WO2012126454A1

WO2012126454A1 - Getriebeeinrichtung

Info

Publication number: WO2012126454A1
Application number: PCT/DE2012/000208
Authority: WO
Inventors: Anton Simonov; Alexander Gorbunov
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2013-09-18
Also published as: DE112012001296A5; JP2014508905A; DE102012203186A1

Abstract

Stufenlose Getriebeeinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Eingangswelle mit einer Eingangswellendrehachse, eine der Eingangswelle zugeordnete verstellbare Exzenterantriebseinrichtung, eine Ausgangswelle mit einer Ausgangswellendrehachse, eine der Ausgangswelle zugeordnete Freilaufeinrichtung und eine Verbindungseinrichtung zur Antriebsverbindung der Exzenterantriebseinrichtung und der Freilaufeinrichtung mit wenigstens einem zwischen einer minimalen Länge und einer maximalen Länge verstellbaren ersten Hebel, wenigstens einer Treibstange und wenigstens einem zweiten Hebel mit einer festen Länge, bei der die maximale Länge des ersten Hebels der Länge des zweiten Hebels entspricht, um den Wirkungsgrad zu verbessern und/oder eine Haltbarkeit zu erhöhen.

Description

Getriebeeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Stufenlose Getriebeeinrichtung, insbesondere für einen

Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Eingangswelle mit einer Eingangswellendrehachse, eine der Eingangswelle zugeordnete verstellbare Exzenterantriebseinrichtung, eine Ausgangswelle mit einer Ausgangswellendrehachse, eine der Ausgangswelle zugeordnete Freilaufeinrichtung und eine Verbindungseinrichtung zur Antriebsverbindung der Exzenterantriebseinrichtung und der Freilaufeinrichtung mit wenigstens einem zwischen einer minimalen Länge und einer maximalen Länge verstellbaren ersten Hebel, wenigstens einer Treibstange und wenigstens einem zweiten Hebel mit einer festen Länge.

Aus der DE 102 43 535 A1 ist ein stufenloses Getriebe bekannt mit wenigstens einer antreibenden Welle und einer getriebenen Welle die antriebsmäßig miteinander verbunden sind, unter Verwendung von wenigstens einem auf der antreibenden Welle vorgesehenen Exzenterantrieb und einer auf der getriebenen Welle vorgesehenen Freilaufeinrichtung, die zumindest über ein Verbindungselement wie Pleuel, miteinander verbunden sind, bei dem der Exzenterantrieb einen gegenüber der Rotationsachse der antreibenden Welle exzentrisch angeordneten Führungsbereich besitzt, auf dem verdrehbar ein Exzenterbauteil gelagert ist, auf dem wiederum das Verbindungselement verdrehbar gelagert ist, um ein stufenloses Getriebe zu schaffen, das in besonders einfacher und rationeller Weise herstellbar ist. Weiterhin soll durch eine konstruktive Ausgestaltung des Getriebes eine gedrungene Bauweise desselben ermöglicht werden und dennoch große Leistungen übertragbar sein, sodass eine Verwendung des Getriebes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges möglich ist. Ein Aufbau soll weiterhin eine Kinematik und Dynamik des Getriebes gewährleisten, welche freie Massenkräfte beziehungsweise freie Momente infolge von hin- und hergehenden Getriebe- beziehungsweise Maschinenteilen in einfacher Weise verhindert. Das Getriebe soll weiterhin ein energiesparendes Betreiben eines Kraftfahrzeuges ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer eingangs genannten Getriebeeinrichtung den Wirkungsgrad zu verbessern und/oder eine Haltbarkeit zu erhöhen.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer stufenlosen Getriebeeinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Eingangswelle mit einer Eingangswellendrehachse, eine der Eingangswelle zugeordnete verstellbare Exzenterantriebseinrichtung, eine Ausgangswelle mit einer Ausgangswellendrehachse, eine der Ausgangswelle zugeordnete Freilaufeinrichtung und eine Verbindungseinrichtung zur Antriebsverbindung der Exzenterantriebseinrichtung und der Freilaufeinrichtung mit wenigstens einem zwischen einer minimalen Länge und einer maximalen Länge verstellbaren ersten Hebel, wenigstens einer Treibstange und wenigstens einem zweiten Hebel mit einer festen Länge, bei der die maximale Länge des ersten Hebels der Länge des zweiten Hebels entspricht.

