DE19928569C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Montieren eines Toroidgetriebes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Hindurchführen eines axialen Bauteiles eines Getriebes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung durch Schei­ ben, welche zuvor in ein Gehäuse eingefügt wurden.

Bei einem Toroidgetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung (Toroides CVT) wird ein Drehmoment durch Kraftübertragungsrollen übertragen, die sich zwischen einer An­ triebsscheibe und einer Abtriebsscheibe in Reibschluß befinden, und es wird ge­ wünschtes Übersetzungsverhältnis entsprechend einem Verdrehwinkel der Kraftübertra­ gungsrollen erzeugt.

Die Antriebsscheibe und die Abtriebsscheibe drehen sich um ein relativ langes Wellen­ bauteil (axiales Bauteil), das nachfolgend als CVT-Welle bezeichnet wird. Wenn das To­ roidgetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung montiert wird, wird eine Abtriebs­ scheibe in ein Gehäuse eingefügt. Die CVT-Welle durchdringt ein Loch, welches in der Mitte der Abtriebsscheibe ausgebildet ist, und die Antriebsscheibe wird dann auf die CVT-Welle gefügt.

Bei einem "Doppelkammer-CVT", bei dem zwei Antriebsscheiben und Abtriebsscheiben auf der gleichen CVT-Welle angeordnet sind, werden die beiden Abtriebsscheiben zu­ nächst in das Gehäuse eingefügt. Die CVT-Welle, an deren Basisende eine Antriebs­ scheibe befestigt ist, wird dann durch die Abtriebsscheiben hindurchgefügt, und die an­ dere Antriebsscheibe wird auf das eindringende Ende gefügt.

Aus der am 25.02.1999 offengelegten DE 198 34 958 A1 sind derartige Toroidgetriebe mit jeweils einer Antriebs- und Abtriebsscheibe bzw. mit jeweils zwei Antriebs- und Abtriebsschei­ ben bekannt.

Da verschiedene Bauteile auf die CVT-Welle gefügt werden, ist der Durchmesser der CVT-Welle nicht einheitlich, und in einigen Teilen der Welle befinden sich Teile großen Durchmessers und Teile kleinen Durchmessers, die durch eine Stufe voneinander getrennt sind. Wenn die CVT-Welle durch die Antriebsscheibe und andere Bauteile wäh­ rend der Montage des Getriebes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung hindurchge­ führt wird, können diese Stufen sich in den Löchern der Teile verklemmen, was die Montage des CVT schwierig macht.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Hin­ durchführen eines axialen Bauteiles eines Getriebe mit stufenlos veränderbarer Überset­ zung durch Scheiben, welche zuvor in ein Gehäuse eingefügt wurden, anzugeben, bei dem der Vorgang des Hindurchführens der CVT-Welle durch die Abtriebsscheibe er­ leichtert ist, was benötigt wird, um das Toroidgetriebe mit stufenlos veränderbarer Über­ setzung zu montieren.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Vor­ richtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Vorrichtung zum Hindurch­ führen eines axialen Bauteils eines stufenlos veränderbaren Getriebes durch Scheiben hindurch, die zuvor in ein Gehäuse eingefügt wurden, wobei das Axialbauteil eine Stufe aufweist zwischen einem Teil großen Durchmessers und einem Teil kleinen Durchmes­ sers, ein hülsenförmiges Montagehilfsteil, welches auf den Außendurchmesser des Teils kleinen Durchmessers benachbart der Stufe paßt, wobei der Außendurchmesser des Hülsenbauteils allmählich von einem Außendurchmesser, der gleich dem des Teils gro­ ßen Durchmessers ist, abnimmt.

Gemäß dem Verfahrensaspekt der Erfindung wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 5 gelöst.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Montieren eines Toroidgetrie­ bes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, das ein Axialbauteil aufweist, welches sich durch Scheiben erstreckt, die zuvor in ein Gehäuse eingefügt wurden, wobei das Axial­ bauteil eine Stufe zwischen einem Teil großen Durchmessers und einem Teil kleinen Durchmessers aufweist, umfaßt das Hindurchführen des Axialbauteils durch die Schei­ ben nach dem Einfügen eines hülsenförmigen Montagehilfsteiles, das einen Außen­ durchmesser aufweist, der allmählich abnimmt von einem Außendurchmesser der gleich dem des Teiles großem Durchmesser ist, auf den Teil kleinen Durchmessers des Bau­ teils.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines Fahrzeuggetriebesystems mit einem To­ roidgetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung.

Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht des Toroidgetriebes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung.

Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht einer CVT-Welle, auf welcher ein hülsenförmiges Montagehilfsteil befestigt ist.

Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des hülsenförmigen Montagehilfs­ teils und der CVT-Welle.

Bezugnehmend auf Fig. 1 der Zeichnungen umfaßt ein Toroidgetriebe mit stufenlos ver­ änderbarer Übersetzung erste und zweite Toroideinheiten 10, 11, die in einem Getriebe­ gehäuse 1 in Reihe angeordnet sind.

Das Drehen des Motors wird auf einen Nockenflansch 14 über einen Drehmoment­ wandler 4, eine Ölpumpe 5 und einen Vorwärts/Rückwärts-Wechselmechanismus 9 ü­ bertragen.

Das Drehen des Nockenflansches 14 wird auf eine Antriebsscheibe 17 der ersten To­ roideinheit 10 über Nockenrollen 15 übertragen.

Die Antriebsscheibe 17 ist mit einer Antriebsscheibe 19 der zweiten Toroideinheit 11 über ein axiales Bauteil, einer sogenannten CVT-Welle 3, verbunden. Diese Antriebs­ scheiben 17, 19 sind jeweils mit der CVT-Welle 3 über Kugelkeilwellenverzahnungen 16, 21 verbunden, wodurch ihre Drehung relativ zur CVT-Welle 3 weitgehend unterbunden ist, wohingegen ihr axialer Versatz innerhalb eines vorher bestimmten Bereichs möglich ist.

Die Nockenrollen 15 bringen eine Axiallast in Abhängigkeit der Drehung des Nockenflan­ sches 14 bezüglich der Antriebsscheibe 17 auf, und bringen eine Axiallast auf die An­ triebsscheiben 17, 19 in Richtung zu den zugehörigen Abtriebsscheiben 18, 20 auf. Die Abtriebsscheiben 18, 20 befinden sich in einem solchen Eingriff, daß sie sich frei auf dem Außenumfang der CVT-Welle 3 drehen können.

Die Antriebsscheiben 17 und die Abtriebsscheibe 18, die die erste Toroideinheit 10 bil­ den, umfassen zugehörige toroidförmige Wandoberflächen 17A, 18A, und ein Paar von Kraftübertragungsrollen 29 befindet sich in Reibeingriff mit den Wandoberflächen 17A, 18A aufgrund der zuvor genannten Axiallast. Die Antriebsscheibe 19 und die Abtriebs­ scheibe 20 der zweiten Toroideinheit 11 weisen ebenfalls ein Paar von Kraftübertra­ gungsrollen 30 auf, die sich in Reibschluß befinden.

Der Betrieb der Kraftübertragungsrollen 29 wird durch ein oberes Verbindungsglied 34 und ein unteres Verbindungsglied 35 begrenzt, so daß ein Antriebsmechanismus, der nicht dargestellt ist, sie immer in einander gegenüberliegende Richtungen antreibt.

Diese Richtungen entsprechen den Richtungen oben/unten in Fig. 2. Der Betrieb des Paars von Kraftübertragungsrollen ist ebenso auf die gleiche Weise durch ein oberes Verbindungsglied 36 und ein unteres Verbindungsglied 37 beschränkt.

Die Drehung der Antriebsscheiben 17, 19 wird auf die Abtriebsscheibe 18, 20 über diese Kraftübertragungsrollen 29, 30 übertragen. Die Drehung der Abtriebsscheibe 18, 20 wird auf eine nicht dargestellte Abtriebswelle über ein Abtriebszahnrad 22, Gegenzahnrad 25, Gegenwelle 27 und Zahnrad 28 übertragen.

Die Abtriebsscheiben 18, 20 sind jeweils frei drehend auf dem Außenumfang der CVT- Welle 3 über Radiallager 38, 39 gelagert, die in Fig. 2 dargestellt sind. Die Abtriebsscheiben 18, 20 sind auch keilwellenverzahnt auf dem Außenumfang einer Buchse 22A, die sich entlang der CVT-Welle 3 vom Abtriebszahnrad 22 aus nach rechts und links in Fig. 2 erstreckt.

Ein geringes Spiel ist zwischen dem Innenumfang der Buchse 22A und dem Außenum­ fang der CVT-Welle 3 vorgesehen, so daß das Abtriebszahnrad 22 sich unabhängig von der CVT-Welle 3 zusammen mit den Abtriebsscheiben 18, 20 drehen kann. Das Ab­ triebszahnrad 22 ist frei drehbar gelagert, um sich über ein Lager 24 in einem Zahnrad­ gehäuse 23, das einstückig mit dem Getriebegehäuse 1 ausgebildet ist, zu drehen. Das Zahnrad 25 ist auch frei drehbar über ein Lager 26 in dem Zahnradgehäuse 23 aufge­ nommen.

