DE19705513C2

DE19705513C2 - Riemenscheibenvorrichtung eines stufenlos variablen Getriebes und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE19705513C2
Application number: DE19705513A
Authority: DE
Inventors: Takenori Hashimoto
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2017-02-14
Also published as: JPH09217802A; US5924944A; GB2310260A; GB9700319D0; DE19705513A1; JP3441873B2; GB2310260B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Riemenscheiben vorrichtung eines stufenlos variablen Riemengetriebes nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Verbinden einer beweglichen Riemenscheibe mit einem hydraulischen Betätigungsglied der Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 5.

Ein stufenlos variables Riemengetriebe umfaßt eine Primär-(Antriebs-)welle, eine Sekundär-(Abtriebs-)welle, die parallel zur Primärwelle vorgesehen ist, eine an der Primärwelle befestigte Primärriemenscheibe, eine an der Sekundärwelle befestigte Sekundärriemenscheibe und einen über die beiden Riemenscheiben gelegten geschlossenen Antriebsriemen, so daß die Drehzahl der Sekundärwelle stufenlos durch Verändern des Verhältnisses der Lauf durchmesser zwischen den beiden Riemenscheiben variiert werden kann.

Bei einem stufenlos variablen Getriebe gemäß dieser Bauart, wie in Fig. 6 gezeigt, enthält eine Riemen scheibenvorrichtung, beispielsweise die Primärriemen scheibe, eine Welle 11, eine feststehende Scheibenhälfte 10, die starr an der Welle 11 befestigt ist, ein Naben stück 21, das koaxial auf der Welle 11 verschieblich ist, eine bewegliche Scheibenhälfte 20, die einstückig mit dem Nabenstück 21 ausgebildet ist, mehrere halbkreisförmige Nuten 11a und 21a, die auf der Welle 11 bzw. dem Naben stück 21 vorgesehen sind, und dazwischen Kugeln 26, um so das Nabenstück 21 gleichmäßig entlang der Welle 11 zu verschieben.

Die Nutweite L wird durch eine hydraulische Betätigungs einrichtung 30 gesteuert, die einen Kolben 31, der an der beweglichen Scheibenhälfte 20 an deren Rückseite ange bracht ist, und einen Zylinder 35, der mit der axial feststehenden Welle 11 verbunden ist, aufweist. Wenn über die Welle 11 Hydraulikflüssigkeit der hydraulischen Be tätigungseinrichtung 30 zugeführt wird, wird die be wegliche Scheibenhälfte 20 auf der Welle 11 der fest stehenden Scheibenhälfte 10 durch die hydraulische Betätigungseinrichtung 30 verschoben, so daß die Nutweite L reguliert wird.

Aus diesem Grund ist es erforderlich, eine starke Verbindungsstruktur mit entsprechender Druckfestigkeit zwischen der beweglichen Scheibenhälfte 20 und dem Kolben 31 sicherzustellen. Die offen gelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung JP 3-114 657 U zeigt eine Technik auf, bei der, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt, ein Endabschnitt des Kolbens 31 in eine ringförmige Nut 23 eingepreßt wird, die auf der Rückfläche der beweglichen Scheibenhälfte 20 vorgesehen ist, um so den Kolben 31 starr mit der beweglichen Scheibenhälfte 20 zu verbinden.

Ferner zeigt die geprüfte japanische Patentanmeldung JP 4-79733 B1 ein Verfahren auf, bei welchem eine Rolle auf die äußere Umfangsfläche des Kolbens gepreßt wird, während der Kolben zusammen mit der beweglichen Scheiben hälfte gedreht wird, um so eine Einpreßverbindung zwischen dem Kolben und der beweglichen Scheibenhälfte zu schaffen.