Stufenlose Getriebe (auch englisch: Continuously Variable Transmission, CVT) ermöglichen eine stufenlos einstellbare Übersetzung. Ein stufenloses Getriebe ist ein gleichförmig übersetzendes Getriebe, bei dem das Verhältnis der Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle, die Übersetzung, in einem bestimmten Bereich viele Werte einnehmen kann. Dies kann auch den Stillstand oder die Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle beinhalten. Das stufenlose Getriebe kann in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Antriebsrad angeordnet sein. Die Eingangswelle des Getriebes kann mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine, insbesondere mit einer Kurbelwelle, antriebsverbunden sein. Die Ausgangswelle des Getriebes kann mit einem Antriebsrad antriebsverbunden sein.

Der erste Hebel kann eine Kurbel sein. Die Länge des ersten Hebels kann mithilfe der Exzenterantriebseinrichtung verstellbar sein. Der zweite Hebel kann eine Kurbel sein. Der zweite Hebel kann eine feste Länge aufweisen. Die Länge des zweiten Hebels kann der Länge des ersten Hebels in seiner maximalen Länge entsprechen. In den anderen Verstellpositionen, in denen der erste Hebel keine maximale Länge aufweist, kann die Länge des zweiten Hebels größer sein, als die Länge des ersten Hebels. Die Treibstange kann ein Pleuel sein. Ein Antrieb kann ausgehend von der Eingangswelle über den ersten Hebel, die wenigstens eine Treibstange und den zweiten Hebel auf die Ausgangswelle erfolgen. Die Treibstange kann bei einem Betrieb der Getriebeeinrichtung eine kombinierte translatorische und rotatorische Bewegung ausführen. Die Treibstange kann bei einem Betrieb der Getriebeeinrichtung eine Verschwenkbewegung ausführen. Die Triebstange kann zur Wandlung einer rotatorischen in eine oszillierende Bewegung dienen. Die Triebstange kann zur Übertragung einer rotatorischen Bewegung dienen. Die Freilaufeinrichtung kann bei einem Betrieb der Getriebeeinrichtung eine hin- und hergehende Bewegung ausführen. Die Freilaufeinrichtung kann bei einem Betrieb der Getriebeeinrichtung eine Bewegung ohne Richtungswechsel ausführen. Die Getriebeeinrichtung kann mehrere Treibstangen aufweisen. Die mehreren Treibstangen können paarweise angeordnet sein. Die Freilaufeinrichtung kann wenigstens einen Freilauf aufweisen. Die Freilaufeinrichtung kann mehrere Freiläufe aufweisen. Die Freilaufeinrichtung kann die Ausgangswelle mitnehmen, wenn eine Umfangsgeschwindigkeit eines Freilaufs größer als eine Umfangsgeschwindigkeit der Ausgangswelle ist. Die Freiläufe können die Ausgangswelle zeitlich versetzt mitnehmen. Die Freiläufe können die Ausgangswelle zeitlich überschneiden mitnehmen. Mehrere Freiläufe können die Ausgangswelle zeitgleich mitnehmen. Mehrere Freiläufe können zeitgleich ohne Mitnahme der Ausgangswelle frei laufen. Es können zeitgleich erste Freiläufe die Ausgangswelle mitnehmen und zweite Freiläufe ohne Mitnahme der Ausgangswelle frei laufen.

Ein Freilauf kann ein Klemmrollenfreilauf sein. Ein Freilauf kann einen Innenstern aufweisen. Ein Freilauf kann Klemmrollen aufweisen. Ein Freilauf kann einen Außenring aufweisen. Ein Freilauf kann umschaltbar sein.

Die Exzenterantriebseinrichtung kann ein verdrehbares Exzenterelement aufweisen. Das Exzenterelement kann relativ zur Eingangswelle verdrehbar sein. Das Exzenterelement kann eine Innenverzahnung aufweisen. Ein Kopfkreis der Innenverzahnung des Exzenterelements kann zur verdrehbaren Lagerung des Exzenterelements dienen. Die Exzenterantriebseinrichtung kann eine Ritzelwelle aufweisen. Die Ritzelwelle kann eine Außenverzahnung aufweisen. Ein Kopfkreis der Außenverzahnung der Ritzelwelle kann zur verdrehbaren Lagerung der Ritzelwelle dienen. Die Außenverzahnung der Ritzelwelle kann mit der Innenverzahnung des Exzenterelements kämmen. Eine Verdrehung der Ritzelwelle kann eine Verdrehung des Exzenterelements bewirken. Eine Verdrehung der Ritzelwelle bzw. eine Verdrehung des Exzenterelements kann eine Verlängerung oder eine Verkürzung des ersten Hebels bewirken.

