DE19650479A1 - Federpakete und Ölführungshülse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Federpaket zum Vorspannen der Kegelscheiben­ teile eines stufenlos regelbaren Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes, mit mehreren um eine Mittelachse angeordneten Schraubenfedern und mit zwei einander gegenüberliegenden Federaufnahmeringen, welche mit zylindri­ schen Aufnahmen für die Enden der Schraubenfedern versehen sind.

Derartige Federpakete sind bekannt aus der EP 0 341 474 B1. Dort ist in der Fig. 1 ein stufenlos regelbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe gezeigt, welches aus einer Primärwelle mit einem ersten feststehenden Kegelscheibenteil und einem zweiten axial verschiebbaren Kegelscheibenteil sowie aus einer mit der Primärwelle über ein Umschlingungsband verbunde­ nen Sekundärwelle mit einem ersten feststehenden und einem zweiten axial verschiebbaren Kegelscheibenteil besteht. Die beweglichen Kegelscheiben­ teile sind mit Zylindermänteln verbunden, welche mit an den entsprechen­ den Wellen festgelegten Kolbenscheiben Druckmittelservos zur hydrauli­ schen Verstellung der beweglichen Kegelscheibenteile bilden. Die Federpa­ kete liegen mit ihren Federaufnahmeringen einerseits gegen einen Abschnitt des Hydraulikkolbens und andererseits gegen eine mit dem Hydraulikzylin­ der verbundene radiale Wandung an und erzeugen eine die Kegelscheiben­ teile gegeneinanderdrückende Mindestvorspannung. Diese Mindestvorspan­ nung ist notwendig, damit beim Abschleppen oder Anschleppen eines Kraftfahrzeuges eine im wesentliche schlupffreie Bewegungsübertragung durch das Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe erfolgt. Dabei werden Federpakete mit Schraubenfedern verwendet, weil diese bei ausreichend hoher Federkraft einen großen Federweg aufweisen, der einen großen Verstellweg der Kegelscheibenteile zueinander und damit eine große Über­ setzungsvariation des Getriebes ermöglicht.

In der genannten EP 0 341 474 ist einer der beiden Federaufnahmeringe eines Federpaketes mit drei Ver- und Entriegelungsbolzen versehen, die in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet sind. Der andere Federaufnahme­ ring weist eine Halteöffnung zur Aufnahme des mit Rastmitteln versehenen Kopfendes des Ver- und Entriegelungsbolzens auf. Bei einer ersten vollen axialen Betätigungsbewegung der Kegelscheibenteile werden die Ver- und Entriegelungsbolzen aus ihrer Riegelstellung befreit, so daß die Federpakete die volle axiale Vorspannkraft ausüben. Diese Anordnung wurde gewählt, um eine einfache Montierbarkeit des Getriebes und des Umschlingungs­ bandes zu ermöglichen. Die Ver- und Entriegelungsbolzen hielten vor dem ersten Betätigen der Kegelscheibenteile des Getriebes die Federpakete in ihrer kleinsten axialen Erstreckung, d. h. mit nahezu auf Block gedrückten Schraubenfedern.

Die in der genannten europäischen Patentschrift beschriebene Ausbildung der Federaufnahmeringe war aufgrund der Ver- und Entriegelungsbolzen und der damit zusammenwirkenden Halteöffnungen recht kompliziert und aufwendig in der Herstellung. Darüber hinaus fehlen an den drei Positio­ nen, an denen die Ver- und Entriegelungsbolzen angeordnet sind, die Schraubenfedern, so daß das Federpaket eine reduzierte Gesamtdruckkraft erzeugt. Schließlich werden die Federpakete bei der Lagerhaltung mit verriegeltem Ver- und Entriegelungsbolzen aufbewahrt, so daß während des Lagerzeitraums die Schraubenfedern nahezu auf Block zusammengedrückt sind, wodurch die Gefahr besteht, daß der elastisch verformte Federstahl der Schraubenfedern ermüdet und die Federkraft schon aufgrund der Lage­ rung nachläßt.

In jüngster Zeit wurde dazu übergegangen, separate Halteelemente vor­ zusehen, die an den Federaufnahmeringen des Federpaketes vor der Monta­ ge befestigt werden und die während der Getriebemontage entfernt werden. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit der Ver- und Entriegelungs­ bolzen. Es ergibt sich jedoch ein wesentlicher Nachteil bei der Handhabung der Federpakete. Die einzelnen Bestandteile der Federpakete, nämlich die beiden Federaufnahmeringe und die in den Federaufnahmeringen gehaltenen Schraubenfedern (bei der bekannten Ausführungsform 18 Stück) können auseinanderfallen, wodurch der Montagevorgang erheblich verzögert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federpaket ohne integrierte, die beiden Federaufnahmeringe miteinander verbindende Haltemittel zu schaffen, welches bei der Lagerung und Montage leicht zu handhaben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest bei einem Teil der Aufnahmen die gegeneinander anliegenden Außendurch­ messer und Innendurchmesser der Aufnahmen und der Endwindungen der Schraubenfedern unterschiedliche Maße haben, so daß durch elastische Verformung der Endwindungen und/oder der Aufnahmen eine Haltekraft erzeugt wird.

