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Die
Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe, insbesondere eine Riemenscheibenausführung dafür, nach
den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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Getriebe
und Riemenscheiben dieser Art sind allgemein bekannt und werden
verwendet. Ein solches Getriebe und eine solche Riemenscheibe werden
in der EP-A-0 560 427 offenbart, die als Verbesserung gegenüber der
US-A 3 948 111 angesehen wird. Die Riemenscheibe der letzteren Schrift umfasst
ein getrenntes Dichtungselement oder einen Kolben, der ein elastisches
Gelenk zwischen zwei konzentrischen Zylinderwänden enthält, die einen Teil einer Druckkammer
bilden. Solch ein Dichtungselement und Gelenkmerkmal sind von ausschlaggebender
Bedeutung für
das Funktionieren einer Riemenscheibe und somit des gesamten Getriebes.
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Druckkammern,
die in der Regel hydraulisch sind, sind dazu eingebaut, eine Riemenscheibe
in Axialrichtung zu drücken,
um ein angemessenes Festklemmen und ein radiales Verschieben eines Riemens
oder eines anderen Kraftübertragungselements,
der bzw. das sich zwischen den beiden Scheiben einer Riemenscheibe
befindet, zu bewirken. Insbesondere, wenn ein relativ großes Drehmoment durch
die letztere bekannte Riemenscheibe übertragen wird, können Probleme
hinsichtlich des Stabilitätsgrads
der Riemenscheibe auftreten, und es lassen sich Verformungen beobachten,
die die Wirkung des Getriebes beeinträchtigen können. Die Erfindung gemäß der EP-A-0
560 427 basierte auf der Aufgabe, eine verbesserte Riemenscheibe,
insbesondere einen Kolben dafür,
bereitzustellen, die sich für
relativ große
Kräfte
eignet und deren Stabilität
und Widerstand gegen dauerhafte Verformung verbessert wurden.
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Dazu
war die Riemenscheibe gemäß der EP-A-0
560 427 durch das Vorsehen eines elastischen Gelenks im Wandmaterial
der Druckkammer der Zylinder-/Kolben-Mittel gekennzeichnet, das dazu führte, dass
unter dem Einfluss eines beliebigen momentanen relativ hohen Drucks
die betreffende Wand lokal Kräfte
auf elastische Weise aufnehmen kann, und zwar insbesondere wenn
das Getriebe ein hohes Drehmoment überträgt. Das elastische Gelenk ist
auf bekannte Weise ausgeführt
und weist einen lokal dünneren
Abschnitt der Wand auf, insbesondere durch eine lokale Aussparung
darin. Die Aufnahme der Kräfte
erfolgt bei dieser bekannten Ausführung auf vorhersagbare Weise
an einer vorbestimmten, bekannten Stelle des elastischen Gelenks.
Bei diesem Vorschlag werden die Kräfte durch elastische Verformung
und durch kontrolliertes Ausdehnen der Wand um das elastische Gelenk
herum lokal aufgenommen. Da die Kräfte zu einem großen Teil
durch die Wand mit dem elastischen Gelenk elastisch aufgenommen
werden, werden sie stark verringert zum Stützteil, zum Beispiel zur Stützwelle,
auf der die verschiebbare Scheibe montiert ist, weitergeleitet,
wodurch unter schwerer Last ein Festklemmen und Verformen des betreffenden
Teils, insbesondere der Hülse
und der sich bewegenden Rillenscheibe, verhindert wird. Die Stabilität und der
Widerstand gegen dauerhafte Verformung sowie die Wirkung des Getriebes
sind deshalb stark verbessert.
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Bei
der bekannten Ausführungsform
ist die feste Verbindung als Presspassung ausgeführt, die den Vorteil mit sich
bringt, dass einerseits eine feste Verbindung durch Kombination
der Presspassung und des eng benachbarten elastischen Gelenks erreicht
wird, während
andererseits ein gewisser Grad an elastischer Verformung möglich ist,
ohne das dies zu einer dauerhaften Verformung führt.
