DE4342736A1 - Kegelscheibe für ein stufenloses Umschlingungsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kegelscheibe für ein stufenloses Umschlingungs­ getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1.

Derartige Umschlingungsgetriebe, insbesondere wenn sie als Getriebe in einem Kraftfahrzeug hohe Antriebsleistungen übertragen müssen, neigen zu hörbaren, singenden Geräuschen, die von dem endlosen Übertra­ gungsmittel bzw. der Gliederkette angeregt werden. So werden durch das Auflaufen der Kette und der Bänder hochfrequente Geräusche induziert, die je nach Teilung der Kette oder der Bänder als Pfeiftöne zu hören sind und über die Welle und deren Lagerung sowie das Getriebegehäuse entspre­ chend abgestrahlt werden. Da die Kegelscheiben und deren Wellen zur si­ cheren Einleitung der von der Kette bei der Antriebsübertragung auftreten­ den Biegemomente im Übergang von Scheibe zu Welle relativ massiv ausgeführt sind, können diese zudem als Klangkörper ("Glocke") wirken und zu verstärkten Resonanzschwingungen neigen, verbunden mit einem erhöhten Massenträgheitsmoment bzw. einem hohen Gewicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von den vorbeschriebenen Kegel­ scheiben eine hinsichtlich der Geräuschübertragung, des Gewichtes und des Fertigungsaufwandes verbesserte Kegelscheibe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspru­ ches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung enthalten die weiteren Patentansprüche.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zumindest eine der Scheiben (Fest- oder Losscheibe) der Kegelscheibe, bevorzugt jedoch beide Scheibenhälf­ ten aus miteinander verbundenen, zwischen sich einen Hohlraum bildenden Blechformteilen herzustellen. Fertigungstechnisch vorteilhaft einer solchen Lösung ist, daß hier tellerförmige Scheibenringe aus Stahlblechen geformt und entsprechend zusammengefügt werden können, wobei unterschiedliche Stahlgüten entsprechend den Anforderungsprofilen verwendbar sind. Die von den Spannungsverläufen im Bereich der neutralen Faser liegenden Hohlräume ergeben eine Verringerung des Massenträgheitsmomentes bzw. Gewichtes und vermindern die Schwingungsanregung der Kegelscheibe durch die Kette. Aufgrund der körperlichen Trennung von Kegelscheibe und Welle wirkt die entsprechende Verbindung (bei der Festscheibe z. B. eine Übergangspassung) durch die in deren Fugen wirkenden Reibkräfte bei den Mikrobewegungen stark dämpfend. Diese Trennung vermeidet auch die er­ höhte Zugspannung (Kerbwirkung), die bei einer einstückigen Ausbildung von Festscheibe und Welle in der Übergangskerbe auftreten kann.

Besonders vorteilhaft kann in Weiterbildung der Erfindung der Hohlraum in der Fest- bzw. Losscheibe durch ein dämpfendes Kunststoffmaterial ausge­ füllt sein. Dies bewirkt eine wesentlich erhöhte Geräuschdämpfung bei rela­ tiv geringem zusätzlichen Fertigungsaufwand. Das Kunststoffmaterial kann beispielsweise Polyurethan oder Silikon sein. Durch diese innere Dämpfung in Verbindung mit der Trennfugendämpfung werden die von der Kette indu­ zierten Schwingungen wirksam an der Weiterleitung in die Welle gehindert bzw. gedämpft.

Ferner wird zu einer vorteilhaften Versteifung der Kegelscheibe bzw. der Fest- und/oder Losscheibe vorgeschlagen, in die Hohlräume axial verlau­ fende Stege einzubauen. Die Stege, die bevorzugt ein oder mehrere koaxial ausgerichtete Rohrstutzen sein können, verhindern Durchbiegungen des mit der Kette kontaktierenden Scheibenringes und nehmen die Schubkräfte in der neutralen Faser des Scheibenkörpers auf.

