Toroidgetriebe
Die Erfindung betrifft ein Toroidgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der US 4 934 206 ist ein Toroidgetriebe bekannt, welches über einen . Variator mit zwei Kammern verfügt,, welcher eine stufenlose Übersetzungsänderung zwischen zwei Antriebstorus- scheiben und zwei Abtriebstorusscheiben ermöglicht. Hierzu ist in jeweils einer Kammer ein Paar einer Antriebstorus- scheibe und einer Abtriebstorusscheibe angeordnet. In der Kammer stehen Antriebs- und Abtriebstorusscheiben über mindestens einen Roller in Wirkverbindung, welcher mit veränderbaren Wirkradien mit den Torusscheiben in WälzVerbindung steht. Die Roller sind jeweils gegenüber einem Haltebügel gelagert. Der Haltebügel ist an zwei Lagerstellen derart gelagert, dass eine Verschwenkung um eine (Längs-) Achse X-X ermöglicht ist. Zur Kopplung der Schwenkbewegungen mehrerer Haltebügel sind mit diesen jeweils zwei Mitnehmerelemente, nämlich Mitnehmerscheiben, drehfest verbunden.
Weitere Lösungen zur Kopplung der Verschwenkung von Haltebügeln eines Toroidgetriebes sind aus den Druckschriften DE 199 47 851 AI, US 6 132 331, JP 07253145 A, US 4 694 704, EP 0 980 992 AI und EP 1 174 642 AI bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Möglichkeiten zur Kopplung der Verschwenkung von Haltebügel eines Toroidgetriebes vorzuschlagen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist der Haltebügel an einer oder mehreren Lagerstellen gelagert. Vorzugsweise ist der Roller zwischen zwei Lagerstellen aufgenommen. Die Lagerung erfolgt derart, dass eine Verschwenkung um die Achse X-X möglich ist, vgl. DE 44 44 952 C2 , WO 00/15978, DE 199 27 268 C2 , EP 0 930 449 A2 oder WO 02/44587 AI. Vorzugsweise ist der Haltebügel zusätzlich in Richtung der Achse X-X verschiebbar in den Lagerstellen gelagert. Beispielsweise erfolgt eine Verschiebung nach Maßgabe auf den Haltebügel einer wirkenden (hydraulischen) Stelleinrichtung, vgl. hierzu die genannten Druckschriften o- der die nicht vorveröffentlichte Anmeldung mit dem internen Aktenzeichen P802568/DE/1 der Anmelderin.
Drehfest mit dem Haltebügel sind zwei Mitnehmerelemente verbunden, welche der Kopplung der Haltebügel dienen. Bei den Mitnehmerelementen erfolgt eine Einleitung von Kräften zur Kopplung der Schwenkbewegungen form- und/oder kraftschlüssig. Insbesondere sind die Mitnehmerelemente über ein Achsversatz- getriebe miteinander gekoppelt. Hierbei kann es sich um eine Verzahnung von Mitnehmerelementen benachbarter Haltebügel, ggf. unter Zwischenschaltung eines Zwischenzahnrades, handeln. Alternativ können die Mitnehmerelemente über ein geeignetes Mitnahmemittel miteinander in Wirkverbindung stehen. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Zahnstange, welche mit als Zahnräder ausgebildeten Mitnehmerelementen in Wirkverbindung steht . Alternativ können die Mitnehmerelemente als Reibräder ausgebildet sein, welche auf der Umfangsflache von Reibrädern kraftschlüssig mit dem Mitnahmemittel verbunden sind. Weiterhin ist der Einsatz eines Umschlingungsmit- tels als Mitnahmemittel bei geeigneter Ausbildung der Umfangsflache der Mitnahmeelemente denkbar. Entsprechend der US 6 132 331 ist bei entsprechender Ausbildung des Umschlin- gungsmittels und der Mitnehmerelemente eine form- und kraft- schlüssige Übertragung der Kräfte zur Kopplung der Verschwen- kungen möglich.
