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Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinrichtung für ein Umschlingungsmittel eines Umschlingungsgetriebes, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest eine Gleitfläche zum Anliegen an einem sich in Longitudinalrichtung erstreckenden Trum eines Umschlingungsmittels; und
- - eine Versteifungseinrichtung zum Versteifen einer der Gleitflächen, wobei die Versteifungseinrichtung einen Versteifungssteg und Versteifungsrippen mit Erstreckung in Transversalrichtung umfasst, wobei die Erstreckung des Versteifungsstegs in Longitudinalrichtung länger ist als seine Erstreckung in Axialrichtung und die Erstreckung der Versteifungsrippen in Axialrichtung länger ist als deren Erstreckung in Longitudinalrichtung. Die Dämpfereinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungssteg und die Versteifungsrippen mäandernd angeordnet sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Spritzgusswerkzeug und ein Spritzgussverfahren zum Herstellen einer solchen Dämpfereinrichtung, ein Umschlingungsgetriebe mit einer solchen Dämpfereinrichtung für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einem solchen Umschlingungsgetriebe, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
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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 Getriebeeingangswelle angeordnetes eingangsseitiges Kegelscheibenpaar und ein auf einer Getriebeausgangswelle angeordnetes ausgangsseitiges 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. In der Regel ist eine (erste) Kegelscheibe, auch als Losscheibe oder Wegscheibe bezeichnet, entlang Ihrer Wellenachse verlagerbar und eine (zweite) Kegelscheibe, auch als Festscheibe bezeichnet, steht in Richtung der Wellenachse fest. Alternativ sind beide Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaars verlagerbar. Solche Umschlingungsgetriebe sind seit langem, beispielsweise aus der
DE 100 17 005 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 ab, also mit veränderbarem Laufradius. Dadurch ist eine unterschiedliche Drehzahlübersetzung und Drehmomentübersetzung von einem Kegelscheibenpaar auf das andere Kegelscheibenpaar stufenlos einstellbar. 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 Wirkkreisen 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 Wirkkreisen 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 Dämpfereinrichtung vorgesehen. Eine solche Dämpfereinrichtung ist an dem Zugtrum und/oder an dem Schubtrum, bevorzugt einzig an dem jeweiligen Lasttrum, des Umschlingungsmittels anordenbar und dient zur Führung und damit zur Einschränkung von Schwingungen des Umschlingungsmittels. Eine solche Dämpfereinrichtung ist schwerpunktmäßig hinsichtlich einer akustikeffizienten Zugmittelführung (Umschlingungsmittelführung) auszulegen. Dabei sind die Länge der anliegenden (Gleit-) Fläche zum Führen des Umschlingungsmittels und die Steifigkeit der Dämpfereinrichtung entscheidende Einflussfaktoren. Eine Dämpfereinrichtung 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 Dämpfereinrichtung 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 Führungsfläche bezeichnet. Bei einer Gleitschiene werden die beiden einander transversal gegenüberliegenden, also antagonistischen beziehungsweise antagonistisch auf das zu dämpfende Trum einwirkenden, Gleitflächen gemeinsam als Führungskanal oder Gleitkanal bezeichnet.
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Die Dämpfereinrichtung ist mittels einer Schwenkmittelaufnahme auf einem Schwenkmittel mit einer Schwenkachse gelagert, wodurch ein Verschwenken der Dämpfereinrichtung um die Schwenkachse ermöglicht ist. In einigen Anwendungen ist die Dämpfereinrichtung zudem transversal bewegbar, sodass die Dämpfereinrichtung 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) Winkelbewegung also der Änderung des Polarwinkels und die Transversalbewegung der Änderung des Polarradius entspricht. Diese die reine Winkelbewegung 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 des Umschlingungsgetriebes die Dämpfereinrichtung der daraus resultierenden neuen (tangentialen) Ausrichtung des Umschlingungsmittels geführt folgen kann.
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Dämpfereinrichtungen werden größtenteils urformend, bevorzugt mittels Spritzgießen aus einem Kunststoff hergestellt, zum Beispiel aus einem reibungsarmen Polyamid, beispielsweise Polyamid, bevorzugt PA 46. Für eine ausreichende Steifigkeit der zumindest einen Gleitfläche ist (jeweils) eine Versteifungseinrichtung rückseitig der (jeweiligen) Gleitfläche vorgesehen. Im Stand der Technik ist die Versteifungseinrichtung so angeordnet, dass ein Versteifungssteg mit seiner längsten Erstreckung in Longitudinalrichtung ausgerichtet ist und die Versteifungsrippen quer dazu beabstandet nebeneinander angeordnet sind. Die Versteifungsrippen und der Versteifungssteg sind mittels T-Kreuzungsbereiche miteinander verbunden. Zur Herstellung dieser Anordnung mit einem Spritzgusswerkzeug mit zwei Formhälften, welche axial gegeneinander geführt sind, ist eine entsprechende Mehrzahl von (axialen) Werkzeugprotrusionen, gegebenenfalls als separate Werkzeugeinsätze ausgeführt, von einer Seite notwendig. Beim Entformen des die Dämpfereinrichtung bildenden Formlings werden über die etwa axial ausgerichteten Oberflächen (der Versteifungsrippen) axiale Haltekräfte (resultierend aus der Oberflächenreibung zwischen der Formhälfte und dem Formling) nur von den einseitigen Werkzeugprotrusionen ausgeübt. Der Formling verbleibt somit in der einen Formhälfte. Eine bekannte Lösung dafür ist es, an der jeweils anderen Formhälfte Haltestifte einzusetzen, sodass damit von der anderen Seite eine etwa gleich große oder größere Haltekraft erzeugt ist.
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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 zum Anliegen an einem sich in Longitudinalrichtung erstreckenden Trum eines Umschlingungsmittels;
- - eine Schwenkmittelaufnahme zum um eine Axialrichtung schwenkbaren Lagern der zumindest einen Gleitfläche, wobei die Axialrichtung parallel zu der zumindest eine Gleitfläche und senkrecht zu der Longitudinalrichtung ausgerichtet ist und eine Transversalrichtung senkrecht zu der Longitudinalrichtung und zu der Axialrichtung ausgerichtet ist; und
- - eine Versteifungseinrichtung zum Versteifen einer der Gleitflächen, wobei die Versteifungseinrichtung einen Versteifungssteg und Versteifungsrippen mit Erstreckung in Transversalrichtung umfasst, wobei die Erstreckung des Versteifungsstegs in Longitudinalrichtung länger ist als seine Erstreckung in Axialrichtung und die Erstreckung der Versteifungsrippen in Axialrichtung länger ist als deren Erstreckung in Longitudinalrichtung,
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Die Dämpfereinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Versteifungssteg und die Versteifungsrippen mäandernd angeordnet sind.
