DE69004470T2 - Riemenscheibe. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine in dem einleitenden Teil des Anspruchs 1 dargelegte Riemenscheibe.
• Eine solche Riemescheibe ist aus GB-A-907.405 bekannt, wobei zwischen zwei Riemenscheiben ein Antriebsriemen angebracht ist. Durch Reibungskontakt zwischen den Seitenflächen des Antriebsriemens einerseits und den Kontaktflächen der Riemenscheiben andererseits, zu welchem Zweck die Seitenflächen des Antriebsriemens normalerweise zapfenförmig zulaufen und die Scheiben der Riemenscheibe einen V-förmigen Spalt aufnehmen, in den der Antriebsriemen aufgenommen wird, kann Leistung von der einen auf die andere Achse übertragen werden. Die effektive Spaltbreite der beiden Riemenscheiben kann mittels eines Druck ausübenden Elements geändert werden, wobei die Breite durch axiale Bewegung der axiale bewegbaren Scheibe eingestellt wird, um eine Kraft auf die Scheiben auszuüben, die von dem übertragenen Kräftepaar abhängig ist.
• Der Zweck der Erfindung ist die Weiterentwicklung der bekannten Riemenscheibe und die Eignung dieser bekannten Riemenscheibe für eine kontinuierlich variabele Übersetzung. Zu diesem Zweck weist die Riemenscheibe der in dem einleitenden Teil genannten Art erfindungsgemäße Eigenschaften auf, die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschrieben werden. Durch diese Maßnahme werden die auf die Scheibe ausgeübten Kräfte näher zu dem Ort des Angriffs aufgefangen und weitergeleitet, wodurch einem unerwünschten Kräfteaufbau in der Konstruktion entgegengewirkt wird und die Riemenscheibe und dementsprechend die Achse weniger steif konstruiert werden können, was zu einem besseren Ertrag und einem besseren dynamischen Verhalten sowie zu einem geringeren Herstellungspreis und/oder zu einer einfacheren Konstruktion führt. Indem das Druck ausübende Element als eine Konstruktion aus Zylinder und Kolben gestaltet wird, wird eine effektive Art und Weise für die kontinuierliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses erhalten, wenn die erfindungsgemäße Riemenscheibe in einern Getriebesystem für beispielsweise Kraftfahrzeuge angewandt wird, in denen sich die Übersetzungsverhältnisse kontinuierlich und über einen großen Bereich ändern.
• Nach einer näheren Ausgestaltung der Erfindung ist die hydrostatische Unterstützung exzentrisch gegenüber der Riemenscheibenachse angebracht. Der Antriebsriemen macht nur über einem bestimmten Kreisteil Kontakt mit den Scheiben der Riemenscheiben, was eine exzentrische Beanspruchung der Scheiben auslöst und zu einer asymmetrischen Verformung der Scheiben, zur ungleichgewichtigen Andruckkraft auf den Antriebsriemen und zu einer herabgesetzten Übersetzungsleistung führt.
• Indem -wie ausgeführt- die genannte hydrostatische Unterstützung auf der Außenseite der Achse angebracht wird, kann dies alles optimal abgefangen werden.
• Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die radial äußere hydrostatische Unterstützung mit Mitteln zur Kraftweiterleitung versehen, die nicht die Riemensceibenachse sind. Durch diese Maßnahme werden die auf die Scheiben ausgeübten Kräfte nicht mehr von der Riemenscheibenachse weggeführt, sondern von einem anderen Medium, beispielsweise von dem von Natur aus bereitssteif konstruierten Gehäuse eines kontinuierlich variablen Getriebes. Die Riemenscheibenachse kann dann weniger steif und weniger komplitziert konstruiert werden, was dem Ertrag, der Massenträgheit der Riemnscheibe sowie deren Herstellungspreis förderlich ist.
• Die Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf eine Zeichnung und auf einige Ausführungsbeispiele der Erfindung geläutert. In der Zeichnung ist:
• Figur 1a, b eine schematische Vorderansicht eines Angriebsriemens auf einer Riemenscheibe nach dem Stand der Technik;
• Figur 2 eine schematische Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung; und
• Figur 3 eine schematische Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung mit einer Fluid-Unterstützung mit einem (a) oder mehreren (c-d) nicht exzentrisch (b) oder exzentrisch belasteten Kompartimenten versehen.
• In der Figur 1 ist ein um eine bekannte Riemenscheibe mit Scheiben 1, 2 gelegter Antriebsriemen 12 schematisch dargestellt. Die Riemenscheibe 1 ist fest auf der Riemenscheibenachse 3 befestigt, während die Riemenscheibe 2 gegen Drehen fixiert, jedoch axial verschiebbar auf der Riemenscheibenachse 3 befestigt ist. Beide Riemenscheiben 1, 2 sind somit unmittelbar auf der Achse 3 gelagert, welche Achse 3 damit alle auf die Riemenscheiben ausgeübten Kräfte unmittelbar aufzunehmen hat.