Allgemein ist die Verbindungsfestigkeit zwischen der beweglichen Scheibenhälfte 20 und dem Kolben 31 proportional zu der Kontaktfläche zwischen der ring förmigen Nut 23, die an der Rückfläche der beweglichen Scheibenfläche 20 gebildet ist, und dem Einpreßabschnitt des Kolbens 31. Gemäß diesem Stand der Technik hat jedoch der plastisch fließende Abschnitt am Ende des Kolbens 31 einen U-förmigen Querschnitt, wie in Fig. 9 dargestellt, und folglich kann keine ausreichende Kontaktfläche zwischen der ringförmigen Nut 23 und dem Kolben 31 sichergestellt werden. Wenn andererseits an eine Rolle 45 eine größere Kraft angelegt wird, um die Kontaktfläche durch Erhöhen des Einpreßausmaßes zu vergrößern, wird der Endabschnitt 31a des Kolbens 31 übermäßig verformt und verläßt schließlich den Bereich plastisch-kohärenter Verformung, was zur Erzeugung von Rissen und Furchen bildung darin führt. Risse und Furchen vermindern nicht nur die Festigkeit, sondern führen auch zu Undichtigkeiten.

Entsprechend soll die vorliegende Erfindung die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, d. h. eine Riemen scheibenvorrichtung eines stufenlos variablen Riemen getriebes sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, die bzw. das in der Lage ist, eine stabile Verbindung zwischen der beweglichen Scheibenhälfte und dem Kolben sicherzustellen, die zugleich eine hohe Dichtigkeit aufweist.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1 bzw. 5. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Hierbei sind auch andere Kombinationen von Merkmalen als in den Unteransprüchen beansprucht möglich.

Die Lösung der Aufgabe wird vorrichtungs- und verfahrens mäßig dadurch erreicht, daß auf einem Bodenabschnitt der Nut ein radialer Vorsprung derart vorgesehen ist, daß beim Einpressen des Endabschnitts der Vorsprung vom eingepreßten Material beidseitig plastisch und rißfrei umflossen wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung im Detail beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Primärriemenscheibe für ein bekanntes stufenlos variables Riemengetriebe.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Einpreßverbindung zwischen einer beweglichen Scheibenhälfte und einem Kolben vor dem Einpressen gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Einpreßverbindung zwischen einer beweglichen Scheibenhälfte und einem Kolben nach dem Einpressen gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Einpreßverbindung zwischen einer beweglichen Scheibenhälfte und einem Kolben vor dem Einpressen gemäß einer zweiten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Einpreßverbindung zwischen einer beweglichen Scheibenhälfte und einem Kolben nach dem Einpressen gemäß einer zweiten Aus führungsform;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer Primärriemenscheibe nach dem Stand der Technik;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer Einpreßverbindung zwischen einer beweglichen Scheibenhälfte und einem Kolben vor dem Einpressen gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer Einpreßverbindung zwischen einer beweglichen Scheibenhälfte und einem Kolben nach dem Einpressen gemäß einem weiteren Stand der Technik; und

Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer Einpreßverbindung zwischen einer beweglichen Scheibenhälfte und einem Kolben nach dem Einpressen gemäß einem weiteren Stand der Technik.

Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt eine Primärriemenscheibe eine feststehende Scheibenhälfte 10 und eine bewegliche Scheibenhälfte 20, die von einem Motor über eine Kupplung oder dergleichen angetrieben werden. Ein geschlossener Antriebsriemen ist um die aus der feststehenden Scheiben hälfte 10 und der beweglichen Scheibenhälfte 20 gebildete Riemenscheibe mit einer bestimmten Klemmkraft zum Übertragen von Drehmoment gelegt. Um die Nutweite L zwischen der feststehenden Scheibenhälfte 10 und der beweglichen Scheibenhälfte 20 reibungsarm anzusteuern, sind eine Vielzahl von halbkreisförmigen Nuten 11a und 21a auf einer Welle 11 der feststehenden Scheibenhälfte 10 bzw. in einem Nabenstück 21 der beweglichen Scheibenhälfte 20 sowie ferner Kugeln 26 in den Nuten 11a und 21a vorgesehen. Das Nabenstück 21 der beweglichen. Scheibenhälfte 20 ist koaxial mit der Welle 11 der feststehenden Scheibenhälfte 10 drehmomentübertragend durch die Kugeln 26 gekoppelt, so daß es axial frei in Richtung der Welle 11 hin- und herbeweglich ist.