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Es wird im Folgenden auf die genannten Raumachsen Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die Axialrichtung, die Transversalrichtung oder die Longitudinalrichtung beziehungsweise 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. Damit die Gleitflächen entsprechend der (Soll-) Ausrichtung des zu führenden Trums nachführbar ist, ist eine Schwenkmittelaufnahme für ein an die Dämpfereinrichtung lagerndes Schwenkmittel vorgesehen, beispielsweise in einer vorhergehend beschriebenen Ausführungsform. Das Umschlingungsmittel und das Umschlingungsgetriebe sind beispielsweise konventionell ausgeführt. Das Umschlingungsmittel ist beispielsweise eine Laschenkette mit Wiegedruckstücken in einem Zugmitteltrieb oder ein Schubgliederband in einem Schubgliedertrieb. Von dem Umschlingungsmittel ist der Umschlingungskreis gebildet, welcher das erste und zweite Kegelscheibenpaar umgibt. Die Dämpfereinrichtung weist zumindest eine Gleitfläche auf. ist die Dämpfereinrichtung als Gleitschuh beziehungsweise als Bestandteil eines Gleitschuhs ausgeführt ist eine einzige, beispielsweise eine (transversal) innere, also schwenkmittelseitige, Gleitfläche vorgesehen. In einer Ausführungsform der Dämpfereinrichtung als Gleitschiene beziehungsweise als Bestandteil einer Gleitschiene ist eine innere Gleitfläche und eine äußere Gleitfläche vorgesehen, welche einen Gleitkanal für das zu führende Trum bilden. Die zumindest eine Gleitfläche ist an einem Bauelement mit größter Erstreckung in der Longitudinalrichtung als Oberfläche mit einer Normalen in Transversalrichtung gebildet.
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An der Rückseite der (jeweiligen) Gleitfläche ist eine Versteifungseinrichtung vorgesehen. Die Versteifungseinrichtung umfasst einen Versteifungssteg und Versteifungsrippen, mithilfe derer eine Versteifung der Gleitfläche erzielt ist, wobei die Versteifung gegen ein Biegen der jeweiligen Gleitfläche entlang der Longitudinalrichtung erreicht ist, indem eine möglichst große Erstreckung in der Transversalrichtung angestrebt ist, vergleichbar mit einem T-Träger oder einem I-Träger. Die Erstreckung des Versteifungsstegs ist in der Longitudinalrichtung länger ist als seine Erstreckung in der Axialrichtung und entspricht damit dem Steg eines T-Trägers oder I-Trägers, wobei die transversale Erstreckung gemeinhin als Höhe bezeichnet wird. Die Höhe geht mit der dritten Potenz in die Steigerung der Steifigkeit gegen das vorgenannte Biegen ein. Die Erstreckung in der Axialrichtung ist möglichst schmal, gemeinhin als Breite bezeichnet, denn diese geht nur einfach in die Steigerung der Steifigkeit gegen das Biegen ein. Die Länge, also hier die Erstreckung in Longitudinalrichtung, des Versteifungsstegs orientiert sich an der Länge der jeweiligen Gleitfläche und ist bevorzugt genauso lang oder nur wenig kürzer. Die Versteifungsrippen sind zur Aussteifung der jeweiligen Gleitfläche gegen ein Biegen entlang der Axialrichtung eingerichtet und/oder zum Einleiten von Kräften auf die jeweilige Gleitfläche in den (schmalen) Versteifungssteg eingerichtet.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass der Versteifungssteg und die Versteifungsrippen mäandernd angeordnet sind. Die mäandernde Anordnung bezieht sich hierbei auf die von der Longitudinalrichtung und der Axialrichtung aufgespannten Ebene. Mäandernd bedeutet beispielsweise ähnlich einer Form einer Rechteckkurve, Trapezkurve, Zick-Zack-Kurve oder ähnlichen zwei-dimensionalen Formen ausbreitend. Nicht ausgeschlossen ist, dass die Form über die (transversale) Höhe veränderlich ist. Für eine einfache Herstellbarkeit beziehungsweise geringe Werkzeugkosten und/oder eine gute Entformbarkeit ist die Form bevorzugt über die Höhe gleichbleibend. Zu berücksichtigen ist, dass bei der hier vorliegenden mäandernden Anordnung keine Hinterschnitte in dem Formverlauf integriert sind. Weiterhin ist bevorzugt für eine leichte Entformbarkeit an eine Konus-Schrägung (Entformungswinkel) von Protrusionen gedacht, indem die mäandernde Form nicht nur keine Hinterschnitte aufweist, sondern darüber hinaus keine exakt axiale Ausrichtung aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Versteifungssteg innerhalb der mäandernden Form drei Stegabschnitte auf. Die Stegabschnitte wechseln sich mit zwei Versteifungsrippen ab, wobei zunächst ein erster Stegabschnitt gebildet, welcher sich an eine erste Versteifungsrippe anschließt, woran sich wiederum ein zweiter Stegabschnitt anschließt, welcher sich an eine zweite Versteifungsrippe (entgegengesetzt zu der ersten Versteifungsrippe ausgerichtet) anschließt, woran sich wiederum ein dritter Stegabschnitt anschließt. Es ergibt sich daraus eine Rechteckkurve beziehungsweise Trapezkurve.
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Zum Erzeugen einer mäandernden Form des Versteifungsstegs mit den Versteifungsrippen ist bei axial zueinander geführten Formhälften eines Spritzgusswerkzeugs zumindest eine Werkzeugprotrusion an der einen Formhälfte und zumindest eine Werkzeugprotrusion an der anderen Formhälfte, also an jeder (axialen) Seite notwendig. Indem nun nicht nur von einer (axialen) Seite, also nicht nur von einer Formhälfte, eine Werkzeugprotrusion notwendig ist, sondern von beiden Seiten, ist die beim Entformen auftretende (axiale) Haltekraft auf den Formling beidseitig, bevorzugt gleichmäßig, verteilt. Das Entformen ist damit erleichtert. Bisher dafür notwendige Haltestifte können entfallen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass der Versteifungssteg und die Versteifungsrippen in einer Ausführungsform lediglich Teile der Versteifungseinrichtung einer der Gleitflächen bilden. Beispielsweise sind in weiteren Abschnitten der zugehörigen Gleitfläche andere (bevorzugt gleichartige) Versteifungselemente vorgesehen. In einer Ausführungsform sind der mäandernd angeordnete Versteifungssteg und die Versteifungsrippen in der Longitudinalrichtung (jeweils) vor und/oder hinter der Schwenkmittelaufnahme angeordnet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung vorgeschlagen, dass zumindest eine der Versteifungsrippen eine konstante erste Wandstärke aufweist,
und bevorzugt der Versteifungssteg eine konstante zweite Wandstärke aufweist.