Durch das elastische Halten der Endwindungen der Schraubenfedern entsteht eine in axialer Richtung wirkende Haltekraft, welche ein ungewolltes Auseinanderfallen des einmal zusammengesetzten Federpaketes zuverlässig verhindert. Die Größe der Haltekraft läßt sich durch das Maß der elasti­ schen Verformung variieren. Die größte Haltekraft ergibt sich, wenn bei allen Aufnahmen der Federaufnahmeringe die Durchmesserabweichungen vorgesehen sind.

Das elastische Zusammenwirken zwischen den Aufnahmen und den Feder­ enden darf nur im Bereich der Endwindungen erfolgen, damit im Bereich der mittleren Federwindungen keine Reibungskräfte zwischen den Auf­ nahmen und den Federwindungen erzeugt werden, welche die Federcharak­ teristik beeinflussen könnten. Gehalten werden nur die gegen die Feder­ aufnahmeringe anliegenden Endwindungen, weiche beim Einfedern kaum elastisch verformt werden.

Vorteilhafterweise sind die Aufnahmen als Aufnahmezapfen ausgebildet, deren Durchmesser im Bereich des Zapfenfußes geringfügig größer ist als der Durchmesser der Endwindungen der Schraubenfedern. Dabei sollte der Übergangsbereich zwischen dem Zapfenfuß mit großem Durchmesser und dem distalen Abschnitt des Zapfens schräg, d. h. auf einer Kegelmantel­ fläche verlaufen. Beim Aufschieben der Schraubenfedern auf die Aufnahme­ zapfen werden die Endwindungen elastisch aufgespreizt, so daß durch Reibung eine dem Abziehen der Schraubenfeder in axialer Richtung ent­ gegenwirkende Haltekraft entsteht.

Bei Bedarf kann die Haltekraft dadurch vergrößert werden, daß der Zapfen­ fuß eine Rastwulst aufweist, deren Abstand zur an den Zapfenfuß angren­ zenden radialen Wandung der Drahtdicke der Endwindung der Schrauben­ feder entspricht. So rastet die Endwindung beim vollständigen Aufschieben der Schraubenfeder auf den Aufnahmezapfen in den Bereich hinter der Rast­ wulst ein und wird dort gehalten.

Alternativ können die Aufnahmen als topfartige Aufnahmehülsen ausgebildet sein, in welche ein Ende einer Schraubenfeder eingesteckt werden und weiche jeweils eine geschlossene Stirnseite aufweisen. Der Durchmesser der Aufnahmehülse ist im Bereich des Hülsengrundes geringfügig kleiner auszulegen als der Durchmesser der Endwindungen der Schraubenfedern, so daß durch radiales Zusammendrücken der Endwindungen die Haltekraft entsteht.

Schließlich kann bei jeder Aufnahme eine Kombination aus Aufnahmehülse und Zapfenstummel vorgesehen werden. In diesem Fall kann sowohl der Außendurchmesser des Zapfenstummeis als auch der Innendurchmesser der Aufnahmehülse sowie beide Durchmesser von dem korrespondierenden Durchmessermaß der Schraubenfedern abweichen, so daß entweder eine Außenklemmung oder eine Innenklemmung oder eine beidseitige Klemmung der Endwindung der Schraubenfeder entsteht. Die Kombination der Auf­ nahmehülse mit einem Zapfenstummel ist insbesondere bei aus Kunststoff gefertigten Federaufnahmeringen wegen einer hohen Stabilität selbst bei relativ geringer Wandstärke vorteilhaft. Der Zapfenstummel kann hohlzylin­ drisch ausgebildet sein, so daß die einseitig offene Aufnahmehülse, in deren geschlossene Stirnwand der hohlzylindrische Zapfenstummel integriert ist, mit einer im wesentlichen konstanten Materialstärke aufgrund ihrer kom­ plexen dreidimensionalen Raumform eine hohe Stabilität aufweist.

Die Stabilität der Federaufnahmeringe in radialer Richtung kann zusätzlich dadurch erhöht werden, daß jeder Zapfenaufnahme mindestens eine radiale Verstärkungsrippe zugeordnet ist.

Als Werkstoff zur Fertigung der Aufnahmeringe des Federpaketes im Spritzgießverfahren hat sich insbesondere Polyamid bewährt.