• Die Riemenscheibe 2 ist in im übrigen bekannter Weise mit einer Zylinderwand 4 versehen, in der sich ein auf der Achse 3 befestigter Kolben 6 befindet, so daß eine Konstruktion von Zylinder und Kolben gebildet wird. Indem in bakannter Weise der Druck in oder der Durchfluß durch die Zylinderkammer 30 geändert wird, kann die axiale Position der Riemenscheibe 2 gegenüber der Riemenscheibenachse 3 eingestellt werden. Der Antriebsriemen 12 befindet sich in einem Abstand R von dem Zentrum der Riemenscheibenachse. Der Abstand R ist von dem jeweiligen Übersetzungsverhältnis von beispielsweise einem kontinuierlich variablen Getriebe abhängig, in dem die Riemenscheibe- Antriebsriemen-Konstruktio angebracht ist. Es ist aber klar, daß sich der Antriebsriemen immer radial auf der Außenseite der Riemenscheibenachse 3 befindet. Dies bedeutet, daß falls die Riemenscheibe auf der Achse 3 gestützt ist, beispielsweise in diesem Falle mittels der Wegen der erforderlichen Genauigkeit kostbaren und komplizierten Kugelbahnen 40, ein erhebliches biegendes/verdrehendes Moment von dem Antriebsriemen mittels der Kraft F über die Riemenscheibe auf die Achse übertragen wird. Die Riemenscheibe und die Achse müssen dieses biegende/verdrehende Moment aufnehmen können und sind demgemäß steif ausgeführt. Die Konstruktion aus Riemenscheibe und Riemenscheibenachse ist dadurch relativ komplitziert und teuer, während sie eine große Massenträgheit aufweist, was dem dynamischen Verhalten nicht förderlich ist.
• Weiter zeigt Figur 1, daß der Antriebsriemen nur über einen Kreisabschnitt mit der Riemenscheibe Kontakt macht, wodurch eine exzentrische Belastung auf die Riemenscheibe ausgeübt wird, sich die Riemenscheiben 1, 2 asymmetrisch verformen und der Antriebsriemen ungleichgewichtig auf die Riemenscheiben gedrückt wird.
• In der Ausführungsform der Figur 2 sind bei beiden Riemenscheiben 1, 2 Lagerträger 17 beziehungsweise 18 vorgesehen, wobei zwischen den Lagerträgern 17, 18 und den Riemenscheiben 1 beziehungsweise 2, Lager 16 angebracht sind, die die Riemenscheiben radial auf der Außenseite unterstützen. Der Lagerträger 17 kann dadurch beispielsweise in nicht dargestellter Weise dem Getriebehäuse gegenüber fixiert werden. Der Lagerträger 18 ist axial verschiebbar als Kolbeneinheit in eine Zylinder 19' aufgenommen, der seinerseits wieder mit beispielsweise mit einem Teil 19 des Getriebegehäuses oder einem anderen externen Medium verbunden sein kann, so daß die Kräfte nicht von der Riemenscheibenachse 3 aufgenommen zu werden brauchen. Der Teil 19 des Getriebegehäuses, der Zylinder 19' und der Lagerträger 18 umschließen infolgedessen eine Zylinderkammer 30, in der der Druck oder der Durchfluß variiert werden kann, so daß die axiale Position ders Lagerträgers 18 sowie der Riemenscheibe 2 und das Übersetzungsverhältnis des kontinuierlich variablen Getriebes einstellbar sind.
• Figur 3a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem Lagerträger 20, 21 angrenzend an zwei Riemenscheiben 1, 2 angebracht sind, wobei die Lagerträger 20, 21 mit Kompartimenten 22 versehen sind, in die ein Fluidum wie beispielsweise Öl oder Luft eingebracht werden kann. Diese Fluidum wird radial auf der Innenseite und der Außenseite über Spalte 23 beziehungsweise 24 aus dem Kompartiment 22 entweichen, wobei sich zwischen dem lagerträger 20, 21 und den Riemenscheiben 1 beziehungsweise 2 ein Druck aufbaut und die Riemenscheibe 1 beziehungsweise 2 radial auf der Außerzeite hydrostatisch unterstützt werden. Der Lagerträger 21 ist wieder axial verschiebbar in einem Zylinder 19', der auf dem Getriebegehäuse 19 befestigt ist, wodurch eine Zylinderkammer 30 eingeschlossen wird.
• Indem das Kompartiment 22 exzentrisch in dem Träger 20, 21 angebracht wird, kann die hydrostatische Unterstützung außerdem in günstiger Weise exzentrisch and der Riemenscheibe angreifen, um die ebenfalls exzentrische Belastung durch den Antriebsriemen 12 auszugleichen. Der Lagerträger wird infolgedessen gegen Drehung fixiert werden.
• Statt des einszelnen ringförmigen Kompartiments 22 können auch mehreren Kompartimente angebracht werden, biespielsweise die Kompartimente 22'-22"" nach den Figuren 3c und 3d. Um auf diese ein exzentrisches hydrostatisches Lager aufzubauen, können die Kompartimente mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden, beispielsweise indem der Vorwiderstand in der Fluidum-Zufuhr zu den Kompartimenten zu variieren und/oder indem die Leckspalte 23, 24 der einzelnen Kompartimente variiert werden.
• So kann beispielsweise die nach dem Stand der Technik bekannte Riemenscheibe, wie sie in der Figur 1b dargestellt ist, den Normen der Erfindung angepaßt werden, indem die Kolbeneinheit 6 entlang dem Umfang des radialen Endes mit Zacken versehen wird, wobei die Zacken in Schlitze auslaufen, die im Inneren des Zylinders 4 angebracht werden müssen. Duch diese Anpassung nach der Erfindung wird die Kostruktion aus Kolben und Zylinder als eine kraftschlüssige radiale äußere Unterstützung der Riemenscheibe fungieren.