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Zumindest eine der, bevorzugt alle, Versteifungsrippen der Versteifungseinrichtung weist zumindest eine konstante (erste) Wandstärke auf. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die erste Wandstärke auf die gesamte zugehörige Versteifungsrippe bezieht und nicht eine weitere Wandstärke vorgesehen ist. Vielmehr dient die Bezeichnung als erste Wandstärke einzig zur Abgrenzung von der (zweiten) Wandstärke des Versteifungsstegs. Die erste Wandstärke beschreibt also die Dicke der zugehörigen Versteifungsrippe in zumindest einer Axial-Longitudinal-Ebene, bevorzugt über die gesamte transversale Erstreckung der zugehörigen Versteifungsrippe. Die konstante (erste) Wandstärke ist bevorzugt so ausgeführt, dass die längste (etwa axiale) Erstreckung nicht parallel zu der Axialrichtung ausgerichtet ist, sondern sich unter einem Schrägungswinkel erstreckt. Mittels dieser konstanten (ersten) Wandstärke sind Materialanhäufungen reduziert, weshalb die Anfälligkeit für Fertigungsfehler reduziert und der notwendige Abkühlzeitraum verringerbar ist; also wenn die konventionelle Materialanhäufung des T-Kreuzungsbereichs den konventionelle Abkühlzeitraum bestimmt, ist der (neue) Abkühlzeitraum hiermit verringert. Daraus folgt eine reduzierte Taktzeit für die Produktion der Dämpfereinrichtung mittels eines Urformverfahrens, bevorzugt eines Spritzgussverfahrens. Bevorzugt weist der Versteifungssteg ebenfalls eine konstante zweite Wandstärke auf, womit die zuvor genannten Vorteile erbracht sind. Für die zweite Wandstärke gilt die Definition zu der ersten Wandstärke analog für den Versteifungssteg. In einer alternativen Ausführungsform weist einer oder eine Mehrzahl der Stegabschnitte die konstante zweite Wandstärke auf. In einer Ausführungsform weisen die Stegabschnitte zueinander verschiedene jeweils konstante (zweite) Wandstärken auf. Bevorzugt ist die zweite Wandstärke für den gesamten Versteifungssteg konstant und identisch. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Wandstärke, bevorzugt aller Versteifungsrippen, und die zweite Wandstärke betragsidentisch.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung vorgeschlagen, dass die Dämpfereinrichtung eine Schienenhälfte einer Gleitschiene ist, wobei bevorzugt die Dämpfereinrichtung mit einer weiteren Dämpfereinrichtung der Gleitschiene identisch gebildet ist.
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Die Dämpfereinrichtung ist in dieser Ausführungsform ein Teil der Gleitscheine, alternativ ein Teil eines Gleitschuhs. Es ist für viele Anwendungen vorteilhaft, die Gleitschiene mehrteilig auszuführen, bevorzugt zweiteilig, beispielsweise für eine einfache Montierbarkeit in einem (beispielsweise konventionellen) Umschlingungsgetriebe. Dann sind beispielsweise zwei separate Schienenhälften vorgesehen, welche miteinander mechanisch, beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise als sogenannte 1-Klick-Schiene, miteinander verbunden sind. Bei einer 1-Klick-Schiene ist eine Rastvorrichtung vorgesehen, welche eine Bajonett-Verbindung gegen ein selbsttätiges Lösen der beiden Schienenhälften voneinander sichert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Dämpfereinrichtungen (als Schienenhälften) vorgesehen, welche jeweils baugleich hinsichtlich der zumindest einen Gleitfläche und/oder der Lagerfläche der Schwenkmittelaufnahme, besonders bevorzugt insgesamt identisch, ausgeführt sind. Die beiden Dämpfereinrichtungen (als Schienenhälften) weisen bevorzugt jeweils einen, besonders bevorzugt gleichen, Anteil der jeweiligen Gleitfläche und/oder der Schwenkmittelaufnahme auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Spritzgusswerkzeug zum Herstellen einer Dämpfereinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei
das Spritzgusswerkzeug eine erste Formhälfte und eine zweite Formhälfte umfasst, wobei
die erste Formhälfte eine erste axiale Werkzeugprotrusion und eine dritte axiale Werkzeugprotrusion umfasst und die zweite Formhälfte eine zweite axiale Werkzeugprotrusion umfasst, wobei zwischen den drei axialen Werkzeugprotrusionen ein mäandernder Hohlraum zum Abformen des Versteifungsstegs und der Versteifungsrippen gebildet ist.
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Beim Spritzgussverfahren wird für das Herstellen der Dämpfereinrichtung ein Spritzgusswerkzeug eingesetzt, in welches das verflüssigte Extrudat eingespritzt wird. Das Spritzgusswerkzeug wird auch als Form oder als Matrize bezeichnet und erfüllt eine grundlegend bekannte Aufgabe der Urformung in einem Spritzgussverfahren. Je nach Stückzahl ist das Material und die Mehrteiligkeit nach beispielsweise konventionellen Maßgaben gewählt, beispielsweise ist das Spritzgusswerkzeug aus Aluminium gefertigt und alle Werkzeugprotrusionen sind einstückig mit der jeweiligen Formhälfte gebildet. Das Spritzgusswerkzeug weist (bevorzugt ausschließlich) zwei Formhälften auf, zwischen welchen ein Hohlraum zum Bilden des Formlings gebildet ist, wobei bevorzugt dabei die Dämpfereinrichtung nachbearbeitungsfrei gebildet ist. Angussstellen sind beispielsweise beim Entformen abgetrennt oder werden bei einem Fall nach dem Entformen abgebrochen.
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Die Formhälften weisen jeweils Werkzeugprotrusionen auf. Zwischen den bereit für das Einspritzen (bevorzugt rein axial) zusammengeführten Formhälften ist bei den axial angeordneten Werkzeugprotrusionen ein mäandernder Hohlraum gebildet, in welchem der Versteifungssteg und die Versteifungsrippen beim Einspritzen gebildet werden. Mithilfe dieser Anordnung ist die notwendige Haltekraft auf beiden Seiten der Formhälften verteilt. Bei einer Ausführungsform weist die erste Formhälfte zwei Werkzeugprotrusionen und die zweite Formhälfte eine Werkzeugprotrusion auf, sodass beispielsweise die oben beschriebene Rechteckkurve oder Trapezkurve der Versteifungseinrichtung gebildet ist. In einer Ausführungsform sind beispielsweise mehr als drei Werkzeugprotrusionen vorgesehen.