Mit der erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung kann bei einer maximalen Länge des ersten Hebels eine Drehbewegung des ersten Hebels in eine Drehbewegung des zweiten Hebels umgesetzt werden. Damit kann an der Freilaufeinrichtung eine umlaufende Drehbewegung ohne Drehrichtungswechsel erzeugt werden. Lastwechsel können entfallen. Eine oszillierende Bewegung kann entfallen. Wechsel zwischen Mitnahmezustand und Freilaufzustand an der Freilaufeinrichtung können entfallen. Die Freilaufeinrichtung kann über längere Zeitabschnitte in einem Mitnahmezustand und/oder in einem Freilaufzustand betrieben werden. Eine Betätigung der Exzenterantriebseinrichtung ist erleichtert. Eine Belastung der Exzenterantriebseinrichtung ist verringert.

Eine Übersetzung i der Getriebeeinrichtung kann zwischen oo > / > 1 verstellbar sein. Bei einer Übersetzung j der Getriebeeinrichtung von i = oo erfolgt keine Bewegungsübertragung von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle. Bei einer Übersetzung i der Getriebeeinrichtung von i = 1 erfolgt eine maximale Bewegungsübertragung von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle. Die Ausgangswelle kann mit derselben oder mit einer geringeren Drehzahl als die Eingangswelle angetrieben werden.

Die Treibstange kann eine exzenterantriebseinrichtungsseitige erste Treibstangendrehachse, ein exzenterantriebseinrichtungsseitiges erstes Treibstangenauge, eine freilaufeinrichtungs- seitige zweite Treibstangendrehachse und ein freilaufeinrichtungsseitiges zweites Treibstangenauge aufweisen und der erste Hebel kann zwischen der Eingangswellendrehachse und der ersten Treibstangendrehachse und der zweite Hebel kann zwischen der Ausgangswellendrehachse und der zweiten Treibstangendrehachse gebildet sein.

Die Ausgangswellendrehachse und die zweite Treibstangendrehachse können radial innerhalb des zweiten Treibstangenauges angeordnet sein. Das zweite Treibstangenauge kann die Freilaufeinrichtung von radial außen umgreifen. Damit ist konstruktiv die Voraussetzung geschaffen, um die Freilaufeinrichtung rotatorisch umlaufend anzutreiben. Damit kann der zweite Hebel bedeutend kürzer als bei bisher bekannten Konstruktionen ausgeführt sein. Eine radiale Abmessung der Freilaufeinrichtung ist nicht begrenzend. Der verstellbare erste Hebel kann somit ebenfalls kürzer ausgeführt sein. Ein Verstel Ibereich des ersten Hebels kann kleiner sein. Der erste Hebel kann eine geringere maximale Länge aufweisen. Die Exzenterantriebseinrichtung kann kleiner ausgeführt sein. Ein erforderlicher Bauraum kann reduziert sein. Ein Gewicht kann reduziert sein.

Die Freilaufeinrichtung kann radial innerhalb des zweiten Treibstangenauges angeordnet sein. Das zweite Treibstangenauge kann einen größeren Durchmesser als die Freilaufeinrichtung aufweisen.

Zwischen dem zweiten Treibstangenauge und der Freilaufeinrichtung kann ein Exzenterelement angeordnet sein. Damit ist eine Exzentrizität zwischen dem zweiten Treibstangenauge und der Freilaufeinrichtung gegeben. Die zweite Treibstangendrehachse kann von einer Drehachse der Freilaufeinrichtung beabstandet sein. Die Drehachse der Freilaufeinrichtung kann der Ausgangsweliendrehachse entsprechen. Der Abstand zwischen der zweiten Treibstangendrehachse und der Drehachse der Freilaufeinrichtung kann den zweiten Hebel bilden. Mit dem Exzenterelement kann der zweite Hebel gebildet sein. Der zweite Hebel kann damit eine gegenüber bekannten Konstruktionen geringe Länge aufweisen.

Das Exzenterelement kann eine Außenkontur und eine Innenkontur aufweisen und die Außenkontur kann dem zweiten Treibstangenauge und die Innenkontur kann der Freilaufeinrichtung zugeordnet sein. Die Außenkontur kann eine zylinderartige Form aufweisen. Die Innenkontur kann eine zylinderartige Form aufweisen. Die Außenkontur des Exzenterelements kann an einer Innenkontur des zweiten Treibstangenauges anliegen. Die Innenkontur des Exzenterelements kann an einer Außenkontur der Freilaufeinrichtung, insbesondere an einem Außenring eines Freilaufs, anliegen.