An die Scheibenringe können in einfacher Weise Nabenabschnitte ange­ formt sein, die die Verbindung Scheibe-Welle unmittelbar übernehmen. Zur Erzielung einer steifen Bauweise können ferner die tellerförmigen Scheiben­ ringe an ihrer äußeren Peripherie durch Umbördeln oder durch entsprechende Nuten und Federn formschlüssig und/oder durch Kleben miteinander verbunden werden. Dies hat gegenüber Schweißverbindungen den Vorteil, daß Verzüge, Härteverminderungen etc. und damit verbundene Nachbearbeitungen insbesondere an den mit der Kette zusammenwirkenden Scheibenringen vermieden werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Be­ schreibung zweier Ausführungsbeispiele entnehmbar. Dabei zeigt die ein­ zige Zeichnung einen Längsmittelschnitt durch eine auf einer Welle eines Umschlingungsgetriebes angeordnete Kegelscheibe mit einer Fest- und ei­ ner Losscheibe mit gebauten Scheibenringen.

Mit 10 ist eine Kegelscheibe (Scheibensatz für An- oder Abtrieb) eines Umschlingungsgetriebes für Kraftfahrzeuge dargestellt, die auf einer Welle 12 des Getriebes angeordnet ist. Die Kegelscheibe 10 setzt sich im wesentlichen aus einer Festscheibe 14 und einer axial verstellbaren Losscheibe 16 zusammen, wobei durch axiales Verstellen der Losscheibe 16 in bekannter Weise im Zusammenwirken mit einem zweiten Scheibensatz und einem endlosen Übertragungsmittel, beispielsweise einer Schubgliederkette, stufenlose Übersetzungsänderungen steuerbar sind.

Die Festscheibe 14 weist zwei rotationssymmetrische, tellerförmig ausgebil­ dete Scheibenringe 18, 20 (vgl. untere Hälfte der Zeichnung) auf, an die kon­ zentrisch Nabenabschnitte 22, 24 angeformt sind. Desgleichen ist die Los­ scheibe 16 aus zwei rotationssymmetrischen, tellerförmigen Scheibenringen 26, 28 zusammengesetzt, an die ebenfalls Nabenabschnitte 30, 32 angeformt sind.

Die Scheibenringe 18, 26, die mit der nicht dargestellten Kette unmittelbar zusammenwirken, sind aus einem hochlegierten Werkzeugstahl mit einer hohen Oberflächenhärte aus einem Blech, wie es beispielsweise für Rollen- oder Nadelhülsen von Wälzlagern verwendet wird, als Blechformteil bzw. Blechpreßteil hergestellt; deren Nabenabschnitte 22, 30 weisen eine Über­ gangspassung (Festscheibe 14) bzw. eine Schiebepassung (Losscheibe 16) mit der Welle 12 auf.

Die Scheibenringe 20, 28 sind aus einem Vergütungsstahl-Blech geformt, wobei der Nabenabschnitt 24 eine innere Keilverzahnung 34 aufweist und mit Preßpassung auf einer entsprechenden Keilverzahnung der Welle 12 drehfest gehalten ist. Eine zusätzliche axiale Sicherung ist mittels eines Si­ cherungsringes 36 bewerkstelligt. Der Nabenabschnitt 32 hingegen weist wie der Nabenabschnitt 30 eine Schiebepassung auf.

Die äußere Peripherie bzw. die aneinander anliegenden Umfangsränder der Scheibenringe 18, 20, 26, 28 sind mittels eines hochfesten Klebers 38 und durch mehrere örtliche Laserschweißungen 40 miteinander fest verbunden.

Die zwischen den soweit beschriebenen Scheibenringen 18, 20, 26, 28 gebil­ deten Hohlräume 42, 44 sind mit einem geräuschdämpfenden Kunststoffma­ terial, z. B. Polyurethan, ausgespritzt.

An den Scheibenring 28 der Losscheibe 16 ist ferner ein rotationssymmetri­ scher Zylinderabschnitt 46 aus einem tiefgezogenen Stahlblech ange­ schweißt, der mit einem fest über eine Keilverzahnung 48 auf der Welle 12 sitzenden Ringkolben 50 zur axialen Verstellung der Losscheibe 16 relativ zur Welle 12 bzw. zur Festscheibe 14 dient. Der Ringkolben 50 trägt dabei in fester Verbindung einen Mitnehmerkranz 54, dessen radial abragende Zähne 51 in axial verlaufende Nuten 52 des Zylinderabschnittes 46 eingreifen. Die Reibkräfte, die bei axialer Verschiebung der Scheibe (16) in dieser Drehmomentmitnahme auftreten und die Verschiebung behindern, sind viel geringer als bei einer radial innenliegenden Welle- Nabenverbindung.