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Obgleich
die vorbekannte Ausführung
zufrieden stellend funktioniert, scheint sie noch weiter verbessert
werden zu können,
und zwar insbesondere für
noch höhere
Kräfte
in der Druckkammer, wie es der heutigen Tendenz bei der Getriebeausführung entspricht.
Obgleich die bekannte Ausführung
zum Beispiel bis zu Kammernenndrücken
von bis zu 15 bar sehr gut funktionierte, schien sie bei Kammernenndrücken von
ca. 25 bar Beschädigungen
zu erfahren. Testergebnisse zeigen, dass die Presspassung der Wand
auf der Welle gelöst
wurde und die Stützfläche der
Welle durch wuchtigen Kontakt mit der Wand infolge von sich schnell ändernden
Druckhöhen
bei Betrieb unter Auftreten von Leckage Schlägen ausgesetzt war.
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Somit
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer Ausführung, die
sich dazu eignet, dauerhaft sehr hohe Kräfte in der Druckkammer aufzunehmen
und zumindest weniger anfällig
für die
bei hohen Drücken
in der bekannten Ausführung
auftretenden Auswirkungen sind, während sie noch das günstige Gelenkmerkmal aufrechterhält. Gemäß der Erfindung
wird dies durch eine wesentliche Designänderung gemäß den im kennzeichnenden Teil
von Anspruch 1 definierten Merkmalen realisiert.
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Durch
das Vorsehen eines hülsenförmigen Fußteils an
der radialen Innenseite der Wand, der ununterbrochene gleichmäßig ausgebildete
Wandflächen
aufweist, wird ein Gelenkabschnitt im Kolben geschaffen, der durch
den Übergang
von der Wand zum Fußteil
definiert wird. Die Ausführung
mit dem Fußteil
ist insofern vorteilhaft, als am radialen Innenendteil der axialen
Außenseite
der Wand ein relativ großer
Abschnitt zur Aufnahme von Zugspannungen zur Verfügung steht,
wodurch die Gefahr eines Überschreitens
der Streckgrenze des Wandmaterials und damit einer dauerhaften Verformung
verringert wird. Gleichzeitig wird gemäß der Ausführung das sich von der radial
erstreckenden Wand weg weisende axiale Ende des Fußteils durch
solche resultierenden Kräfte auf
günstige
Weise belastet, so dass die Presspassung der Wand, insbesondere
seines Fußteils,
mit hoher Wahrscheinlichkeit während
der Lebensdauer der Konstruktion aufrechterhalten wird. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, dass die axiale Stützfläche der Welle im Prinzip keinen
oder zumindest deutlich weniger Schlägen durch die Wand aufgrund
von Drucklaständerungen
ausgesetzt ist, da die Gelenkbewegung der Wand zum Übergangsbereich
verschoben worden ist und nur der Fußteil mit der Welle in Kontakt
ist. Letztere ist bei der vorliegenden Erfindung von besonderer
Bedeutung, da die Stützfläche bei dieser
Ausführung
während
der Anordnung und bei Betrieb als ein Positionierelement für die Wand
fungiert. Solch eine Ausführung
wird als Alternative als formschlüssige Verbindung der Wand bezeichnet und
ermöglicht
den Verzicht auf eine zusätzliche
Aussparung in der Welle zum Verstemmen der Wand, wodurch die Herstellungskosten
vermindert werden. Demgemäß wird bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Ausführung
auf ein Sichern der Wandposition durch Verstemmen des Fußteils am
Wellenteil verzichtet.