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Das Spritzgusswerkzeug zum Herstellen der Dämpfereinrichtung weist in im Vergleich zu anderen Dämpfereinrichtungen bevorzugt keine Haltestifte auf, welche in einer konventionellen Ausführungsform eines solchen Spritzgusswerkzeugs für eine einfache Entformbarkeit des Versteifungsstegs und der Versteifungsrippen beziehungsweise des gesamten Formlings notwendig sind. Aufgrund einer reibungsbedingten Haltekraft von dem Formling mit den beidseitig angeordneten Werkzeugprotrusionen im Spritzgusswerkzeugs, welche nun auf beide Seiten des Spritzgusswerkzeugs verteilt ist, anstatt wie bisher nur auf eine Formhälfte, ist der Einsatz von Haltestiften für ein einfaches, bevorzugt beim Trennen der Formhälften voneinander selbsttätiges, Entformen des Formlings verzichtbar.
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In einer Ausführungsform, bei welcher eine Kühlleitung (für eine besonders kostengünstige Ausführungsform eines Spritzgusswerkzeugs) nicht durch die Werkzeugprotrusionen geführt ist, ist zwar keine besonders gute Kühlung der protrusionsseitigen Oberfläche der Versteifungseinrichtung erreicht, aber diese ist etwa gleichmäßig für beide Seiten des mäandernd angeordneten Bereichs der Versteifungseinrichtung mit dem Versteifungssteg und den Versteifungsrippen. Im Gegensatz dazu ist bei einer konventionellen Ausführungsform mit T-förmigem Kreuzungsbereich von dem konventionellen Versteifungssteg und den konventionellen Versteifungsrippen ist eine Kühlung auf der (ebenen) Rückseite des Versteifungsstegs auch bei einer kostengünstigen Ausführungsform der Kühlleitung einfach nah vorbeileitbar, also die Kühlung auf dieser Seite gut. Auf der Vorderseite des Versteifungsstegs mit den Versteifungsrippen ist eine Kühlung des Versteifungsstegs und der Versteifungsrippen bei einer kostengünstigen Ausführungsform der Kühlleitung nicht nah vorbeileitbar, also die Kühlung auf dieser Seite deutlich schlechter. Dies führt zu einer ungleichmäßigen und/oder längeren Abkühlung.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Spritzgusswerkzeugs vorgeschlagen, dass die Formhälften, und bevorzugt zumindest eine der Werkzeugprotrusionen, zwangskühlbar sind.
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Die Formhälften des Spritzgusswerkzeugs sind so ausgeführt, dass mittels einer Zwangskühlung ein schnelleres Abkühlen des Formlings erreicht ist. Beispielsweise sind Kühlkanäle für eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, in der Wandung des Spritzgusswerkzeugs, bevorzugt möglichst dicht an der formgebenden Oberfläche, angeordnet. Bevorzugt ist eine Zwangskühlung auch oder einzig in zumindest einer der Werkzeugprotrusionen oder einzig in einer Region mit einer im Vergleich zu anderen Regionen größeren Materialanhäufung, vorgesehen, beispielsweise mittels einer Kühlmittelkühlung in entsprechenden Kanälen. Mittels dieser Zwangskühlung ist die Taktzeit reduzierbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Spritzgussverfahren zum Herstellen einer Dämpfereinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung mittels eines Spritzgusswerkzeugs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, aufweisend
zumindest die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge:
- a. Bereithalten des Spritzgusswerkzeugs und somit Bilden des mäandernden Hohlraums zum Abformen des Versteifungsstegs und der Versteifungsrippen;
- b. Einspritzen des Kunststoffes in das Spritzgusswerkzeug und Bilden eines Formlings;
- c. nach einem Abkühlzeitraum, Trennen der beiden Formhälften und Entnehmen des gebildeten Formlings, wobei der Formling in dem Bereich des Versteifungsstegs und der Versteifungsrippen einzig mittels der Werkzeugprotrusionen des mäandernden Hohlraums zurückgehalten wird,
wobei bevorzugt der Formling nachbearbeitungsfrei die Dämpfereinrichtung bildet.
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Eine Dämpfereinrichtung wie oben beschrieben ist mithilfe des Spritzgusswerkzeuges wie oben beschrieben mit dem hier vorgeschlagenen Spritzgussverfahren herstellbar. Dabei wird in Schritt a. (beziehungsweise Teilschritt a.1, vergleiche nachfolgend) ein solches Spritzgusswerkzeug bereitgehalten. In dem bereitgehaltenen Spritzgusswerkzeug ist der mäandernde Hohlraum gebildet, in welchen in Schritt b. das Material des Versteifungsstegs und der Versteifungsrippen eingespritzt wird. In
Schritt b. wird also ein Formling gebildet. In einem abschließenden Schritt c. erfolgt nach einem Abkühlzeitraum das Trennen der beiden Formhälften. Anschließend wird der Formling aus dem Spritzgusswerkzeug entnommen oder hat sich bereits selbstständig gelöst und wird einer Auffangaufnahme entnommen, beispielsweise automatisiert, zum Beispiel mittels eines Transportbandes. Der Formling ist einfach entformbar, weil der Versteifungssteg und die Versteifungsrippen einzig mittels der Werkzeugprotrusionen, welche den mäandernden Hohlraum bilden, reibschlüssig zurückgehalten wird, wobei die Haltekräfte der Formhälften etwa ausgeglichen sind. Zudem ist der notwendige Abkühlzeitraum, besonders bei konstanter erster und/oder zweiter Wandstärke, im Vergleich zu einem konventionellen Spritzgussverfahren zum Herstellen einer konventionellen Dämpfereinrichtung deutlich verringert, weil keine T-Kreuzungsbereiche gebildet sind, in welchen ansonsten eine Materialanhäufung gebildet ist, zumal infolge des notwendigen Entformungswinkels der konventionellen Versteifungsrippen.
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Bevorzugt bildet der Formling die Dämpfereinrichtung ohne eine Notwendigkeit einer Nachbearbeitung. Für das Entformen sind konventionell Haltestifte in dem Spritzgusswerkzeug notwendig, damit der Formling einfach aus den Formhälften entformbar ist. In vorliegender Ausführungsform sind keine Haltestifte, zumindest nicht für die mäandernd angeordneten Versteifungssteg und Versteifungsrippen der Versteifungseinrichtung, weil die in beiden Formhälften, also beidseitig angeordneten, Werkzeugprotrusionen den Formling beidseitig gleichmäßig zurückhält.