In der oberen Hälfte der Zeichnung sind in den Hohlräumen 42, 44 der Fest- und der Losscheibe 14, 16 versteifende Stege bzw. koaxial verlaufende Rohr­ stutzen 56, 58, 60 bzw. 62, 64, 66 angeordnet, die hinsichtlich ihrer Länge an den mehr oder minder konischen Verlauf der Scheibenringe 18, 20, 26, 28 an­ gepaßt sind. Die Rohrstutzen können jeweils fest (z. B. durch Kleben, Löten, Schweißen) oder nur spielfrei anliegend innerhalb der Scheibenringe ange­ ordnet und wie gezeichnet mit dem dämpfenden Kunststoffmaterial umhüllt sein (durch Ausspritzen der Hohlräume 42, 44). Es versteht sich, daß dabei entsprechende Durchbrüche 68 in den Rohrstutzen vorzusehen sind, um beim Ausspritzen keine unerwünschten Leerräume entstehen zu lassen. Als Werkstoff ist für die nur Druckspannung ausgesetzten Rohrstutzen ein Baustahl ausreichend.

Abweichend von der Zeichnung kann bei der Losscheibe 16 ein weiterer Rohrstutzen unmittelbar um die Welle 12 vorgesehen sein, der den ringför­ migen Hohlraum 44 zur Welle 12 hin abschließt und der allein oder als zu­ sätzliches Nabenteil der Losscheibe 16 dient.

Ferner kann an der äußeren Peripherie der Scheibenringe 18, 20, 26, 28 eine formschlüssige Verbindung mittels einer Bördelung 70, 72 vorgesehen sein, wobei jeweils der Umfangsrand des innenliegenden Scheibenringes 18, 26 über den Umfangsrand des korrespondierenden Scheibenringes gelegt wird. Dadurch kann ggf. auf eine Schweißung im Umfangsbereich der Scheiben­ ringe verzichtet werden.

Claims (11)

1. Kegelscheibe für ein stufenloses Umschlingungsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Festscheibe und einer axial dazu verstellbaren Losscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Scheibe (14, 16) aus miteinander verbundenen, zwischen sich einen Hohlraum (42, 44) bildenden Blechformteilen (18, 20, 26, 28) gebildet ist.

2. Kegelscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schei­ be aus zumindest zwei aneinander abgestützten Scheibenringen besteht und unmittelbar auf der Welle (12) des Getriebes abgestützt ist.

3. Kegelscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum (42, 44) der Scheibe (14, 16) axial verlaufende Aussteifungen (56, 58, 60, 62, 64, 66) angeordnet sind.

4. Kegelscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ steifungen durch ein oder mehrere koaxial angeordnete Rohrstutzen (56, 58, 60, 62, 64, 66) gebildet sind.

5. Kegelscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß an die Scheibenringe (14, 16) axial voneinander beabstandete Nabenabschnitte (22, 24, 30, 32) angeformt sind.

6. Kegelscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß äußere Umfangsbereiche der Schei­ benringe (18, 20, 26, 28) aneinander abgestützt und durch Kleben und/oder Formschluß (Bördelung 70, 72) fest miteinander verbunden sind.

7. Kegelscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Scheibenring (20) der Festscheibe (14) mit dessen Nabenabschnitt (24) über eine Keilverzah­ nung (34) drehfest mit der Welle (12) verbunden ist.

8. Kegelscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der mit dem Übertragungsmittel unmittelbar zusammenwirkende Scheiben­ ring (18, 26) mit einem Bördelabschnitt (70, 72) den Umfangsrand des an­ deren tellerförmigen Scheibenringes (20, 28) umgreift.

9. Kegelscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß an dem äußeren Umfangsbereich der Losscheibe (16) ein Zylinderabschnitt (46) befestigt ist, der im Zusam­ menwirken mit einem wellenfesten Ringkolben (50) als Verstelleinheit dient.

10. Kegelscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zu­ mindest eine Hohlraum (42, 44) in der Scheibe (14, 16) mit einer dämp­ fenden Kunststoffmasse ausgefüllt ist.

11. Kegelscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylin­ derabschnitt (46) der Losscheibe (16) mit einer Nutung (52) versehen ist, die das Drehmoment über einen mit Zähnen (51) versehenen Mitnehmerkranz (54) in den drehfest mit der Welle (12) verbundenen Ringkolben (50) leitet.