Claims (10)

1. Riemenscheibe, mit wenigstens zwei Scheiben (1, 2) versehen, die auf einer Riemenscheibenachse (3) angebracht sind und gegenseitig gegen Verdrehung fixiert sind und wobei wengistens eine der Scheiben (1, 2) mit einem Druck ausübenden Element zur axialen Verschiebung dieser einen Scheibe (1; 2) gegenüber der Achse (3) versehen ist, wobei die Riemenscheibe einen Lagerträger (17, 18; 20, 21) umfaßt, der sich radial an der Außenseite der Achse befindet, umfaßt, für wenigstens eine der Scheiben (1, 2) zum Zwecke des Tragens eines Lagers (16), das zwischen dem Lagerträger (17, 18; 20, 21) und der Scheibe (1; 2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druck ausübende Element als eine Kostruktion gestaltet ist (2, 19') aus Zylinder und Kolben ausgestaltet ist, die eine Zylinderkammer (30) umschließt, und daß der Lagerträger (18; 21) ein Kolben ist, der axial in der Zylinderkammer (30) bewegbar ist.

2. Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere Lager 916) zwischen der Scheibe (1, 2) und dem Lagerträger (17, 18; 20, 21) angebracht sind.

3. Riemenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerträger (17, 18; 20, 21) exzentrisch gegenüber der Achse (3) angebracht ist.

4. Riemescheibe nach einem der Ansprüche 1 bis einschließlich 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerträger als eine hydrostatische Unterstützung (18, 20, 21) konstruiert ist.

5. Riemenscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatische Unterstützung (18, 22) axial in der Zylinderkammer (30) verschiebbar ist und daß zwischen der Scheibe (1, 2) und der hydrostatischen Unterstützung (18, 21) ein Fluidum angebracht werden kann.

6. Riemenscheibe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hudrostatische Unterstützung (18, 21) ein oder mehrere Kompartimente (22, 22'-22"") umfaßt.

7. Riemenscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kompartimenten (22, 22'-22"") unterschiedliche Fluidumdrücke eingestellt werden können, dies in der Weise, daß die von dem Antriebsriemen (12) auf die Scheibe (2) ausgeübte exzentrische Belastung wenigstens teilweise von einem damit korrespondierenden exzentrischen Druckaufbau ausgeglichen wird.

8. Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis einschließlich 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktion aus Zylinder und Kolben einen radial verkaufenden abschließenden Teil (19) aufweist, der die Zylinderkammer (30) in der axialen Richtung abschließt, wobei der Teil (19) mit der Achse (3) oder mit einem Gehäuse der Riemenscheibe verbunden ist.

9. Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis einschließlich 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Scheiben (1, 2) radial an der Außenseite der Achse (3) unterstützt werden.

10. Kontinuierlich variabeles Getriebe, mit einer oder mehreren Riemenscheiben nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche versehen.