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In einer Ausführungsform des Spritzgussverfahren wird ein (optionaler) Teilschritt a.0 vor Schritt a. (beziehungsweise Teilschritt a.1) durchgeführt, in welchem auf zumindest eine der beiden Formhälften ein Fasermaterial, beispielsweise ein Vlies, Gewebe und/oder Gelege, beispielsweise aus Glasfaser, Kohlefaser und/oder einer Kunststofffaser, eingelegt wird, sodass in Schritt b. der Kunststoff die sogenannte Matrix bildet und ein Faserverbundwerkstoff gebildet wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Umschlingungsgetriebe für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Getriebeeingangswelle mit einem eingangsseitigen Kegelscheibenpaar;
- - eine Getriebeausgangswelle mit einem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar;
- - ein Umschlingungsmittel, mittels welchem die Kegelscheibenpaare drehmomentübertragend miteinander verbunden sind; und
- - 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 einem Trum des Umschlingungsmittels 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 Dämpfereinrichtung beziehungsweise Gleitschiene oder Gleitschuh erfüllt die eingangs erläuterte Aufgabe. Die Komponenten des Umschlingungsgetriebes sind meist von einem Getriebegehäuse eingefasst und/oder gelagert. Beispielsweise ist das Schwenkmittel für die Schwenkmittelaufnahme als Halterohr an dem Getriebegehäuse befestigt und/oder bewegbar gelagert. Die Getriebeeingangswelle und die Getriebeausgangswelle 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 zu dem 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 Dämpfereinrichtung die maßgebliche Begrenzung dar, sodass die Form zu dem Erreichen einer möglichst guten Dämpfungseigenschaft anhand des Getriebegehäuses beziehungsweise dessen Innenwandung konstruiert werden muss.
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Das hier vorgeschlagene Umschlingungsgetriebe weist zumindest eine Dämpfereinrichtung auf, welche gute Dämpfungseigenschaften infolge einer gewünschten Steifigkeit der zumindest einen Gleitfläche mit der Versteifungseinrichtung aufweist. Zugleich ist die Dämpfereinrichtung bei einem Spritzgussverfahren einfach aus dem Spritzgusswerkzeug entformbar, und bevorzugt ist die Taktzeit des Spritzgussverfahrens im Vergleich zu einer konventionellen Ausführungsform einer Versteifungseinrichtung ohne mäandernde Anordnung von Versteifungssteg und Versteifungsrippen. Damit sind die Kosten für ein Umschlingungsgetriebe, bei welchem eine Dämpfereinrichtung benötigt wird, deutlich reduzierbar. Die hier vorgeschlagene Dämpfereinrichtung ist bevorzugt ohne Änderungen des Bauraums und/oder der Auslegung der zumindest einen Gleitfläche für eine konventionelle Dämpfereinrichtung einsetzbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest eine Antriebsmaschine mit einer Maschinenwelle, zumindest einen Verbraucher und ein Umschlingungsgetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung , wobei die zumindest eine Maschinenwelle 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 oder einer Mehrzahl von Antriebsmaschinen, zu dem Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrischen Maschine, bereitgestelltes und über ihre jeweilige Maschinenwelle, beispielsgemäß also die Verbrennerwelle und/oder die elektrische Maschinenwelle (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 zu dem Bereitstellen von elektrischer Energie oder die Übertragung eines Drehmoments auf ein Vortriebsrad 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 Bauraum erreichbar ist, sowie die zumindest eine Antriebsmaschine in einem kleinen optimalen Drehzahlbereich betreibbar ist. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer Trägheitsenergie, von zu dem Beispiel einem Vortriebsrad eingebrachten, welches dann in der obigen Definition eine Antriebsmaschine bildet, mittels des Umschlingungsgetriebes auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation (der elektrischen Speicherung von Bremsenergie) mit einem entsprechend eingerichteten Drehmomentübertragungsstrang umsetzbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Antriebsmaschinen 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 Verbrennungskraftmaschine.
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Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst eine Dämpfereinrichtung in einem Umschlingungsgetriebe, welche gute Dämpfungseigenschaften infolge einer gewünschten Steifigkeit der zumindest einen Gleitfläche mit der Versteifungseinrichtung aufweist. Zugleich ist die Dämpfereinrichtung bei einem Spritzgussverfahren einfach aus dem Spritzgusswerkzeug entformbar, und bevorzugt ist die Taktzeit des Spritzgussverfahrens im Vergleich zu einer konventionellen Ausführungsform einer Versteifungseinrichtung ohne mäandernde Anordnung von Versteifungssteg und Versteifungsrippen. Damit sind die Kosten für ein Umschlingungsgetriebe, bei welchem eine Dämpfereinrichtung benötigt wird, und damit für einen Antriebsstrang deutlich reduzierbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad, 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 die Antriebsmaschine, 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 in dem 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.
Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug mit dem oben beschriebenen Antriebsstrang umfasst eine Dämpfereinrichtung in einem Umschlingungsgetriebe, welche gute Dämpfungseigenschaften infolge einer gewünschten Steifigkeit der zumindest einen Gleitfläche mit der Versteifungseinrichtung aufweist. Zugleich ist die Dämpfereinrichtung bei einem Spritzgussverfahren einfach aus dem Spritzgusswerkzeug entformbar, und bevorzugt ist die Taktzeit des Spritzgussverfahrens im Vergleich zu einer konventionellen Ausführungsform einer Versteifungseinrichtung ohne mäandernde Anordnung von Versteifungssteg und Versteifungsrippen. Damit sind die Kosten für ein Umschlingungsgetriebe, bei welchem eine Dämpfereinrichtung benötigt wird, und damit für einen Antriebsstrang deutlich reduzierbar.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. in dem US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und in dem Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka+ oder Renault Clio. Bekannte Voll-Hybride in der Kleinwagenklasse beziehungsweise Kompaktklasse sind der BMW i3, der Mercedes-Benz A 250 e oder der Toyota Yaris Hybrid.
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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: eine Dämpfereinrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
- 2: eine Dämpfereinrichtung in einer Schnittansicht;
- 3: ein schematisches Spritzgusswerkzeug zur Herstellung der Dämpfereinrichtung;
- 4: ein Ablauf für die Reihenfolge eines Spritzgussverfahrens mittels des Spritzgusswerkzeugs;
- 5: ein Umschlingungsgetriebe; und
- 6: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit einem Umschlingungsgetriebe.