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Im
Folgenden wird die Erfindung zusammen mit ihren weiteren Vorteilen
beispielhaft unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen, in
denen gleiche Bezugszahlen entsprechende identische Bauteile bezeichnen,
ausführlicher
erläutert;
in den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines bekannten stufenlosen Getriebes mit
einer Riemenscheibe der erfindungsgemäßen Art, wobei ein eingekreistes
Detail nach dem Stand der Technik herausgenommen und vergrößert wurde;
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2 schematisch
das Ausführungsprinzip gemäß der Erfindung
und die Art und Weise, in der sie im Getriebe eingebaut ist;
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3 eine
detaillierte Darstellung einer ersten Ausführungsform der Kolbenausführung gemäß der Erfindung,
und
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4 eine Darstellung gemäß 3 einer zweiten
Ausführungsform.
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In
der vorliegenden Beschreibung soll eine Bezugnahme auf eine axial
nach außen
verlaufende Richtung oder umgekehrt durchweg eine von der Scheibe 5 weg
verlaufende Richtung bzw. umgekehrt bedeuten. Dementsprechend soll
eine Bezugnahme auf eine radial nach außen verlaufende Richtung und umgekehrt
eine von der mittleren Achse des betreffenden Teils weg verlaufende
Richtung bzw. umgekehrt bedeuten.
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1 zeigt
schematisch ein stufenloses Getriebe 1, das teilweise dargestellt
ist. Das Getriebe 1 umfasst eine Primärwelle 2, auf der
eine Primärriemenscheibe 3 in
Form der Scheiben 4 und 5 angebracht ist, wobei
die Scheibe 5 auf eine später genauer zu beschreibende
Weise entlang der Welle 2 axial verschiebbar ist. Des Weiteren
umfasst das Getriebe 1 eine Sekundärwelle 6, auf der
eine zweite Riemenscheibe 7 mit den Scheiben 8 und 9 angebracht
ist, wobei die Scheibe 8 davon entlang der Welle 6 verschoben
werden kann. Ein Endlosantriebsriemen, eine Kette oder ein Riemen 10 ist
um die Riemenscheiben 3 und 7 herum angebracht
worden, wobei der Weg des Riemens 10 zwischen den Sätzen von Scheiben 4, 5; 8, 9 variabel
ist und von der axialen Position der verschiebbaren Scheiben 5 und 8 abhängt.
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Die
Primärwelle 2 ist
auf an sich bekannte Weise mit einem (nicht gezeigten) Motor verbunden, und
die Sekundärwelle 6 ist
mit den Rädern
eines (nicht gezeigten) Fahrzeugs verbunden.
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Innerhalb
des teilweise dargestellten Gehäuses 11 sind
insbesondere im Allgemeinen zwei bewegliche Scheiben 5 und 8 angebracht,
und die Scheibe 5 wird im Rest der Beschreibung ausführlicher
erläutert
werden. Die axial verschiebbare Scheibe 5 umfasst Zylinder-/Kolben-Mittel 12,
die allgemein mindestens eine Druckkammer 14 umfassen. Bei
der gezeigten Ausführungsform
umfasst das Getriebe 1 Zylinder-/Kolben-Mittel, die eine
weitere Druckkammer 13 umfassen. Es kann jedoch unter gewissen
Umständen
ausreichend sein, die Mittel 12 nach Wunsch mit einer einzelnen
Druckkammer zu versehen. Die Kammer 25 ist nicht mit Druck
beaufschlagt. In diesem Fall wird ein mittlerer Unterdruck durch
geeignete Kanäle 15 und 16 beiden
Kammern 13 und 14 zugeführt und daraus abgeführt, um
dadurch die axiale Position der Scheibe 5 zu beeinflussen.
Die Druckkammer 13 umfasst neben der zylindrischen Wand 19 und
der Welle 2 im Wesentlichen radial ausgerichtete Wände 18 und 24.
Die Wand 17 ist zwischen der Wand oder der Nabe 20 und
der Zylinderwand 21 der Scheibe 5 verschiebbar.
Darüber
hinaus liegt die Wand 17 an der Wand 19 an, während ein
Ende der Wand 18 verschiebbar gegen die zylindrische Wand 19 abdichtet
und bei dieser Ausführungsform
durch ihr anderes, umkreistes Ende mit der Nabe 20 der
Scheibe 5 verbunden ist. Die Wand 18 wird auch
als der Kolben 18 eines Zylinder-/Kolben-Mittels bezeichnet.