Bei einer Übersetzung i der Getriebeeinrichtung von r = l kann die zweite Treibstangendrehachse um die Ausgangsweliendrehachse umlaufen. Bei einer Übersetzung i der Getriebeein- rächtung von / = 1 kann die zweite Treibstangendrehachse um die Ausgangsweliendrehachse in einer ersten Drehrichtung umlaufen und in der ersten Drehrichtung kann eine Mitnahme der Ausgangswelle erfolgen. Bei einer Übersetzung der Getriebeeinrichtung von i = 1 kann die zweite Treäbstangendrehachse um die Ausgangsweliendrehachse in einer zweiten Drehrichtung umlaufen und in der zweiten Drehrichtung kann ein Freilauf ohne Mitnahme der Ausgangswelle erfolgen. Die Freilaufeinrichtung kann mehrere Freiläufe aufweisen. Erste Freiläufe der mehreren Freiläufe können in der ersten Drehrichtung umlaufen. Zweite Freiläufe der mehreren Freiläufe können in der zweiten Drehrichtung umlaufen. Die ersten Freiläufe können in der ersten Drehrichtung umlaufen und zeitgleich können die zweiten Freiläufe in der zweiten Drehrichtung umlaufen.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Kurbelvariator mit einer Übersetzungserweiterung, bei dem grundlegende geometrische und kinematische Zusammenhänge eines Kurbelmechanismus mit einer Sonderkonfiguration erweitert sind. Dies ermöglicht eine signifikante Wirkungsgrad-Verbesserung im Kundenkollektiv, weil ein Übergang in die effiziente Sonderkonfiguration in einem Übersetzungsbereich Overdrive getätigt wird. Diese Verbesserung ist genau in dem Bereich sehr hilf- reich, da bekannte Kurbel-Variatoren prinzipbedingt niedrige Wirkungsgradwerte im Overdrive aufweisen.

Beim Übergang in die Sonderkonfiguration kann der antriebsseitige Exzenterradius so lange verstellt werden, bis er die Größe des abtriebsseitigen Exzenterradius erreicht hat. Weiter können An- und Abtrieb mit gleichen Drehzahlen laufen, bis der antriebsseitige Exzenterradius wieder verkleinert wird. Um dies zu ermöglichen kann es erforderlich sein, den ausgelegten Verstellbereich des antriebsseitigen Exzenterradius anzupassen. Die Freiläufe können einmal geklemmt und nicht mehr mit einer hohen Frequenz betrieben werden. Dies verbessert die Lebensdauer der Freiläufe im Kollektiv und damit die Robustheit des Gesamtsystems. Die Trägheitskräfte der einzelnen Abtriebshebel sorgen dafür, singulare Positionen des Kurbelmechanismus durchzufahren.

Einige Besonderheiten eines erfindungsgemäß aufgebauten Mehrkurbel-Variators, beispielsweise eines 6-Kurbelsystem, können bei der Auslegung berücksichtigt sein: In der Sonderkonfiguration des Variators bei der Übersetzung Eins werden nicht alle Pleuel des Mehrkurbel-Variators die Kraft übertragen. Je nach der Position des jeweiligen Gliedes werden "+" oder "-" Konfigurationen der Kurbelmechanismen realisiert. Die Mechanismen mit "-" Konfigurationen wird keine Kraft übertragen, dessen Freiläufe werden überholt. Nachdem die Sonderkonfiguration verlassen wird, können sich die abtriebsseitigen Hebel oberhalb der Achsabstandebene und/oder unterhalb dessen befinden. Dabei werden die an- und abtriebsseitigen Pleuellager nicht nur auf Zug, sondern auch auf Schub je nach jeweiliger Kurbelmechanismus-Konfiguration beansprucht. Dies kann bei der Lagerauslegung berücksichtigt sein.

Zur Realisierung einer 360° rundum Rotation des Frei lauf außenringes in der Overdrive- Sonderstellung kann das Prinzip eines abtriebsseitigen Exzenters angewendet werden. Diese konstruktive Lösung ermöglicht den Übergang in die Sonderkonfiguration der Mechanismen mit der Übersetzung Eins. In der Sonderkonfiguration schwenkt der Abtrieb nicht mehr, sondern rotiert rund um die Abtriebsachse.

Antriebsseitig sind prinzipielle konstruktive Änderungen nicht erforderlich. Je nach

Auslegungs-Randbedingungen kann jedoch der Verstellbereich angepasst sein. Durch ein entsprechendes Konstruktionsprinzip der sekundärseitigen Pleuelkrafteinleitung kann ein kleinerer abtriebsseitiger Radius realisiert sein. Entsprechend kann auch der antriebsseitige Verstellbereich reduziert sein. Dadurch können Verstelleinheit und Antriebswelle kleiner und leichter ausgeführt sein und der Wirkungsgrad kann in allen Betriebspunkten erhöht sein. Die Unwucht der Antriebswelle wird auch kleiner.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.