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In 1 ist eine Dämpfereinrichtung 1 beziehungsweise ein Formling 28 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Als Formling 28 ist diese Dämpfereinrichtung 1 beispielsweise mittels eines Spritzgusswerkzeugs 21 (vergleiche 3) hergestellt. Die Dämpfereinrichtung 1 weist in der gezeigten Ausführungsform eine innere Gleitfläche 4 und eine äußere Gleitfläche 5 auf, welche beide ihre größte Erstreckung in Longitudinalrichtung 6 aufweisen. Die Longitudinalrichtung 6 ist hier etwa in der Bildebene nach rechtsweisend ausgerichtet (leicht in die Bildebene hineinweisend geneigt) und die Axialrichtung 8 zeigt in der Blattebene nach oben. Die Transversalrichtung 7 ist senkrecht zu der Longitudinalrichtung 6 und zu der Axialrichtung 8 ausgerichtet und weist also (geneigt) in die Blattebene hinein. Die Dämpfereinrichtung 1 weist eine Schwenkmittelaufnahme 10 auf, mittels welcher die Gleitflächen 4,5 schwenkbar um die Axialrichtung 8 gelagert sind (vergleiche 5). Die innere Gleitfläche 4 und die äußere Gleitfläche 5 sind mittels eines (sich transversal erstreckenden) Verbindungsstegs 42 miteinander verbunden. Zum Versteifen der inneren Gleitfläche 4 weist die Dämpfereinrichtung 1 eine Versteifungseinrichtung 11 auf, welche transversal nach innen versetzt (darstellungsgemäß unterhalb) der inneren Gleitfläche 4 angeordnet ist. Transversal nach außen versetzt (darstellungsgemäß oberhalb) weist die äußere Gleitfläche 5 ebenfalls eine (weitere) Versteifungseinrichtung auf, welche hier aber nicht genauer erläutert ist. In einer Ausführungsform ist die zweite Versteifungseinrichtung in gleicher Weise ausgeführt. Hier ist weiterhin die Lage der Schnittansicht A-A gekennzeichnet, welche etwa in der von der Axialrichtung 8 und der Longitudinalrichtung 6 aufgespannten Ebene durch die Versteifungseinrichtung 11 der inneren Gleitfläche 4 führt.
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In 2 ist die Dämpfereinrichtung 1 gemäß 1 in der Schnittansicht A-A dargestellt. Es wird insoweit auf die vorige Beschreibung verwiesen. Die Transversalrichtung 7 weist in dieser Darstellung (senkrecht) in die Blattebene hinein, sodass der Blick auf die äußere Gleitfläche 5 gerichtet ist. Die Versteifungseinrichtung 11 der gezeigten Ausführungsform weist einen Versteifungssteg 12 sowie eine erste Versteifungsrippe 13 und eine zweite Versteifungsrippe 14 auf. Die Erstreckung des Versteifungsstegs 12 in der Longitudinalrichtung 6 ist länger als seine Erstreckung in der Axialrichtung 8. Die Erstreckung der ersten Versteifungsrippe 13 und der zweiten Versteifungsrippe 13 in der Axialrichtung 8 ist länger als deren Erstreckung in der Longitudinalrichtung 6. Der Versteifungssteg 12 gliedert sich in der gezeigten (optionalen) Ausführungsform in einen ersten Stegabschnitt 15, einen zweiten Stegabschnitt 16 und einen dritten Stegabschnitt 17, wobei in der gezeigten Ausführungsform (optional) die Stegabschnitte 15,16,17 jeweils eine längere Erstreckung in der Longitudinalrichtung 6 als in der Axialrichtung 8 aufweisen. Die Versteifungsrippen 13,14 sind so angeordnet, dass ihre längst mögliche Erstreckung (entlang des gezeigten Schrägungswinkels 43) nicht parallel zu der Axialrichtung 8 ausgerichtet ist. Vielmehr sind die Versteifungsrippen 13,14 beziehungsweise deren Außenflächen mit einem Schrägungswinkel 43 zu der Axialrichtung 8 ausgerichtet. Während in konventionellen Versteifungseinrichtungen, bei welchen ein gerader und durchgehender Versteifungssteg und zumindest eine Versteifungsrippe eine T-Form bildend zueinander angeordnet sind, ist im T-Kreuzungsbereich ein großes Vollmaterialvolumen gebildet. Dies ist für eine einfache Entformbarkeit notwendig, wofür eine geneigte Wandung der (konventionellen) Versteifungsrippe gefordert ist. Eine solche konventionelle Versteifungsrippe verjüngt sich ausgehend von der T-Kreuzung mit dem konventionellen Versteifungssteg. Dabei ist also die Wandstärke einer solchen konventionellen Versteifungsrippe nicht konstant, und zwar im T-Kreuzungsbereich am größten. Indem die hier vorgeschlagene Versteifungseinrichtung 11 der Versteifungssteg 12 und die Versteifungsrippen mäandernd angeordnet sind, ist kein T-förmiger Kreuzungsbereich gebildet. Vielmehr sind eine Mehrzahl von Verbindungsknicken 44 ohne gesteigerte Materialanhäufung gebildet. Darüber hinaus sind die Versteifungsrippen 13,14 mit einer konstanten Wandstärke 18,19 ausführbar, wie hier an der ersten Versteifungsrippe 13 gezeigt (gilt auch für die zweite Versteifungsrippe 14 mit entgegengesetzter Neigungsrichtung). Allein schon mit der Vermeidung einer T-Kreuzung und darüber hinaus mit einer konstanten Wandstärke 18 der Versteifungsrippen 13,14 ist eine Materialanhäufung vermieden. Damit ist die Abkühlzeit für eine solche Verbindungsstelle zwischen Versteifungssteg 12 und Versteifungsrippen 13,14 verringert und die Taktzeit für die urformende Herstellung einer Dämpfereinrichtung 1 beziehungsweise eines solchen Formlings 28 verringerbar. In dieser Ausführungsform weisen die erste Versteifungsrippe 13 und die zweite Versteifungsrippe 14 eine (erste) konstante Wandstärke 18 auf. Ebenso weist bevorzugt der Versteifungssteg 12 eine konstante (zweite) Wandstärke 19 auf.