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Das
vergrößerte Detail
zeigt, dass an der Position der Stelle, an der die Wände 18 und 20 miteinander
verbunden sind, in der Ausführung
nach dem Stand der Technik ein elastisches Gelenk 22 vorgesehen
ist, das in der Ausführung
nach dem Stand der Technik die Form einer Aussparung 22A außen an der
Wand und einer Aussparung 22B am Innendurchmesser und an
der Innenseite der Wand hat. Somit kann sich die Wand 18 flexibel
verformen. Im vergrößerten Detail
sind die Elemente 18 und 20 in einer Position
in einem Abstand von der Wand 24 dargestellt.
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Im
Stand der Technik und bei der derzeit bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die Verbindung zwischen den Elementen 18 und 20 an
der am nächsten
zur Ausführung 22A, 22B liegenden
Seite durch eine Presspassung. Die Presspassung weist vorzugsweise
solch eine elastische Ausführung
auf, dass der enge Zwischenraum der Nabe oder Wand 20 aufrechterhalten
wird und die Wand 20 bezüglich der Welle 2 verschiebbar
bleibt.
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2 zeigt
als Teil eines Getriebeabschnitts und spiegelbildlich zu 1 den
erfindungsgemäßen Kolben 1B,
der in einer Riemenscheibe, im vorliegenden Fall der Primärriemenscheibe,
eingebaut ist. Die erfindungsgemäße Wand 18 weist
einen Fußteil 30 auf,
der an der Stützfläche in Form
eines radialen Wandteils 26 der Welle anstößt und im
vorliegenden Fall die Hülse
oder Nabe 20 der Scheibe 5 verkörperte.
Es ist zu sehen, dass sich die Innenfläche oder -seite 27 und
die Außenfläche 28 der
Wand 18 stetig erstreckt, zumindest zum radialen Innenteil
davon, wie im Querschnitt zu sehen, das heißt ohne unterbrechende Aussparungen
wie die Aussparungen 22A und 22B der Ausführung nach
dem Stand der Technik.
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3 stellt
im Detail den erfindungsgemäßen Kolben
mit einem gekrümmten Übergang
oder Gelenkabschnitt 29 zwischen der Innenwandseite 27 und
dem Fußteil 30 dar.
Zur Realisierung eines lokal begrenzten Gelenks an der Übergangsstelle
von der Wand 18 zum Fußteil 30 wird
vorgeschlagen, lokal die geringste Breite der Wand, gemessen senkrecht zu
einer sich radial und tangential erstreckenden mittleren Ebene der
Wand, vorzusehen und/oder die Innenwandseite 27 an der
Stelle des Gelenkübergangsabschnitts 29 mit
einem relativ kleinen Krümmungsradius
zu versehen. Hier weist eine solche Krümmung des Übergangsabschnitts 29 einen
Radius von ca. 0,8 mm auf, was in einem bevorzugten Bereich von
0,7 mm bis 1,25 mm liegt. Vorzugsweise beträgt die Länge des Fußteils 30 mehr als
das Eineinhalbfache der Dicke über
den größten Teil
der Wand 18. Besonders bevorzugt sollte sich der Fußteil 30 axial
so weit wie möglich
erstrecken, zum Beispiel über
die gesamte Axiallänge
des Axialhubs der benachbarten Wand 17, das heißt praktisch über die
gesamte Axiallänge
der Druckkammer 14. Somit würde der Fußteil 30 dann die Wand 17 tragen.