Es zeigen schematisch und beispielhaft:

Fig. 1 einen Kurbelvariator mit verstellbarer Antriebskurbel, Pleuel, Abtriebskurbel und Freilauf, bei der die Antriebskurbel und die Abtriebskurbel dieselbe Länge aufweisen, in einer ersten freilaufseitigen Drehrichtung, in der eine Mitnahme einer Abtriebswelle erfolgt,

Fig. 2 einen Kurbelvariator mit verstellbarer Antriebskurbel, Pleuel, Abtriebskurbel und Freilauf, bei der die Antriebskurbel und die Abtriebskurbel dieselbe Länge aufweisen, in einer zweiten freilaufseitigen Drehrichtung, in der ein Freilauf ohne Mitnahme einer Abtriebswelle erfolgt,

Fig. 3 eine Hebel-/Pleuelanordnung eines Kurbelvariators bei einem Übergang in eine Sonderposition, in der Antriebskurbeln und Abtriebskurbeln dieselbe Länge aufweisen,

Fig. 4 eine Hebel-ZPIeuelanordnung eines Kurbelvariators in einer Sonderposition, in der Antriebskurbeln und Abtriebskurbeln dieselbe Länge aufweisen, nach einem Durchgang einer Singulärposition,

Fig. 5 eine Hebel-/Pleuelanordnung eines Kurbelvariators nach einem Rücktritt in eine Normalposition, in der Antriebskurbeln eine geringere Länge aufweist, als Abtriebskurbeln,

Fig. 6 ein Diagramm zu einem Übersetzungsverlauf eines Kurbelvariators und Fig. 7 ein Diagramm zur Abhängigkeit eines Wirkungsgrads von einer Übersetzung des Kurbelvariators.

Fig. 1 zeigt einen Kurbelvariator 100 eines Kurbel-CVT mit verstellbarer Antriebskurbel 102, Pleuel 104, Abtriebskurbel 106 und Freilauf 108, bei der die Antriebskurbel 102 und die Abtriebskurbel 106 dieselbe Länge aufweisen, in einer ersten freilaufseitigen Drehrichtung 110, in der eine Mitnahme einer Abtriebswelle erfolgt.

Das Kurbel-CVT weist eine Eingangswelle mit einer Eingangswellendrehachse und eine Ausgangswelle mit einer Ausgangswellendrehachse auf. Die Eingangswellendrehachse und die Ausgangswellendrehachse verlaufen zueinander parallel.

Die Eingangswelle ist als Kurbelwelle ausgebildet. Die Eingangswelle weist Kröpfungen auf. Die Eingangswelle weist zur Eingangswellendrehachse konzentrische Wellenabschnitte auf. Die Eingangswelle weist zu den Wellenabschnitten radial versetzte Kurbelabschnitte auf. Die Eingangswelle weist eine zentrale Bohrung auf. Die Bohrung verläuft in den Wellenabschnitten radial mittig entlang der Eingangswellendrehachse. An den Kurbelabschnitten ist die Bohrung in radialer Richtung nach außen geöffnet. In der Bohrung ist eine Ritzelwelle mit einer Außenverzahnung angeordnet. Die Ritzelwelle ist in der Bohrung mit einem Kopfkreis ihrer Außenverzahnung verdrehbar gelagert. Die Ritzelwelle ist in der Bohrung relativ zu der Eingangswelle verdrehbar.

An den Kurbelabschnitten der Eingangswelle sind Exzenterelemente angeordnet. Die Exzenterelemente sind relativ zu den Kurbelabschnitten drehbar. Die Exzenterelemente weisen eine Exzenterachse auf. Die Exzenterachse und die Eingangswellendrehachse verlaufen zueinander parallel. Die Exzenterachse und die Eingangsweliendrehachse weisen einen Abstand voneinander auf. Mit dem Abstand der Exzenterachse und der Eingangsweliendrehachse voneinander ist die Antriebskurbel 102 gebildet. Die Exzenterelemente weisen eine Innenverzahnung auf. Die Exzenterelemente sind an den Kurbelabschnitten mit einem Kopfkreis ihrer Innenverzahnung verdrehbar gelagert. Die Exzenterelemente sind relativ zu den Kurbelabschnitten verdrehbar. Die Außenverzahnung der Ritzelwelle kämmt mit der Innenverzahnung der Exzenterelemente.