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In 3 ist schematisch ein Ausschnitt eines Spritzgusswerkzeugs 21 zur Herstellung der Dämpfereinrichtung 1 gezeigt, wobei der Bereich 29 dargestellt ist, in welchem der Versteifungssteg 12 und die Versteifungsrippen 13,14 in mäandernder Form bildbar sind (vergleiche 2). Mithilfe des Spritzgusswerkzeugs 21 ist ein Formling 28 wie beispielsweise in 2 gezeigt, herstellbar, wobei bevorzugt die Dämpfereinrichtung 1 ohne Nachbehandlung herstellbar ist. Das Spritzgusswerkzeug 21 weist eine erste Formhälfte 22 und eine zweite Formhälfte 23 auf. Dabei weist die erste Formhälfte 22 in dieser Ausführungsform eine erste Werkzeugprotrusion 24 und eine dritte Werkzeugprotrusion 25 auf und die zweite Formhälfte 23 eine zweite Werkzeugprotrusion 26 auf, welche hier mittels einfach-gestrichelter Linien vom übrigen Teil der jeweiligen Formhälfte 22,23 getrennt gekennzeichnet ist. Mittels der ersten Formhälfte 22 und der zweiten Formhälfte 23 ist zwischen den axial hervorstehenden Werkzeugprotrusionen 24,26,25 ein mäandernder Hohlraum 27 gebildet, worin der Versteifungssteg 12 und die Versteifungsrippen 13,14 (vergleiche 1) abformbar sind. Während in vorbekannten Versteifungseinrichtungen 11 Haltestifte in der Dämpfereinrichtung 1 notwendig sind, weil aufgrund der Anordnung entsprechender notwendiger Werkzeugprotrusionen von einzig einer Seite eine Haltekraft nur auf einer (axialen) Seite gegeben ist. Daher fällt der konventionelle Formling beim Trennen der konventionellen Formhälften (mit den konventionellen Werkzeugprotrusionen) nicht heraus. Im Gegensatz dazu übt das vorliegende Spritzgusswerkzeug 21 aufgrund der verschiedenen Richtungen der Werkzeugprotrusionen 24,26,25 eine auf beiden (axialen) Seiten verteilte Haltekraft auf, weshalb der Einsatz von Haltestiften nicht mehr notwendig ist. In einer weiteren Ausführungsform sind die Werkzeugprotrusionen 24,26,25 einstückig mit einer Formhälfte 22,23 gebildet. Alternativ ist zumindest eine der Werkzeugprotrusionen 24,26,25 von einem separaten Einsatzelement in der entsprechenden Formhälfte 22,23 gebildet.
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In 4 ist ein Flussdiagramm des Spritzgussverfahrens dargestellt. Die nachfolgend genannten Komponenten und deren Bezugszeichen beziehen sich ohne Beschränkung der Allgemeinheit auf die 1 bis 3. In einem Schritt a. (hier Teilschritt a.1) wird das Spritzgusswerkzeug 21 bereitgehalten und somit der mäandernde Hohlraum 27 zum Abformen des Versteifungsstegs 12 und der Versteifungsrippen gebildet. In einem (optionalen) vorhergehenden Teilschritt a.0 (Teilschritt von Schritt a.) wird auf zumindest eine der beiden Formhälften ein Fasermaterial, beispielsweise ein Glasfaser-Vlies, aufgelegt, sodass ein Faserverbundwerkstoff gebildet wird. In einem nachfolgenden Schritt b. wird ein Kunststoff in das Spritzgusswerkzeug 21 eingespritzt und der Formling 28 gebildet, wobei die beiden Formhälften gegeneinandergepresst gehalten werden. In einem abschließenden Schritt c. werden nach einem Abkühlzeitraum die erste Formhälfte und die zweite Formhälfte voneinander getrennt. Anschließend kann der hergestellte Formling 28 entnommen werden beziehungsweise er fällt beim Trennen der beiden Formhälften heraus. Es sei darauf hingewiesen, dass der Formling 28 in dem Bereich 29 des Versteifungsstegs 12 und der Versteifungsrippen beim Trennen der beiden Formhälften einzig mittels der Werkzeugprotrusionen des mäandernden Hohlraums 27 (reibschlüssig) zurückgehalten wird.
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In 5 ist schematisch eine Dämpfereinrichtung 1 in einem Umschlingungsgetriebe 3 gezeigt, wobei ein erstes Trum 9 (hier beispielsweise das Lasttrum) eines Umschlingungsmittels 2 mittels der Dämpfereinrichtung 1 geführt und damit gedämpft ist. Das Umschlingungsmittel 2 verbindet drehmomentübertragend ein erstes Kegelscheibenpaar 32 mit einem zweiten Kegelscheibenpaar 34. An dem ersten (hier beispielsweise eingangsseitigen) Kegelscheibenpaar 32, welches hier beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle 31 um eine eingangsseitige Rotationsachse 45 rotierbar drehmomentübertragend verbunden ist, liegt durch entsprechende Beabstandung in Axialrichtung 8 (entspricht der Ausrichtung der Rotationsachsen 45,46 und zeigt darstellungsgemäß in die Blattebene hinein) ein eingangsseitiger Wirkkreis 47 an, auf welchem das Umschlingungsmittel 2 abläuft. An dem zweiten (hier entsprechend beispielsweise ausgangsseitigen) Kegelscheibenpaar 34, welches hier beispielsweise mit einer Getriebeausgangswelle 33 um eine ausgangsseitige Rotationsachse 46 rotierbar drehmomentübertragend verbunden ist, liegt durch entsprechende Beabstandung in Axialrichtung 8 ein ausgangsseitiger Wirkkreis 48 an, auf welchem das Umschlingungsmittel 2 abläuft. Das (veränderbare) Verhältnis der beiden Wirkkreise 47,48 ergibt das Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle 31 und der Getriebeausgangswelle 33.
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Bei der beispielhaft gezeigten Umlaufrichtung 49 des eingangsseitigen Kegelscheibenpaars 32 und bei Drehmomenteingang über die Getriebeeingangswelle 31 bildet die Dämpfereinrichtung 1 in der Darstellung links eine Einlaufseite und rechts eine Auslaufseite. Das erste Trum 9 bildet bei einer Ausführung als Zugmitteltrieb dann das Lasttrum als Zugtrum und das zweite Trum 50 das Leertrum. Bei einer Ausführung des Umschlingungsmittels 2 als Schubgliederband ist unter ansonsten gleichen Bedingungen entweder das erste Trum 9 als Leertrum mittels der Dämpfereinrichtung 1 geführt oder das erste Trum 9 ist als Lasttrum und Schubtrum ausgeführt und:
- - die Umlaufrichtung 49 und die Laufrichtung sind bei Drehmomenteingang über das erste Kegelscheibenpaar 32 umgekehrt; oder
- - die Getriebeausgangswelle 33 und die Getriebeeingangswelle 31 sind vertauscht, sodass das zweite Kegelscheibenpaar 34 den Drehmomenteingang bildet.