Ein radial inneres Ende des Fußteils 30 weist
eine Aussparung 32 mit geringer radialer Erstreckung ausgehend
an einer axialen Stelle 31 auf. Die Stelle 31 befindet
sich vorzugsweise links des Übergangsabschnitts 29,
wie in den 2 und 3 dargestellt,
das heißt
axial nach außen
davon. Durch eine solche Ausführung wird
gewährleistet,
dass sich ein Presspassungsabschnitt 34 des Fußteils des
Kolbens 18 axial zur Scheibe 5 rechts der Stelle 31 in 3,
das heißt
axial nach innen, befindet. Jegliche unter Drucklast in der Umgebung
des Übergangabschnitts 29 auftretenden
Verformungen, insbesondere einen bruck im Zylinderraum zwischen
dem Zylinder 24 und dem Kolben 18, die eine Kippneigung
des Fußteils 30 verursachen,
wodurch der Fuß 30 an
der Stelle der Aussparung 32 bezüglich des Abschnitts 34 radial
etwas angehoben wird, führt
zu einem Festziehen der Presspassung, statt zu deren Entlastung,
wozu es kommen könnte,
wenn solch eine Passung auch an der axialen Stelle der Aussparung 32 realisiert
werden würde.
Mit anderen Worten, die Aussparung 32 unterstützt weiter
die Bestimmung der Position des Gelenkabschnitts der Wand 18, 24,
das heißt
in einem Abschnitt, der von dem Abschnitt entfernt liegt, in dem
gemäß einem
Ziel der Erfindung eine stabile und nicht beeinflusste Presspassung
der Wand erreicht wird, das heißt
in dem Bereich am radialen Innenteil des Fußteils 30, in dem
der Fuß 30 in
Presspassung mit der Welle 20 verbunden ist.
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Die
Dicke des Fußes 30 ist
etwas geringer als die radiale Höhe
der Wand 28, wodurch die Auswirkungen eines etwaigen Restschlagens
an die Wand 26, das zum Beispiel auftreten könnte, wenn die
axiale Länge
des Fußteils 30 auf
ein Minimum gehalten wird und wenn die eingesetzten Materialien nicht
qualitativ hochwertig sind, auf ein Minimum reduziert werden. Zu
diesen Auswirkungen gehört
die Gefahr eines Lösens
von Materialteilchen in der relevanten Druckkammer, wodurch der
Betrieb der Kolben-/Zylinder-Anordnung und damit des Getriebes stark
behindert, wenn nicht ganz gestört
werden könnte.
Insbesondere wenn die Erfindung an der Wand 24 angebracht
wird, wirkt eine solche geringere Höhe des Weiteren dahingehend,
den größtmöglichen
Hub von zum Beispiel der Hülse 20,
das heißt ihre Überlappung
mit dem Fußteil 30,
zu gestatten, ohne dass irgend eine Möglichkeit eines gegenseitigen
Kontakts damit an der Stoßfläche besteht.
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Weiterhin
kann der Fußteil 30 mit
einem Wandteil 33 versehen sein, der sich vorzugsweise
in einem Winkel α zwischen
25 und 40 Grad erstreckt, wobei der Presspassungsabschnitt 34 eine
kleine Aussparung in der allgemein quadratischen Form des Fußteils 30 darin
bildet und eine optimale Presspassung unterstützt, indem er einen möglichen Übergangsrand
der Welle 2 Rechnung trägt.
Bei dieser Ausführungsform
geht eine radiale innerste Krümmung
an der Außenwandseite 28 in
einen untersten Teil der gleichen Seite 28 über und
erstreckt sich an einer radialen Stelle über dem Fußteil 30 gerade und rechtwinklig
bezüglich
desselben, und zwar vorzugsweise in einem Abstand, der kleiner ist
als die Dicke der Wand 18. Der Kolben kann günstigerweise
durch ein Blechformverfahren hergestellt werden.
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Neben
dem Inhalt der folgenden Ansprüche bezieht
sich die Erfindung auch auf die vorangehende Beschreibung und alle
Details und Aspekte in der Zeichnung, die möglicherweise nicht beschrieben werden,
die aber von einem Fachmann direkt und eindeutig daraus ableitbar
sind.