Weitere Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungs­ beschreibung. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1-3 eine Draufsicht und zwei geschnittene Seitenansichten einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Federpakete und

Fig. 4-6 eine Draufsicht und zwei geschnittene Seitenansichten einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federpake­ tes.

In den Fig. 1-3 ist ein Federpaket dargestellt welches zum Vorspannen der Kegelscheibenteile auf der Primärwelle des Kegelscheiben-Umschlin­ gungsgetriebes, welches in der EP 0 341 474 in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, vorgesehen ist. Das Federpaket aus den Fig. 4-6 erzeugt die Mindest­ vorspannkraft an den Kegelscheibenteilen auf der Sekundärwelle des Kegel­ scheiben-Umschlingungsgetriebes (vgl. EP 0 341 474, Fig. 1 und 3).

In der in der Fig. 1 dargestellten Draufsicht auf das Primärwellen-Feder­ paket erkennt man an dem ersten Federaufnahmering 1, daß die Aufnahmen 2 für die Schraubenfedern 3 gleichmäßig über den gesamten Umfang des Federaufnahmerings 1 verteilt sind. Gleiches gilt für die Aufnahmen 5 des zweiten Federaufnahmeringes 4.

Die Einzelheiten der Formgebung der Federaufnahmeringe 1, 4 sind in den Fig. 2 und 3 zu erkennen. Die Stirnseite des ersten Federaufnahmeringes 1 ist zur Anlage gegen das verschiebbare Kegelscheibenteil vorgesehen. Der den Schraubenfedern abgewandte schalenartige Führungsring 6 des zweiten Federaufnahmerings 4 liegt gegen den fest mit der Primärwelle des Kegel­ scheiben-Umschlingungsgetriebes verbundenen Kolben des Druckmittel­ servos an.

Die Aufnahmen an dem Federaufnahmering 4 sind als Aufnahmezapfen 5 ausgebildet. Gemäß der Erfindung ist der Durchmesser der Aufnahmezap­ fen 5 im Bereich des Zapfenfußes 7 aufgeweitet, so daß die Endwindung 8 der Schraubenfeder 3 radial aufgespreizt und dadurch an dem Aufnahmezap­ fen 5 gehalten wird.

Der Federaufnahmering 1 ist mit Aufnahmehülsen 2 versehen, die einseitig durch eine Stirnwandung 9 verschlossen sind. Die Stirnwandung 9 ist als hohler Zapfenstummel 10 ausgebildet, dessen Außendurchmesser geringfü­ gig großer ist als der Innendurchmesser der Endwindung 8 der Schraubenfe­ der 3. Auf diese Weise wird die Schraubenfeder 3 mittels des Zapfenstum­ mels 10 in den Aufnahmehülsen 2 des Aufnahmerings 1 gehalten.

So kann nach dem Spritzgießen der Federaufnahmeringe 1, 4 das erfindungs­ gemäße Federpaket montiert werden, wobei die Schraubenfedern 3 durch axialen Druck fest in die Aufnahmen 2, 5 gedrückt werden. Das Federpaket wird durch die Haltekräfte, welche durch die aufgespreizten Endwindungen 8 der Schraubenfedern 3 erzeugt werden, als Montageeinheit in der in Fig. 2 dargestellten Position mit entspannten Schraubenfedern 3 gehalten.

Die Fig. 3 zeigt das Federpaket in der vollständig zusammengedrückten Stellung. Dabei ist die Länge des Aufnahmezapfens 5 an dem Federaufnah­ mering 4 und des gegenüberliegenden Zapfenstummels 10 an dem Feder­ aufnahmering 1 so gewählt, daß sie bei auf Block gedrückter Schraubenfe­ der 3 einander nicht berühren. Ebenfalls weist der Zylindermantel der Aufnahmehülse 2 einen gewissen Abstand zur gegenüberliegenden radialen Wandung des Federaufnahmerings 4 auf. Soll vermieden werden, daß die Schraubenfedern 3 auf Block gedrückt werden, so können die Erstreckungen der Zapfen 5 und der Zapfenstummeln 10, bzw. des Zylindermantels der Aufnahmehülse 2 so gewählt werden, daß ein definierter Anschlag bei dem vorgesehenen größten Einfederweg des Federpaketes gebildet wird.

Damit die erfindungsgemäßen Federnaufnahmeringe 1, 4 gut im Kunststoff- Spritzgießverfahren herstellbar sind, weisen sie im wesentlichen eine konstante Wandstärke auf. Die Stabilität des Federaufnahmeringes 1 wird insbesondere durch den Verlauf der geschlossenen Stirnwandung 9 der Aufnahmehülsen 2 gewährleistet, welche als sich vom Hülsengrund 11 aus parallel zum Zylindermantel der Aufnahmehülsen 2 erstreckender Zapfen­ stummel 10 ausgebildet ist. Zusätzlich sind zur Versteifung an jeder Auf­ nahmehülse 2 mehrere sich radial erstreckende Verstärkungsrippen 12, 13, 14 angeordnet.