Im Folgenden wird der Übersichtlichkeit halber (ohne Beschränkung der Allgemeinheit) das Umschlingungsgetriebe 3 mit einem Zugmittel als Umschlingungsmittel 2, beispielsweise als Laschenkette ausgeführt, beschrieben.
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Zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren 32,34, sind das Lasttrum 9 und das zweite Trum 50 (hier das Leertrum) in idealer tangentialer Ausrichtung dargestellt, sodass sich die zu der betreffenden Tangente zwischen den eingestellten Wirkkreisen 47,48 parallele Ausrichtung der Longitudinalrichtung 6 für die Dämpfereinrichtung 1 bei dem Lasttrum 9 einstellt. Die hier dargestellte Transversalrichtung 7 ist senkrecht sowohl zu der Longitudinalrichtung 6 als auch zu der Axialrichtung 8 als dritte Raumachse definiert, wobei das aufgespannte Koordinatensystem als ein (wirkkreisabhängig) mitbewegtes Koordinatensystem zu verstehen ist. Daher gilt sowohl die dargestellte Longitudinalrichtung 6 als auch die Transversalrichtung 7 nur für die gezeigte Dämpfereinrichtung 1 und das Lasttrum 9, und zwar nur bei dem dargestellten eingestellten eingangsseitigen Wirkkreis 47 und korrespondierenden ausgangsseitigen Wirkkreis 48.
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Die Dämpfereinrichtung 1 ist (hier optional) als Gleitschiene 20 ausgeführt und liegt mit ihrer ersten (hier transversal inneren) Gleitfläche 4 und ihrer mittels des Verbindungsstegs 42 damit verbundenen zweiten (hier transversal äußeren) Gleitfläche 5, welche somit einen Gleitkanal bilden, an dem Lasttrum 9 des Umschlingungsmittels 2 an. Damit die Gleitflächen 4,5 der veränderlichen tangentialen Ausrichtung, also der Longitudinalrichtung 6 bei Verändern der Wirkkreise 47,48 folgen können, ist die Schwenkmittelaufnahme 10 auf einem Schwenkmittel 51 mit einer Schwenkachse 52, beispielsweise einem konventionellen Halterohr, gelagert. Dadurch ist die Dämpfereinrichtung 1 um die Schwenkachse 52 verschwenkbar gelagert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel setzt die Schwenkbewegung sich aus einer Überlagerung einer reinen Winkelbewegung und einer transversalen Bewegung entlang einer transversal ausgerichteten Achse zusammen, sodass sich abweichend von einer Bewegung entlang einer Kreisbahn eine Bewegung entlang einer ovalen (steileren) Kurvenbahn einstellt.
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In 6 ist ein Antriebsstrang 30 in einem Kraftfahrzeug 41 mit seiner Motorachse 53 (optional) quer zur Längsachse 54 (optional) vor der Fahrerkabine 55 angeordnet. Hierbei ist das Umschlingungsgetriebe 3 eingangsseitig mit der Rotorwelle 38 der elektrischen Antriebsmaschine 36 und mit der Verbrennerwelle 37 der Verbrennungskraftmaschine 35 verbunden. Von diesen Antriebsmaschinen 35,36, beziehungsweise über deren Maschinenwellen 37,38, wird gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten ein Drehmoment für den Antriebsstrang 30 abgegeben. Es ist aber auch ein Drehmoment von zumindest einer der Antriebsmaschinen 35,36, aufnehmbar, beispielsweise mittels der Verbrennungskraftmaschine 35 zum Motorbremsen und/oder mittels der elektrischen Antriebsmaschine 36 zur Rekuperation von Bremsenergie. Ausgangsseitig ist das Umschlingungsgetriebe 3 mit einem rein schematisch dargestellten Getriebe verbunden, sodass hier ein linkes Vortriebsrad 39 und ein rechtes Vortriebsrad 40 (Verbraucher) mit einem Drehmoment von den Antriebsmaschinen 35,36, mit (bevorzugt stufenlos) veränderbarer Übersetzung versorgbar sind.
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Mit der hier vorgeschlagenen Dämpfereinrichtung ist eine hohe Steifigkeit einer Gleitfläche bei gleichzeitig einem wenig komplexen Spritzgusswerkzeug erreichbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfereinrichtung
- 2
- Umschlingungsmittel
- 3
- Umschlingungsgetriebe
- 4
- innere Gleitfläche
- 5
- äußere Gleitfläche
- 6
- Longitudinalrichtung
- 7
- Transversalrichtung
- 8
- Axialrichtung
- 9
- Lasttrum
- 10
- Schwenkmittelaufnahme
- 11
- Versteifungseinrichtung
- 12
- Versteifungssteg
- 13
- erste Versteifungsrippe
- 14
- zweite Versteifungsrippe
- 15
- erster Stegabschnitt
- 16
- zweiter Stegabschnitt
- 17
- dritter Stegabschnitt
- 18
- erste Wandstärke
- 19
- zweite Wandstärke
- 20
- Gleitschiene
- 21
- Spritzgusswerkzeug
- 22
- erste Formhälfte
- 23
- zweite Formhälfte
- 24
- erste Werkzeugprotrusion
- 25
- zweite Werkzeugprotrusion
- 26
- dritte Werkzeugprotrusion
- 27
- mäandernder Hohlraum
- 28
- Formling
- 29
- Bereich des mäandernden Hohlraums
- 30
- Antriebsstrang
- 31
- Getriebeeingangswelle
- 32
- eingangsseitiges Kegelscheibenpaar
- 33
- Getriebeausgangswelle
- 34
- ausgangsseitiges Kegelscheibenpaar
- 35
- Verbrennungskraftmaschine
- 36
- elektrische Antriebsmaschine
- 37
- Verbrennerwelle
- 38
- Rotorwelle
- 39
- linkes Vortriebsrad
- 40
- rechtes Vortriebsrad
- 41
- Kraftfahrzeug
- 42
- Verbindungssteg
- 43
- Schrägungswinkels
- 44
- Verbindungsknicken
- 45
- eingangsseitige Rotationsachse
- 46
- ausgangsseitige Rotationsachse
- 47
- eingangsseitiger Wirkkreis
- 48
- ausgangsseitiger Wirkkreis
- 49
- Umlaufrichtung
- 50
- Leertrum
- 51
- Schwenkmittel
- 52
- Schwenkachse
- 53
- Motorachse
- 54
- Längsachse
- 55
- Fahrerkabine
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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