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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Umschlingungsgetriebe,
das einen Variator aufweist mit zwei Kegelscheibenpaaren und einem zwischen
den Kegelscheibenpaaren laufenden Umschlingungsmittel nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Der
Variator ist mit einem momentenübertragenden
Umschlingungsmittel versehen, das zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren
umläuft.
Jedes Kegelscheibenpaar ist dabei mit einer in Axialrichtung feststehenden
Kegelscheibe und mit einer in Axialrichtung verschiebbaren Kegelscheibe
versehen, wobei durch eine Anpresseinrichtung der Abstand zwischen
den Kegelscheiben der Kegelscheibenpaare veränderbar ist, sodass auch der
wirksame Radius für
das Umschlingungsmittel und damit die Übersetzung des Getriebes variabel
ist.
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Um
diese axiale Verschiebung einer der Kegelscheiben zu bewirken, ist
in der
EP 0 383 282 für jedes
Kegelscheibenpaar eine separate Stelleinrichtung vorgesehen, wobei
jede Stelleinrichtung zwei Kurvenscheiben aufweist, die, wenn sie
gegeneinander verdreht werden, den Abstand zwischen den beiden Scheiben
des Kegelscheibenpaares variieren. Die beiden Stelleinrichtungen
sind miteinander gekoppelt, sodass der wirksame Radius für das Umschlingungsmittel
für das
Kegelscheibenpaar synchron verändert
wird. Um bei dieser Konstruktion eine an die Übersetzung und das Drehmoment
angepasste Spannung des Umschlingungsorgans zu erreichen, ist noch
eine zusätzliche
Spannrolle vorzusehen, die direkt auf das Umschlingungsmittel wirkt. Das
damit ausgerüstete
Umschlingungsgetriebe weist noch einen erheblichen Bauraumbedarf
in Axialrichtung auf.
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Aus
der
DE 196 41 948 ist
eine Stelleinrichtung für
ein stufenloses Umschlingungsgetriebe bekannt, die über Druck-/Zugelemente
an jeweils einer verschiebbaren Kegelscheibe der Kegelscheibenpaare
angreift und diese direkt linear verstellt. Als mechanisches Stellgetriebe
kann eine Anordnung aus zweiarmigen Hebeln oder ein Band- bzw. Seil-Getriebe
verwendet werden. Die axial feste Scheibe des ersten Kegelscheibenpaares
ist mit einer Antriebswelle verbunden, die auf einer darauf verschiebbaren
Hohlwelle umgeben ist, auf der die axial verschiebbare Scheibe gelagert
ist. Die verschiebbare Scheibe des zweiten Kegelscheibenpaares ist
auf einer axial verschiebbaren Hohlwelle angeordnet, die eine Abtriebswelle
des Getriebes umgibt. Die beiden Hohlwellen sind mit der mechanischen Stelleinrichtung
verbunden, die diese Hohlwellen direkt linear verschiebt. Die Beaufschlagung
der verschiebbaren Scheibe erfolgt also jeweils in der Nähe der Antriebs-
bzw. der Abtriebswelle, wodurch eine erhebliche Führungslänge für die Hohlwelle
erforderlich ist.
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Ferner
beschreibt die
DE
69014491 T2 ein stufenloses Umschlingungsgetriebe, bei
dem die axial feste Scheibe der Scheibenpaare mit einer verschiebbaren
Scheibe verdrehfest verbunden ist, die auf der Antriebs- bzw. Abtriebswelle
gelagert ist, wobei die Scheiben gegen die Welle drehbar sind. Hierbei
ist die axial verschiebbare Scheibe mittels einer mechanischen Anpresseinrichtung
anpressbar und wird über
ein Axiallager auf der Antriebs- bzw. Abtriebswelle abgestützt. Die
mechanische Verstellung der verschiebbaren Scheiben erfolgt durch
Belastung bzw. Entlastung der Scheiben, wobei die mechanische Verstelleinrichtung
einen Aktuator umfasst, der über
einen Betätigungshebel
auf einen Ring wirkt, der auf ein Lager wirkt, an dem die Drehbewegung der
Scheiben ausgekoppelt wird. Hierbei ist das Lager mit einer Betätigungsscheibe
verbunden, die mit der axial verschiebbaren Scheibe verbunden ist.
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Bei
dieser Konstruktion entsteht der Nachteil, dass die Führungslänge der
axial verschiebbaren Scheibe groß dimensioniert ist, um ein
Kippmoment aufzunehmen, welches aus der Scheibenanpressung resultiert.