Erfindungsgemäß sind die Mitnehmerelemente eines Haltebügels axial (in Richtung der Achse X-X) benachbart zueinander angeordnet . Der erfindungsgemäßen Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Kopplungskräfte zweier Mitnehmerelemente ein Kräftepaar gebildet wird, welches quer zur Achse X-X orientiert ist und in ein Moment resultiert, welches den Haltebügel und die Lagerstelle (n) beansprucht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Hebelarm des Kräftepaares verringert werden, so dass eine Verringerung des resultierenden Momentes möglich ist. Demgemäß können die genannten Bauteile geringer dimensioniert werden und/oder verfügen über eine größere Lebensdauer.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Mitnehmerelemente von einem einzigen Bauteil gebildet werden. Eine derartige Verringerung der Zahl der Bauteile ist grundsätzlich von Vorteil, beispielsweise hinsichtlich der Fertigungskosten, der Montage und der Betriebssicherheit. Das einzige Bauteil kann hierbei als Haltebügel selbst oder als ein zusätzliches Bauteil ausgebildet sein, welches insbesondere mittels einer Welle-Nabe- Verbindung, mit dem Haltebügel verbunden ist. Erfindungsgemäß kann somit die Zahl der Verbindungsstellen zwischen Haltebügel und den Mitnehmerelementen reduziert werden. Die Mitnehmerelemente müssen aufwendig gefertigt werden, beispielsweise in Anpassung an die Mitnahmemittel . Hierbei ist es von Vorteil, wenn die derart aufwendig hergestellten Mitnehmerelemente als ein einziges Bauteil gefertigt werden und damit in demselben Arbeitsgang herzustellen sind.
Erfolgt über die Mitnehmerelemente eine formschlüssige Kopplung, so wird durch die relative Lage derselben in Umfangs- richtung des Haltebügels die relative Lage benachbarter Haltebügel zueinander vorgegeben. Für eine exakte Funktion des Variators ist eine exakte Ausrichtung der Haltebügel und damit der Mitnehmerelemente notwendig. Gemäß dem Stand der Technik sind zwei Mitnehmerelemente gegenüber einem Haltebügel exakt einzustellen, wobei auch die Lage der Mitnehmerele-
mente zueinander exakt einzuhalten ist . Erfindungsgemäß sind beide Mitnehmerelemente an einem einzigen Bauteil vorgesehen, beispielsweise an einer doppelten Mitnehmerscheibe. Hierdurch ist die relative Lage der zwei Mitnehmerelemente zueinander an dem einzigen Bauteil exakt vorgegeben, so dass eine Montage vereinfacht ist und eine Montagesicherheit erhöht ist.
Nach einem besonderen Vorschlag der Erfindung sind die Mitnehmerelemente in einem axialen Endbereich des Haltebügels angeordnet . Hierdurch kann die Montage weiter vereinfacht werden, da die axialen Endbereiche des Haltebügels auf besonders einfache Weise von außen zugänglich sind.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des Toroidgetriebes ist der Haltebügel in zwei Lagerstellen verschwenkbar um die Achse X-X gelagert . Die Mitnehmerelemente sind a- xial außerhalb der Lagerstellen angeordnet. Dies hat Vorteile hinsichtlich der Bauraumausnutzung, da im Umgebungsbereich einer Zentralwelle Torusscheiben, Variator, Haltebügel und die Lagerstellen auf engem Bauraum untergebracht werden müssen, während radial außenliegend von der Zentralwelle freier Bauraum für die Mitnehmerelemente vorgesehen werden kann.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die Mitnehmerelemente oberhalb der Kammer (n) angeordnet . Unter Berücksichtigung der steigenden Anforderungen an einen Fußgängerschutz ist der Triebstrang gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen unter Umständen weiter nach unten zu verlagern. Beispielsweise im Bereich eines Fahrzeugtunnels ergibt sich hierdurch oberhalb der Kammern freier Bauraum, in welchem vorteilhaft die Mitnehmerelemente anzuordnen sind. Gemäß einer Weiterbildung sind ebenfalls eine Hydraulikeinheit, welche einer Verschiebung des Haltebügels über eine hydraulische Stelleinheit dient, oberhalb der Kammer (N) angeordnet. Hierbei kann es sich um eine geeignete Steuerplatte, eine Steuereinheit und/oder die Stelleinheit selber handeln.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung sind zwei ausgewählte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 Teile eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungs- beispieles eines Toroidgetriebes mit Variator in räumlicher Darstellung und
Fig. 2 Teile einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Toroidgetriebes mit Variator in räumlicher Darstellung.
Die Erfindung findet Einsatz in Toroidgetrieben, insbesondere in einem Variator desselben. Das Toroidgetriebe wird vorzugsweise für ein Kraftf hrzeug eingesetzt. Bei dem Toroidgetriebe handelt es sich insbesondere um ein leistungsverzweigtes Getriebe.