Der Kontaktpunkt der Kraftübertragungsrollen 29 (30) mit der Antriebsscheibe 17 (19), und der Kontaktpunkt der Kraftübertragungsrolle 29 (30) mit der Abtriebsscheibe 18 (20), variiert entsprechend dem Verdrehwinkel der Kraftübertragungsrolle 29 (30), und das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der Antriebsscheibe 17 (19) und der Abtriebs­ scheibe 18 (20) wird entsprechend den Abständen der Kontaktpunkte von der CVT- Welle 3 bestimmt. Dieses Drehzahlverhältnis ist das Übersetzungsverhältnis dieses To­ roiden-CVT.

Als nächstes wird die Montage des Toroidgetriebes mit stufenlos veränderbarer Überset­ zung beschrieben.

Bezugnehmend auf Fig. 2 werden die ersten und zweiten Toroideinheiten 10, 11 um die CVT-Welle 3 in dem Gehäuse 1 montiert. Das Abtriebszahnrad 22 und das Gegenzahn­ rad 25 werden in das Zahnradgehäuse 23 ebenfalls eingeführt.

Jedoch, in dem Zustand, der in dieser Figur dargestellt ist, wurden der Drehmoment­ wandler 4, und der Vorwärts/Rückwärts-Wechselmechanismus 9, die Gegenwelle 27 und die Zahnradreihe 28, die in Fig. 1 dargestellt sind, noch nicht eingebracht.

Als nächstes wird die Montageabfolge für das Getriebe mit stufenlos veränderbarer Ü­ bersetzung beschrieben, die benötigt ist, um diesen Zustand zu erreichen.

Das Abtriebszahnrad 22 wird zunächst über ein Lager 24 und das Gegenzahnrad 25 über ein Lager 26 montiert, wobei diese Teile in dem Zahnradgehäuse 23 gelagert sind.

Nachdem die jeweiligen Keilwellenverzahnungen der Abtriebsscheibe 18 und der Abtriebs­ scheibe 20 mit der Buchse 22A des Abtriebszahnrades 22, das an dem Zahnradgehäuse 23 befestigt ist, zusammengefügt sind, wird das Zahnradgehäuse 23 an dem Getriebegehäuse 1 durch Bolzen befestigt. Die Radiallager 38, 39 werden dann jeweils auf den Innenumfang der Ab­ triebsscheiben 18, 20 gefügt.

Nachfolgend werden die oberen Verbindungsglieder 34, 36, unteren Verbindungsglieder 35, 37 und Kraftübertragungsrollen 29, 30 der ersten und zweiten Toroideinheiten 10, 11 im Getriebegehäuse 1 zusammen mit den zugehörigen Stützteilen und Antriebsmecha­ nismen montiert.

Zudem werden zunächst die Antriebsscheibe 17, Kugeln der Kugelkeilwellenverzahnung 16, Nockenrollen 15 und Nockenflansche 14 zunächst auf die CVT-Welle 3 gefügt. In diesem Zustand wird die CVT-Welle 3 durch die Abtriebsscheibe 18, Buchse 22A des Abtriebszahnrades 22 und der Abtriebsscheibe 20 von links aus in Fig. 2 hindurchge­ führt.

Kugeln der Kugelkeilwellenverzahnung 21, Antriebsscheibe 19 und Tellerfeder 53 wer­ den an dem Ende der CVT-Welle 3 ausgehend von der Abtriebsscheibe 20 befestigt.

Schließlich wird eine Mutter 40 auf ein Außengewinde 3A aufgeschraubt, das an der Spitze der CVT-Welle 3 angeordnet ist, und das Anbringen der CVT-Welle 3 an dem To­ roidgetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung wird vervollständigt durch Anzie­ hen der Mutter 40 in einer Richtung, die auf die Antriebsscheibe 19 über die Tellerfeder 53 drückt.