Auch an dem glockenförmigen Führungsring 6 des zweiten Federaufnahme­ rings 4 sind sich radial erstreckende innere Verstärkungsrippen 15 und äußere Verstärkungsrippen 16 vorgesehen, wobei jeweils eine innere Ver­ stärkungsrippe 15 und eine äußere Verstärkungsrippe 16 einem Aufnahme­ zapfen 5 zugeordnet sind.

Das in den Fig. 4-6 dargestellte Federpaket für die Sekundärwelle des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes umfaßt einen Federaufnahmering 17 zur Anlage gegen das zur Sekundärwelle verschiebbare Kegelscheibenteil und einen Aufnahmering 17 mit radial innenliegenden Führungslaschen 19 zur Anlage gegen den an der Sekundärwelle arretierten Kolben des Druck­ mittelservos. In der Fig. 4 wird der Federaufnahmering 18 bis auf seine inneren Führungslaschen 19 vollständig vom Federaufnahmering 17 ver­ deckt.

Bei dieser Ausführungsform des Federpaketes entspricht der Federaufnah­ mering 17 im wesentlichen dem Federaufnahmering 1 aus den Fig. 1 bis 3. Gleiche Merkmale des Federaufnahmerings 17 weisen daher die gleichen Bezugszeichen der Merkmale des Federaufnahmerings 1 auf.

Der Federaufnahmering 18 ist - wie der Federaufnahmering 4 aus den Fig. 1 bis 3 - mit zapfenförmigen Aufnahmen 5' versehen. Die Aufnahmezapfen 5' weisen - anders als die Aufnahmezapfen 5 aus den Fig. 1 bis 3 - keine geschlossene Stirnfläche auf. Dagegen verläuft eine Trennwand 20 im Bereich des Zapfenfußes 7. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Erhö­ hung der Steifigkeit des Federaufnahmerings 18 im Bereich seiner Haupt­ ebene.

Bezugszeichenliste

1

Federaufnahmering

2

Aufnahmehülse

3

Schraubenfeder

4

Federaufnahmering

5,

5

' Aufnahmezapfen

6

Führungsring

7

Zapfenfuß

8

Endwindung

9

Stirnwandung

10

Zapfenstummel

11

Hülsengrund

12-16

Verstärkungsrippen

17

Federaufnahmering

18

Federaufnahmering

19

Führungslasche

20

Trennwand

21

Verstärkungsrippe

22

Mittelachse

Claims (7)

1. Federpaket zum Vorspannen der Kegelscheibenteile eines stufenlos regelbaren Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes, mit mehreren um eine Mittelachse angeordneten Schraubenfedern (3) und mit zwei einander gegen­ überliegenden Federaufnahmeringen (1, 4; 17, 18), welche mit zylindrischen Aufnahmen (2, 5, 5') für die Enden der Schraubenfedern (3) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bei einem Teil der Aufnahmen (2, 5, 5') die gegeneinander anliegenden Außendurchmesser und Innendurch­ messer der Aufnahmen (2, 5, 5') und der Endwindungen (8) der Schraubenfe­ dern (3) unterschiedliche Maße haben, so daß durch elastische Verformung der Endwindungen (8) und/oder der Aufnahmen (2, 5, 5') eine Haltekraft erzeugt wird.

2. Federpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ nahmen mindestens eines Federaufnahmerings (4, 18) als Aufnahmezapfen (5, 5') ausgebildet sind, deren Durchmesser im Bereich des Zapfenfußes (7) geringfügig größer ist als der Durchmesser der Endwindungen (8) der Schraubenfedern (3).

3. Federpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ nahmen mindestens eines Federaufnahmerings als topfartige Aufnahmehülse ausgebildet sind, deren Durchmesser im Bereich des Hülsengrundes gering­ fügig kleiner ist als der Durchmesser der Endwindungen der Schraubenfe­ dern.

4. Federpaket nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen mindestens eines Federaufnah­ merings (1, 17) als Aufnahmehülse (2) mit einem Zapfenstummel (10) im Bereich des Hülsengrundes (11) ausgebildet sind.

5. Federpaket nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufnahmezapfen (5, 5') und Zapfenstummel (10) hohl­ zylindrisch ausgebildet sind.

6. Federpaket nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an den Federaufnahmeringen (1, 4, 17, 18) im Bereich jeder Aufnahme (2, 5, 5') mindestens eine radiale Verstärkungsrippe (12-16) ausgebildet ist.

7. Federpaket nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Federaufnahmeringe (1, 4; 17, 18) aus spritzgegosse­ nem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid, bestehen.