In den Figuren sind lediglich die von der Erfindung unmittelbar betroffenen Bauteile dargestellt . Die Integration der dargestellten Bauteile in ein Toroidgetriebe ergibt sich beispielsweise aus dem genannten Stand der Technik oder der nicht vorveröffentlichten DE 102 06 201. Gemäß den genannten Druckschriften sind auf koaxial zur Achse Z-Z angeordneten Getriebehauptwellen zwei Antriebs- und zwei Abtriebstorusscheiben gelagert, welche quer zur Achse Z-Z orientiert sind. Beispielsweise sind die Antriebstorusscheiben in parallelen Ebenen 10, 11 angeordnet, während die Abtriebstorusscheiben in der mittig zwischen den Ebenen 10, 11 liegenden parallelen Ebene 12 angeordnet sind. Jeweils ein Paar einer Antriebsund einer Abtriebstorusscheibe bildet eine Kammer 13 bzw. 14 zwischen den Ebenen 10-12 bzw. 12-11. In der Kammer 13 rotieren Roller 15a, b um eine quer zur Achse Z-Z orientierte Achse. Hierbei stehen die Roller 15a, b in Wälzkontakt mit der zugeordneten Antriebs- und Abtriebstorusscheibe. Analog zu dem Vorgenannten sind die Roller in der Kammer 14 angeordnet.
Der Roller 15a ist drehbar über eine Exzenterwelle gegenüber einem Haltebügel 16a gelagert, vgl. beispielsweise die Anmeldung mit dem internen Aktenzeichen P802568/DE/1 der Anmelderin. Der Haltebügel 16a ist verschwenkbar um die Achse X-X gelagert. Weiterhin ist der Haltbügel 16a verschieblich entlang der Achse X-X gelagert. Die vorgenannten Freiheitsgrade werden durch nicht dargestellte Lagerungen, insbesondere zwei, gewährleistet. Beispielsweise erfolgt eine Lagerung des Haltebügels gemäß der DE 102 06 201, der Anmeldung unter dem Aktenzeichen P802568/DE/1 der Anmelderin, gemäß der EP 1 174 642 AI mittels einer gegenüber dem Gehäuse abgestützten Lagerschwinge, gemäß EP 0 980 992 AI oder gemäß, vgl. DE 44 44 952 C2, WO 00/15978, DE 199 27 268 C2 , EP 0 930 449 A2 oder WO 02/44587 AI.
Gemäß dem in den Figuren darstellten Ausführungsbeispiel verfügt der Haltebügel 16a über einen im wesentlichen U-förmigen Längsschnitt mit einem verlängerten Grundschenkel und verkürzten Seitenschenkel, an deren Endbereiche sich in Richtung der Achse X-X auseinander weisende zylindrische Fortsätze 17, 18 anschließen, welche koaxial zur Achse X-X orientiert sind. Die Fortsätze 17, 18 verfügen jeweils über eine zylinderför- mige Mantelfläche 19, 20, welche als Abstütz- oder Lauffläche für eine Lagerstelle des Haltebügel 16 dienen.
Der Haltebügel 16a ist in Richtung der Achse X-X mittels eines geeigneten, nicht dargestellten Stellmittels verschiebbar. Beispielsweise handelt es sich bei dem Stellmittel um eine hydraulische Stelleinrichtung entsprechend der Anmeldung mit dem Aktenzeichen P802568/DE/1 der Anmelderin, bzw. weiterem genanntem Stand der Technik.
In dem dem Roller 15a abgewandten Endbereich des Fortsatzes 18a trägt dieser eine doppelt wirkende Mitnehme Scheibe 21a, welche drehfest mit dem Haltebügel 16a verbunden ist. Die Mitnehmerscheibe 21a ist über eine Welle-Nabe-Verbindung mit dem Haltebügel 16a verbunden und schließt vorzugsweise auf
der axial außenliegenden Seite bündig mit diesem ab. Bei der Welle-Nabe-Verbindung handelt sich um übliche Verbindungsmöglichkeiten, beispielsweise eine Verschraubung, eine Keilverzahnung oder eine Passfeder, eine einstückige Verbindung mit dem Haltebügel oder eine Presspassung.
Die Mitnehmerscheibe 21 verfügt über ein erstes Mitnehmerelement 22, welches einem zweiten Mitnehmerelement 23 axial in Richtung der Achse X-X in Richtung des Rollers 15a vorgelagert ist.
Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Mitnehmerelemente 22a, 23a zur Aufnahme eines als Umschlingungsmittel ausgebildeten Mitnahmemittels ausgebildet. Hierzu verfügen die Mitnehmerelemente 22a, 23a über Umfangs- nuten, in welche das Mitnahmemittel eintritt. Darüber hinaus verfügen die Mitnehmerelemente über radiale Ausnehmungen, in welche Verdickungen oder Formschlusselemente des Mitnahmemittels radial eintreten, so dass - ggf. unter Ausbildung eines Spieles in Umfangsrichtung - eine formschlüssige Übertragung von Kopplungskräften in Umfangsrichtung der Mitnehmerelemente gewährleistet ist, vgl. US 6 132 331.