Ein zylindrischer Kolben 31 ist an der Rückfläche 22 der beweglichen Scheibenhälfte 20 angebracht und der zu gehörige Zylinder 35 ist in seinem Mittelabschnitt auf der Welle 11 befestigt. Diese Kolben-Zylindereinheit bildet eine hydraulische Betätigungseinrichtung 30 zur Steuerung der Nutweite L der Riemenscheibe. D. h., daß die bewegliche Scheibenhälfte 20 axial auf der Welle 11 der feststehenden Scheibenhälfte 10 durch Einführen oder Auslassen von Hydraulikflüssigkeit durch die Welle 11 (öl-)dicht in eine bzw. aus einer Hydraulikkammer 30A axial bewegt wird, so daß die Nutweite L der von den beiden Scheibenhälften 10 und 20 gebildeten Riemenscheibe stufenlos verändert wird. Bezugszeichen 36 bezeichnet eine Dichtung, die in einer Nut 31f vorgesehen ist, die an der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 31 ausgebildet ist, um die Gleitfläche zwischen dem Kolben 31 und dem Zylinder 35 abzudichten.

Wie Fig. 2 zeigt, ist an der Rückfläche 22 der be weglichen Scheibenfläche 20 ein Flansch 24 mit einer umlaufenden ringförmigen Nut 23 vorgesehen und ein Stahldraht 40 ist in die ringförmige Nut 23 gelegt. Ferner ist der Kolben 31 auf die äußere Umfangsfläche des Flansches 24 aufgesetzt, wobei sein Endabschnitt 31a mit der Rückfläche der beweglichen Scheibenhälfte 20 in Berührung steht, d. h. dort axial anschlägt.

In diesem Zustand preßt eine Rolle 45 nach mehreren Umläufen den Endabschnitt 31a des Kolbens 31 in die ringförmige Nut 23, während der Kolben 31 um die Mittelachse des Nabenstückes 21 zusammen mit der be weglichen Scheibenhälfte 20 gedreht wird, um so den Endabschnitt 31a in die ringförmige Nut 23 einzupressen, so daß eine feste Verbindung zwischen dem Kolben 31 und der beweglichen Scheibenhälfte 20 erreicht wird.

Wenn der Endabschnitt 31a des Kolbens 31 in die ring förmige Nut 23 eingepreßt wird, wird sein plastisches Fließen durch den Stahldraht 40 beschränkt, was zur Folge hat, daß der Endabschnitt 31a zu einer Gabelform verformt wird, wie Fig. 3 zeigt. Der auf diese Weise erhaltene Einpreßabschnitt hat eine größere Kontaktfläche A im Vergleich zu dem Fall, wenn der Stahldraht nicht ver wendet wird, was es ermöglicht, eine ausreichende Festigkeit des Einpreßabschnittes sogar mit einem geringeren Einpreßausmaß sicherzustellen. Das geringere Ausmaß des Einpressens bringt auch den Vorteil, daß Risse oder Furchen vermieden werden können und ferner die an der Rolle 45 anzulegende Kraft verringert werden kann.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen ein weiteres Verfahren zum Verbinden der beweglichen Scheibenhälfte mit dem Kolben.

Fig. 4 macht einen Zustand sichtbar, in dem der Kolben 31 der Einpreßverbindung mit der Scheibenhälfte 20 noch nicht unterzogen wurde. Der Flansch 24, der eine ring förmige Nut hat, ist auf der Rückfläche der Scheiben hälfte 20 ausgebildet. Am Bodenabschnitt 23a der ring förmigen Nut 23 ist ein radialer Vorsprung 41, 41a vorgesehen, der einstückig ausgebildet ist und in radialer Richtung vorspringt.