Es besteht eine Stufe zwischen dem Außengewinde 3A, die einen kleinen Durchmesser aufweist, und der Kugelkeilwellenverzahnung 21, die einen großen Durchmesser auf­ weist, und sich an ihrer linken Seite auf der CVT-Welle 3 befindet. Die Stufe verfängt sich leicht an den Lagerungen 38, 39 und dem Eingang der Buchse 22A, wenn die CVT- Welle 3 durch die Antriebsscheiben 18, 20 hindurchdringt. Es besteht auch ein Risiko, daß diese Stufe die umgebenden Wandoberflächen beschädigt, wenn das Außengewin­ de 3A durch diese Bauteile hindurchgeführt wird. Ebenso, wenn sich die Stufe an diesen Bauteilen verfängt, besteht auch die Möglichkeit, daß Keilwellenteile und das Außenge­ winde 3A beschädigt werden, und die erforderliche Bearbeitungsgenauigkeit verloren­ geht. Daher, gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wird eine sich verjüngende Hülse, das hülsenförmige Montagehilfsteil 41, über das Außengewinde 3A gefügt, wenn die CVT- Welle 3 auf das Toroidgetriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung, wie in Fig. 3 dargestellt, gefügt wird.

Das hülsenförmige Montagehilfsteil 41 umfaßt, z. B. ein ölresistentes Kunststoffmaterial. Das hülsenförmige Montagehilfsteil 41 weist eine Verjüngung auf, mit graduell abneh­ mendem Durchmesser beginnend vom Ende 42, das den gleichen Außendurchmesser wie das Keilwellenteil 21A der Kugelkeilwellenverzahnung 21 aufweist. Das Außenge­ winde 3A erstreckt sich durch einen hohlen Teil 44 des hülsenförmigen Montagehilfsteils 41 und ein Innengewinde 45A ist an dem Innenumfang eines Endes 45 ausgebildet, das einen geringeren Außendurchmesser gegenüberliegend zu dem Ende 42 aufweist.

Das hülsenförmige Montagehilfsteil 41 wird auf den Außenumfang des Außengewindes 3A in solch einer Weise aufgepaßt, so daß ihre Enden 42 dem Keilwellenverzahnungsteil 21A der CVT-Welle 3 benachbart sind. Um das Aufpassen des hülsenförmigen Monta­ gehilfsteils 41 zu vervollständigen, wird das Innengewinde 45A an ihrem anderen Ende 45 auf das Außengewinde 3A durch Drehen des hülsenförmigen Montagehilfsteils 41 geschraubt, bis das Ende 42 mit dem Keilwellenteil 21A in Kontakt gelangt.

Als ein Ergebnis wird die Stufe zwischen dem Keilwellenteil 21A und dem Außengewinde 3A der CVT-Welle 3 durch eine sich sanft verjüngende Oberfläche ersetzt, und das Au­ ßengewinde 3A wird durch das hülsenförmige Montagehilfsteil 41 abgedeckt.

In diesem Zustand wird die CVT-Welle 3 durch die Abtriebsscheiben 18, 20 und die Buchse 22A geführt. Daher, verfängt sich die Stufe zwischen dem Keilwellenteil 21A und dem Außengewinde 3A nicht mit den Radiallagern 38, 39 oder dem Einlaß der Buchse 22A, wenn die Welle eingesetzt wird, und die CVT-Welle 3 kann sanft durch die Ab­ triebsscheiben 18, 20 und die Buchse 22A hindurchgeführt werden. Ebenso beschädigt das Außengewinde 3A nicht die Innenwände dieser Bauteile und das Außengewinde 3A und die Kugelkeilwellenverzahnung 21 werden ebenfalls nicht beschädigt.

Mit sich von der Abtriebsscheibe 20 aus erstreckender CVT-Welle 3 wird das hülsenför­ mige Montagehilfsteil 41 dann von dem Außengewinde 3A abgenommen, werden die Kugeln der Kugelkeilwellenverzahnung, die Antriebsscheibe 19 und die Tellerfeder 53 auf der CVT-Welle 3 angebracht, und die Mutter 40 wird auf das Außengewinde 3A fest­ gezogen.

Wenn die beiden flachen Oberflächen 46, die in Fig. 4 dargestellt sind, auf dem Außen­ umfang des hülsenförmigen Montagehilfsteils 41 als Werkzeugeingriffsoberflächen aus­ gebildet sind, können diese Oberflächen 46 leicht durch einen Schraubenschlüssel oder dergleichen erfaßt werden, und kann das hülsenförmige Montagehilfsteil 41 in einfacher Weise festgezogen werden, wenn das hülsenförmige Montagehilfsteil 41 auf dem Au­ ßengewinde 3A aufgeschraubt wird, oder von ihr heruntergenommen wird.