Die Mitnehmerelemente 22a, 23a verfügen über im wesentlichen gleiche Außendurchmesser. Alternativ können die Mitnehmerelemente 22a, 23a auch über unterschiedliche Außendurchmesser verfügen. Für kleine Schwenkwinkel um die Achse X-X ist es e- benfalls denkbar, dass die Mitnehmerelemente nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sind, sondern in dem nicht wirksamen Umfangsbereich über eine Abflachung verfügen. Im Bereich des Eintritts etwaiger Vorsprünge des Mitnahmemittels in Ausnehmungen der Mitnehmerelemente 22a, 23a können diese Ausnehmungen durch eine gemeinsame Ausnehmung aus der Mitnehmerscheibe 21 oder aber durch mittels eines radialen Vorsprunges getrennte Ausnehmungen ausgebildet werden.
Korrespondierend zum voranstehend beschriebenen Haltebügel 16a mit zugeordneten Bauteilen sind die weiteren Haltebügel 16b, c, d ausgebildet. In einer Draufsicht bilden die Achsen Xa, Xb, Xc und Xd die Eckpunkte eines Rechteckes. Die Haltebügel 16a, 16b sind hierbei der Kammer 13 zugeordnet, während die Haltebügel 16c, 16d der Kammer 14 zugeordnet sind.
Haltebügel 16a, b bzw. 16c, d sind über ein Mitnahmemittel 24 miteinander verbunden. Gemäß den Figuren kann auch lediglich eine Verbindung der Haltebügel einer Kammer 13 bzw. 14 vorgesehen sein. Das Mitnahmemittel 24 tritt in Wirkverbindung mit den Mitnahmeelementen 23a, b der Mitnehmerscheiben 21a, b. Das Mitnahmemittel 24 ist in Draufsicht ungefähr 8-förmig angeordnet, so dass sich mittig zwischen den beiden Haltebügel 16a, b ein Kreuzungspunkt ergibt. Zur Vermeidung des Kreuzungspunktes kann es vorgesehen sein, dass das Mitnahmemittel 24 über eine nicht dargestellte zusätzliche Abstützrolle geführt ist .
Benachbarte Haltebügel 16a, 16c bzw. 16b, 16d sind über weitere Mitnahmemittel 25, 26 miteinander gekoppelt. Das Mitnahmemittel 25 findet Aufnahme in den Mitnehmerelementen 22a, 22c. Das Mitnahmemittel 26 findet Aufnahme in den Mitnehmerelementen 22b, 22d. Die Mitnahmemittel 25, 26 sind damit auf der den Rollern 15a-d zugewandten Seite des Mitnahmemittels 24 angeordnet. Ebenfalls für die Mitnahmemittel 25, 26 ergibt sich ein Kreuzungspunkt.
Die Figuren 1 und 2 zeigen beispielhaft eine tatsächliche Einbaulage des Toroidgetriebes in einem Kraftfahrzeug, so dass im folgenden in Einbaulage unten liegende Bauteile als „unten" angeordnet und in Einbaulage oben liegende Bauteile als „oben" angeordnet bezeichnet sind. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Mitnehmerscheiben 21 mit den zugeordneten Mitnehmerelementen 22, 23 und die Mitnahmeelemente 24-26 oben angeordnet. Abweichend hiervon
sind gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiele die vorgenannten Bauteile unten angeordnet .
Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich die folgende Reihenfolge der Anordnung der Bauteile in Richtung der Achse X-X von oben nach unten:
- Nicht dargestellte Hydraulikeinheit - Mitnehmerscheiben - erste Lagerstelle - Roller mit zugeordneten Teilbereichen des Roller - Lagerstelle.
Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Reihenfolge :
erste Lagerstelle - Roller mit zugeordneten Teilbereichen des Rollers - zweite Lagerstelle - Mitnehmerscheiben - nicht dargestellte Hydraulikeinheit.
Es ist ebenfalls denkbar, bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 die Hydraulikeinheit auf der den Mitnehmerscheiben gegenüberliegenden Seite anzuordnen. Alternativ o- der zusätzlich ist es denkbar, dass die Mitnehmerscheiben zwischen einer Lagerstelle und dem Roller mit zugeordneten Teilbereichen des Rollers angeordnet sind.