Dadurch steigt in nachteiliger Weise der Bauraumbedarf in axialer
Richtung.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein stufenloses Umschlingungsgetriebe
zu schaffen, dessen Variator in axialer Richtung nur einen geringen
Bauraumbedarf aufweist. Zudem soll die Anpresseinrichtung für die Scheiben
des Variators bauraumsparend angeordnet sein.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere
Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach
wird ein stufenloses Umschlingungsgetriebe vorgeschlagen, umfassend
einen Variator mit zwei Kegelscheibenpaaren, wobei zumindest bei
einem Kegelscheibenpaar eine Kegelscheibe in Axialrichtung verschiebbar
gelagert und durch eine mechanische Anpresseinrichtung über eine
Betätigungsscheibe
belastbar oder entlastbar ist, bei der die axial verschiebbare Kegelscheibe
so weit in ihrem äußersten
Rand in radialer Richtung abgestützt
ist, dass die Umschlingungsmittelkraft, die koaxial zu den Kegelscheiben
angreift, aufgrund der so entstehenden axialen Abstützung der
axial verschiebbaren Kegelscheibe durch die Rollen keine Verkippung
der Kegelscheibe bewirken kann.
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Durch
die erfindungsgemäße Konzeption wird
der Vorteil erzielt, dass die Führung
der beweglichen Kegelscheibe kein Kippmoment aufnehmen muss, da
der Kraftangriffspunkt der Anpresskraft des Umschlingungsmittels
innerhalb der Abstützkraft
der Anpresseinrichtung liegt. Es ist lediglich das Torsionsmoment
zu übertragen.
Damit kann die Führung der
axial verschiebbaren Kegelscheiben sehr kurz ausgeführt werden,
wodurch insgesamt der axiale Raumbedarf des Umschlingungsgetriebes
besonders kurz ist, wie es für
Getriebe für
den Front-Quer-Einbau in Kraftfahrzeuge vorteilhaft ist.
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Im
Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird zudem vorgeschlagen,
die Betätigungsscheibe
an den axialen Extrempunkten der axial verschiebbaren Scheibe zu
befestigen; des weiteren kann eine Betätigungs scheibe mit zumindest einer
axial verschiebbaren Scheibe verschachtelt werden, so dass kein
zusätzlicher
Bauraum in radialer Richtung erforderlich ist; auf diese Weise ergibt sich
auch in axialer Richtung eine bauraumsparende Anordnung.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1:
eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispieles
eines erfindungsgemäßen Umschlingungsgetriebes,
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2:
eine Ansicht in Richtung des Pfeils A aus 1;
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3:
eine Darstellung der auf die axial verschiebbare Scheibe wirkenden
Kräfte;
und
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4:
eine vergrößerte Ansicht
in Richtung des Pfeils B aus 1;
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In 1 ist
mit 1 die Antriebswelle des Umschlingungsgetriebes bezeichnet,
auf der ein erstes Kegelscheibenpaar angeordnet ist und zwar eine feststehende
Kegelscheibe 2 und eine axial verschiebbare Kegelscheibe 3.
Die axial feststehende Kegelscheibe 2 ist drehfest mit
der axial verschiebbaren Kegelscheibe 3 verbunden. Die
axial bewegliche Scheibe 3 wird durch eine mechanische
Anpresseinrichtung belastet bzw. entlastet, wobei diese mechanische
Anpresseinrichtung eine Betätigungsscheibe 4 aufweist,
deren Durchmesser vorzugsweise geringer ist als der Durchmesser
der axial beweglichen Kegelscheibe 3.
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Die
Betätigungsscheibe 4 ist über einen
Betätigungshebel 7 mit
einem (nicht dargestellten) Aktuator verbunden, wobei der Betätigungshebel 7 auf
einen Ring 5 einwirkt, der über ein Lager 6, an
dem die Drehbewegung ausgekoppelt wird, mit der Betätigungsscheibe 4 verbunden
ist. Die Betätigungs scheibe 4 ist
mit der axial verschiebbaren Kegelscheibe 3 vorzugsweise über Vorsprünge 25 (2)
verbunden. Am Außenumfang
der axial verschiebbaren Scheibe 3 sind Rollen 14, 11 und 30 angeordnet,
die mit der dem Umschlingungsmittel 8 abgewandter Seite
der axial verschiebbaren Kegelscheibe 3 zusammenwirken,
die als Rampe 16 ausgestaltet ist. Ferner weist die Anpresseinrichtung
eine Druckfeder 17 auf. Die Rollen sind in einem Rollenträger 12 angeordnet.