Eine Verdrehung der Ritzelwelle relativ zu der Eingangswelle bewirkt eine Verdrehung der Exzenterelemente relativ zu den Kurbelabschnitten und damit eine Änderung der Länge der Antriebskurbel 102. Die Ritzelwelle und die Exzenterelemente sind Teile einer Exzenterantriebseinrichtung.

Die Exzenterantriebseinrichtung ist zwischen zwei Endpositionen verstellbar. In einer ersten Endposition weist die Antriebskurbel 102 eine minimale Länge auf. In der ersten Endposition weist die Antriebskurbel 102 die Länge Null auf. In der ersten Endposition weist das Kurbel- CVT eine Übersetzung /^' von = o auf. In einer zweiten Endposition weist die Antriebskurbel 102 eine maximale Länge auf. In der zweiten Endposition weist das Kurbel-CVT eine Übersetzung i von ; ^: = 1 , auf. Diese Übersetzung ist eine Overdrive-Übersetzung. Eine Overdrive- Übersetzung ist in diesem Zusammenhang eine sehr lange Übersetzung. In Fig. 1 ist die Exzenterantriebseinrichtung in der zweiten Endposition gezeigt.

An den Exzenterelementen sind die Pleuel 104 angeordnet. Die Pleuel 104 sind an den Exzenterelementen um eine exzenterantriebseinrichtungsseitige Pleueldrehachse drehbar angeordnet. Die exzenterantriebseinrichtungsseitige Pleueldrehachse entspricht der Exzenterdrehachse der Exzenterelemente. Die Pleuel 104 weisen ein exzenterantriebseinrichtungs- seitiges Pleuelauge auf. Die Exzenterelemente weisen einen Außenradius auf. Die Pleuel 104 sind mit ihrem Pleuelauge an dem Außenradius der Exzenterelemente drehbar gelagert. Die Pleuel sind an den Exzenterelementen mithilfe von Wälzlagern gelagert.

An der Ausgangswelle ist eine Freilaufeinrichtung mit mehreren Freiläufen 108 angeordnet. Die Freiläufe 108 sind Klemmrollenfreiläufe mit einem Innenstern, einem Außenring und zwischen dem Innenstern und dem Außenring wirksamen Klemmrollen. Der Innenstern erstreckt sich in axialer Richtung über alle Freiläufe 108 der Freilaufeinrichtung. Der Innenstern bildet die Ausgangswelle und/oder ist mit der Ausgangswelle antriebsverbunden. Die Freiläufe 108 sind konzentrisch zur Ausgangswellendrehachse angeordnet. Die Ausgangswellendrehachse entspricht einer Drehachse der Freiläufe 108.

Die Freiläufe 108 sind mit ihrem Außenring in Exzenterelementen aufgenommen. Die Exzenterelemente weisen einen Außenradius mit einer Außenradiusachse und einen Innenradius mit einer Innenradiusachse auf. Der Innenradius ist zu dem Außenradius in radialer Richtung versetzt angeordnet. Die Innenradiusachse entspricht der Ausgangswellendrehachse und der Drehachse der Freiläufe 108. Die Innenradiusachse und die Außenradiusachse verlaufen zueinander parallel. Die Innenradiusachse und die Außenradiusachse weisen einen festen Abstand voneinander auf. Mit dem Abstand der Innenradiusachse und der Außenradiusachse ist die Abtriebskurbel 106 gebildet.

Die Pleuel 104 weisen ein freilaufeinrichtungsseitiges Pleuelauge auf. Die Pleuel 104 weisen eine Pleuelstange auf, die das exzenterantriebseinrichtungsseitige Pleuelauge und das freilaufeinrichtungsseitiges Pleuelauge starr miteinander verbindet. Die Pleuel 104 sind jeweils mit ihrer Pleuelstange und ihren Pleuelaugen einstückig ausgeführt. Die Pleuel 104 sind an den abtriebsseitigen Exzenterelementen angeordnet. Die Pleuel 104 sind mit ihrem freilaufein- richtungsseitigen Pleuelauge 104 an den abtriebsseitigen Exzenterelementen angeordnet. Die Pleuel 104 sind an den abtriebsseitigen Exzenterelementen um eine freilaufeinrichtungsseitige Pleueldrehachse drehbar angeordnet. Die freilaufeinrichtungsseitige Pleueldrehachse entspricht der Außenradiusachse der abtriebsseitigen Exzenterelemente. Die Pleuel 104 sind mit ihrem freilaufeinrichtungsseitigen Pleuelauge an dem Außenradius der abtriebsseitigen Exzenterelemente drehbar gelagert. Die Pleueldrehachse und die Exzenterachse weisen einen Abstand voneinander auf. Die Pleuel 104 sind an den abtriebsseitigen Exzenterelementen mithilfe von Wälzlagern, vorliegend mithilfe von Kugel- oder Rollenlagern, gelagert.