In diesem Zustand des Kolbens 31 und der Scheibenhälfte 20 preßt die Rolle 45 den Endabschnitt 31a des Kolbens 31 in die ringförmige Nut 23, während der Kolben 31 um die Mittelachse des Nabenstückes 21 zusammen mit der beweg lichen Riemenscheibe 20 gedreht wird, um so den End abschnitt 31a in die ringförmige Nut 23 einzupressen, so daß eine formschlüssige, feste Verbindung zwischen dem Kolben 31 und der beweglichen Scheibenhälfte 20 erreicht wird.

Wenn der Endabschnitt 31a des Kolbens 31 in die ringförmige Nut 23 eingepreßt wird, wird sein plastisches Fließen durch den radialen Vorsprung 41, 41a beschränkt, und als Resultat wird der Endabschnitt 31a gabelförmig verformt, wie Fig. 5 zeigt. Der auf diese Weise er haltene Einpreßabschnitt hat eine ausreichend große Kontaktfläche A, um die Festigkeit des Einpreßabschnittes auch bei einer geringen Einpreßtiefe sicherzustellen. Eine geringe Einpreßtiefe hat auch den Vorteil, daß die Erzeugung von Rissen oder Furchen vermieden werden kann und ferner die an die Rolle 45 angelegte Kraft verringert werden kann.

Die vorstehend beschriebenen Einpreßverfahren können an der Sekundärriemenscheibe oder auf einen Fall angewendet werden, bei dem der Zylinder mit der feststehenden Scheibenhälfte verbunden wird.

Zusammenfassend dient gemäß vorliegender Erfindung beim Verbinden des Kolbens mit der beweglichen Scheibenhälfte der Riemenscheibenvorrichtung des stufenlos variablen Getriebes ein an der Bodenfläche der ringförmigen Nut vorgesehener, das plastische Fließen einschränkender Vorsprung zu Vergrößerung einer Kontaktfläche zwischen dem Kolben und der beweglichen Scheibenhälfte, indem ein Einpreßabschnitt des Kolbens gabelförmig verformt wird, und so beidseitig den Vorsprung plastisch und rißfrei umfließt, so daß die Verbindungsfestigkeit des Kolbens mit der beweglichen Scheibenhälfte mit einer geringen Einpreßtiefe verbessert werden kann.

Claims

1. Riemenscheibenvorrichtung eines stufenlos variablen Riemengetriebes mit einer feststehenden Scheibenhälfte (10) einer beweglichen Scheibenhälfte (20) und einem Kolben (31) zum Bewegen der beweglichen Scheibenhälfte (20), der mit einem Endabschnitt (31a) in eine ringförmige Nut (23) der beweglichen Scheibe (20) eingepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Bodenabschnitt (23a) der Nut (23) ein radialer Vorsprung (40, 41) derart vorgesehen ist, daß beim Einpressen des Endabschnitts (31a) der Vorsprung (40, 41) vom eingepreßten Material beidseitig plastisch und rißfrei umflossen wird.

2. Riemenscheibenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung ein Stahldraht (40) ist, der in die Nut (23) gelegt ist.

3. Riemenscheibenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (41) einstückig mit der Nut (23) ausgebildet ist.

4. Riemenscheibenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (41) symmetrisch am Bodenabschnitt (23a) der Nut (23) vorgesehen ist.

5. Verfahren zum Verbinden eines Kolbens (31) mit einer beweglichen Scheibenhälfte (20) einer Riemenscheibenvorrichtung eines stufenlos variablen Riemengetriebes, bei dem der Kolben (31) mit einem Endabschnitt (31a) in eine ringförmige Nut (23) der beweglichen Scheibenhälfte (20) eingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf einem Bodenabschnitt (23a) der Nut (23) vorgesehener Vorsprung (40, 41) beim Einpressen des Endabschnitts (31a) vom eingepreßten Material beidseitig plastisch und rißfrei umflossen wird.