Die Werkzeugeingriffsoberflächen sind nicht auf zwei flache Oberflächen 46 beschränkt, und können verschiedene Formen aufweisen. Zum Beispiel können sechs plane Ober­ flächen nacheinanderfolgend auf dem Außenumfang des hülsenförmigen Montagehilfs­ teils 41 in der Art einer Mutter angeordnet sein.

Das hülsenförmige Montagehilfsteil 41, das einen ölresistenten Kunststoff aufweist, ist leicht zu bearbeiten, und es ist leicht. Ebenso kann es wiederholt verwendet werden, wodurch die Kosten herabgesetzt werden.

Bei der obengenannten Ausführungsform ist das Innengewinde 45A in dem äußeren sich im Eingriff befindenden hülsenförmigen Montagehilfsteil 41 ausgebildet, aber das Innen­ gewinde 45A ist nicht absolut unerläßlich. Wenn der Innenumfangsdurchmesser des äu­ ßeren sich im Eingriff befindenden hülsenförmigen Montagehilfsteils 41 derart festgelegt ist, daß er in Kontakt mit dem Außengewinde 3A unter einem Druck gebracht werden kann, der nicht das Außengewinde 3A beschädigt, und der das hülsenförmige Montage­ hilfsteil 41 am Herabfallen von der CVT-Welle 3 hindert, können die gleichen wün­ schenswerten Effekte wie bei der zuvor genannten Ausführungsform realisiert werden durch eine einfachere Konstruktion.

Obwohl die Erfindung oben mit Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist die technische Lehre nicht auf die obenbeschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Modifikationen und Variationen der obenbeschriebenen Ausführungsbei­ spiele werden dem Fachmann angesichts der obigen Lehre naheliegen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Hindurchführen eines axialen Bauteiles (3) eines Getriebes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung durch Scheiben (18, 20), welche zuvor in ein Gehäuse (1) eingefügt wurden, wobei dieses axiale Bauteil (3) eine Stufe zwischen einem Bereich großen Durchmessers und einem Bereich kleinen Durchmessers aufweist, mit einem hülsenförmigen Montagehilfsteil (41), das ein Durchgangsloch aufweist, wobei an einer Wandung des Durchgangsloches zumindest in einem Teilbereich ein Innengewinde (45A) ausgebildet ist, und wobei dieses Innengewin­ de (45A) auf ein Außengewinde (3A) des Bereiches kleinen Durchmessers des a­ xialen Bauteiles (3) aufschraubbar ist, und ein Außendurchmesser dieses hülsen­ förmigen Montagehilfsteiles (41) allmählich abnimmt von einem Außendurchmes­ ser, der gleich einem Außendurchmesser des Bereiches großen Durchmessers des axialen Bauteiles (3) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich großen Durchmessers eine Mehrzahl an Nuten (21A) einer Kugelkeilwellenverbindung (21) be­ nachbart zum Bereich kleinen Durchmessers aufweist, wobei das hülsenförmige Monta­ gehilfsteil (41) bis zum Kontakt einer Seitenfläche des hülsenförmigen Montagehilfsteiles (41) mit einer Seitenfläche der Nuten (21A) der Kugelkeilwellenverbindung (21) auf das Außengewinde (3A) aufschraubbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hülsen­ förmige Montagehilfsteil (41) zwei parallele flache Oberflächen (46) auf einer äuße­ ren Umfangsfläche aufweist.

4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das hülsenförmige Montagehilfsteil (41) aus ölresis­ tentem Kunststoff ausgebildet ist.

5. Verfahren zum Hindurchführen eines axialen Bauteiles (3) eines Toroidgetriebes mit stufenlos veränderbarer Übersetzung durch Scheiben (18, 20), die zuvor in ein Gehäuse (1) eingesetzt wurden bei der Montage dieses Toroidgetriebes, wobei dieses axiale Bauteil (3) eine Stufe zwischen einem Bereich großen Durchmessers und einem Bereich kleinen Durchmessers aufweist, mit folgenden Schritten:

• - Aufschrauben eines hülsenförmigen Montagehilfsteiles (41), das einen Außen­ durchmesser aufweist, der allmählich abnimmt von einem Außendurchmesser, der gleich einem Außendurchmesser des Bereiches großen Durchmessers ist, auf den Außendurchmesser des Bereiches kleinen Durchmessers des axialen Bauteils (3),
• - Hindurchführen des axialen Bauteiles (3) durch die Scheiben (18, 20),
• - Abschrauben der Hülse (41) vom Gewinde am Außendurchmesser des Berei­ ches kleinen Durchmessers.