Das freilaufeinrichtungsseitige Pleuelauge weist einen größeren Durchmesser auf als das exzenterantriebseinrichtungsseitige Pleuelauge. Das freilaufeinrichtungsseitige Pleuelauge weist einen größeren Durchmesser auf als der Außenring der Freiläufe 108. Das freilaufeinrichtungsseitige Pleuelauge ist zu den Freiläufen 108 exzentrisch angeordnet. Das freilaufeinrichtungsseitige Pleuelauge weist gegenüber dem Außenring der Freiläufe 108 einen derart größeren Durchmesser und gegenüber den Freiläufen 108 eine derartige Exzentrizität auf, dass die freilaufeinrichtungsseitige Pleueldrehachse radial innerhalb des Innensterns der Freiläufe 108 angeordnet ist.

Die Antriebskurbel 102 und die Abtriebskurbel 06 weisen in der in Fig. 1 gezeigten Position dieselbe Länge auf. Bei einer rotierenden Eingangswelle wird das antriebskurbelseitige Ende des Pleuels 104 entsprechend der Pfeilrichtung 112 rotierend angetrieben. Die Antriebsbewegung wird mithilfe Pleuels 104 auf das abtriebsseitige Ende des Pleuels 104 übertragen. Da die Antriebskurbel 102 und die Abtriebskurbel 106 dieselbe Länge aufweisen, führt die Abtriebskurbel 106 ebenfalls eine rotierende Bewegung aus. Mit dem abtriebsseitigen Ende des Pleuels 104 wird der Freilauf 108 betätigt. In der in Fig. 1 gezeigten Kurbelstellung befinden sich die Antriebskurbel 102 und die

Abtriebskurbel 106 auf derselben Seite einer durch eine Drehachse 114 der Antriebskurbel 102 und durch eine Drehachse 116 der Abtriebskurbel 106 gehenden Achse, Damit weist die Abtriebskurbel 106 dieselbe Drehrichtung 110 wie die Antriebskurbel 102 auf. In dieser Drehrichtung 110 der Abtriebskurbel 106 wird der Freilauf 108 von der Abtriebskurbel 106 in Mit- nahmerichtung betätigt, in der die Abtriebskurbel 106 eine Antriebskraft auf die Ausgangswelle überträgt. Diese Kurbelstellung kann auch als„+"-Konfiguration bezeichnet werden.

Fig. 2 zeigt einen Kurbelvariator 200 mit verstellbarer Antriebskurbel 202, Pleuel 204, Abtriebskurbel 206 und Freilauf 208, bei der die Antriebskurbel 202 und die Abtriebskurbel 206 dieselbe Länge aufweisen, in einer zweiten freilaufseitigen Drehrichtung 210, in der ein Freilauf ohne Mitnahme einer Abtriebswelle erfolgt.

In der in Fig. 2 gezeigten Kurbelstellung befinden sich die Antriebskurbel 202 und die

Abtriebskurbel 206 auf unterschiedlichen Seiten einer durch eine Drehachse 212 der Antriebskurbel 202 und durch eine Drehachse 214 der Abtriebskurbel 206 gehenden Achse. Damit weist die Abtriebskurbel 206 eine der Antriebskurbel 202 entgegengesetzte Drehrichtung 210 auf. In dieser Drehrichtung 210 der Abtriebskurbel 206 wird der Freilauf 208 von der Abtriebs kurbel 206 in Freilaufrichtung betätigt, in der die Abtriebskurbel 206 keine Antriebskraft auf die Ausgangswelle überträgt. Diese Kurbelstellung kann auch als„-"-Konfiguration bezeichnet werden. Im Übrigen wird insbesondere auf Fig. 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.