Hierbei wird die axial verschiebbare Scheibe 3 durch die
Rollen axial abgestützt.
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Mit 8 ist
das Umschlingungsmittel bezeichnet, das bei diesem Ausführungsbeispiel
ein Riemen ist, der zwischen dem ersten Kegelscheibenpaar 2, 3 auf
der Antriebswelle 1 und dem zweiten Kegelscheibenpaar 9, 10 auf
der Abtriebswelle 29 umläuft. Dabei ist mit 9 die
axial feststehende Kegelscheibe und mit 10 die axial verschiebbare
Kegelscheibe des zweiten Kegelscheibenpaares bezeichnet, die der axial
verschiebbaren Kegelscheibe 3 auf der Antriebswelle diagonal
gegenüberliegt.
Der durch die beiden Kegelscheiben 2, 3 gebildete
Primärscheibensatz
auf der Antriebswelle 1 und der durch die beiden Kegelscheiben 9, 10 auf
der Abtriebswelle 29 gebildete Sekundärscheibensatz sind in gleicher Weise
aufgebaut.
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In 1 sind
mit 18 Lager für
die Abtriebswelle 29, mit 19 ein Lager für die axial
feststehende Kegelscheibe 9, mit 20 Axiallager
und mit 21 Dichtungen bezeichnet, die bevorzugter Weise
als flache Scheiben ausgeführt
sind, welche zur Abdichtung der Momentenmitnahme der axial verschiebbaren
Kegelscheiben dienen und die an das Profil der Antriebs- bzw. Abtriebswelle
angepasst und an der axial verschiebbaren Kegelscheiben befestigt
sind. Dies trägt zu
einer axial kurzen Bauweise bei. Mit 22 ist die Momentenmitnahme
der axial beweglichen Kegelscheibe 10 bezeichnet. Eine
detaillierte Ansicht der Dichtungen 21 ist Gegenstand der 4.
Hierbei wird verdeutlicht, dass die Kontur der als flache Scheiben ausgebildeten
Dichtungen 21 an das Profil der Abtriebswelle 29 angepasst
ist.
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Wie
der Figur zu entnehmen ist, werden die axial verschiebbaren Kegelscheiben 3, 10 in
radialer Richtung so weit in ihrem äußersten Rand durch die Rollen
abgestützt,
dass die Riemenkraft, die koaxial zu den Kegelscheiben angreift,
keine Verkippung der Kegelscheibe bewirken kann. Auf diese Weise
kann die Führungslänge der
axialverschiebbaren Scheiben erheblich reduziert werden.
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In 2 ist
eine Ansicht der Betätigungsscheibe 4 und
der axial verschiebbaren Kegelscheibe 3 dargestellt. Die
Betätigungsscheibe 4 ist
an mehreren Stellen über
Vorsprünge 25 mit
der axial verschiebbaren Kegelscheibe 3 verbunden. An mehreren
Stellen entlang des Umfangs der Scheibe 3 sind in einem
Rollenträger 12 angeordnete
Rollen 14, 11 und 30 vorgesehen, welche
die Scheiben abstützen.
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3 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
des ersten Kegelscheibenpaares 2, 3 auf der Antriebswelle 1 sowie
der erfindungsgemäßen Abstützung der
axial verschiebbaren Scheibe. Mit dem Pfeil f1 ist die von den Rollen
ausgehende Rollenabstützkraft und
mit dem Pfeil f2 die vom Umschlingungsmittel 8, d. h. dem
Riemen ausgehende Riemenkraft bezeichnet. Durch die erfindungsgemäße Abstützung der axial
verschiebbaren Kegelscheibe 3 kann die Riemenkraft, die
koaxial zu den Kegelscheiben angreift, keine Verkippung der Kegelscheibe
bewirken. Dies führt
wiederum dazu, dass die Führung
der axial verschiebbaren Kegelscheibe kein Kippmoment aufnehmen
muss; es wird ausschließlich
das Torsionsmoment übertragen.
Damit kann die Führung
sehr kurz ausgeführt
werden, wodurch der axiale Bauraumbedarf des Umschlingungsgetriebes
verringert wird.
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- 1
- Antriebswelle
- 2
- feststehende
Kegelscheibe
- 3
- axial
verschiebbare Kegelscheibe
- 4
- Betätigungsscheibe
- 5
- Ring
- 6
- Lager
- 7
- Betätigungshebel
- 8
- Umschlingungsmittel
- 9
- axial
feststehende Kegelscheibe
- 10
- axial
verschiebbare Kegelscheibe
- 11
- Rolle
- 12
- Rollenträger