Fig. 3 zeigt eine HebeWPIeuelanordnung 300 eines Kurbelvariators bei einem Übergang in eine Sonderposition, in der Antriebskurbeln 302, 304, 306, 308, 310, 312 und Abtriebskurbeln 314, 316, 318, 320, 322, 324 dieselbe Länge aufweisen. Es ist jeweils eine Antriebskurbel mit einer Abtriebskurbel mithilfe eines Pleuels antriebsverbunden. Jede Antriebskurbel weist somit eine zugehörige Abtriebskurbel auf Die Antriebskurbel 302 ist mit der Abtriebskurbel 314 antriebsverbunden. Die Antriebskurbel 304 ist mit der Abtriebskurbel 316 antriebsverbunden. Die Antriebskurbel 306 ist mit der Abtriebskurbel 318 antriebsverbunden. Die Antriebskurbel 308 ist mit der Abtriebskurbel 320 antriebsverbunden. Die Antriebskurbel 3 0 ist mit der Abtriebskurbel 322 antriebsverbunden. Die Antriebskurbel 312 ist mit der Abtriebskurbel 324 antriebsverbunden. Ein Übergang in die gezeigte Sonderposition erfolgt ausgehend von einer Normalposition, in der die Antriebskurbeln 302, 304, 306, 308, 310, 312 eine geringere Länge aufweisen, als die Abtriebskurbeln 314, 316, 318, 320, 322, 324, durch ein entsprechendes Verstellen der Exzenterantriebseinrichtung. Vorliegend weist die Hebel-/Pleuelanordnung 300 des Kurbelvariators sechs in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Antriebskurbeln 302, 304, 306, 308, 310, 312 auf. Damit ergibt sich zwischen benachbarten Antriebskurbeln an der antriebsseitigen Drehachse 326 jeweils ein Winkel von 60°. Die Abtriebskurbeln 314, 316, 318, 320, 322, 324 können sich bei einem Übergang in die Sonderposition beispielsweise in den in Fig. 3 gezeigten Positionen befinden. Dabei können drei Abtriebskurbeln 314, 316, 318 eine„+"- Konfiguration und drei Abtriebskurbeln 320, 322, 324 eine„-"-Konfiguration aufweisen. Ein Antrieb der Ausgangswelle erfolgt nur mithilfe der Abtriebskurbeln 314, 316, 318, die die„+"- Konfiguration aufweisen. Im Übrigen wird insbesondere auf Fig. 1 und Fig. 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.

Fig. 4 zeigt eine Hebel-/Pleuelanordnung 400 eines Kurbelvariators in einer Sonderposition, in der Antriebskurbeln 402, 404, 406, 408, 410, 412 und Abtriebskurbeln 414, 416, 418, 420, 422, 424 dieselbe Länge aufweisen, nach einem Durchgang einer Singulärposition. Die Singu- lärposition ist die Position, bei der die Abtriebskurbeln 414, 416, 4 8, 420, 422, 424 von einer hin- und hergehenden zu einer rotierenden Bewegung übergehen. Dann kann sich eine geänderte Stellung der Abtriebskurbeln 414, 416, 418, 420, 422, 424 ergeben. Jedenfalls weisen die Abtriebskurbeln, die sich mit zugehörigen Antriebskurbeln auf derselben Seite einer durch eine Drehachse 426 der Antriebskurbeln und durch eine Drehachse 428 der Abtriebskurbel gehenden Achse 430 befinden, die„+"-Konfiguration auf. Die Abtriebskurbeln, deren zugehörige Antriebskurbeln sich auf der anderen Seite der Achse 430 befinden, weisen die„-"- Konfiguration auf. Vorliegend weisen die Abtriebskurbeln 414, 418, 422 die„+"-Konfiguration und die Abtriebskurbeln 416, 420, 424 die„-"-Konfiguration auf. Im Übrigen wird insbesondere auf Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 3 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.

Fig. 5 zeigt eine Hebel-/Pleuelanordnung 500 eines Kurbelvariators nach einem Rücktritt in eine Normalposition, in der Antriebskurbeln 502, 504, 506, 508, 510, 512 eine geringere Länge aufweisen, als Abtriebskurbeln 514, 516, 518, 520, 522, 524. Ein Übergang in die gezeigte Normalposition erfolgt ausgehend von der Sonderposition, in der die Antriebskurbeln 502, 504, 506, 508, 510, 512 und die Abtriebskurbeln 514, 516, 518, 520, 522, 524 dieselbe Länge aufweisen, durch ein entsprechendes Verstellen der Exzenterantriebseinrichtung. Es kann sich eine geänderte Stellung der Abtriebskurbeln 514, 516, 518, 520, 522, 524, wie in Fig. 5 gezeigt, ergeben, in der die Abtriebskurbeln 516, 518, 522 die„+"-Konfiguration und die Ab- triebskurbeln 514, 520, 524 die„-"-Konfiguration aufweisen. Im Übrigen wird insbesondere auf Fig. 1 , Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm 600 zu einem Übersetzungsverlauf 602 eines Kurbelvariators. Der Übersetzungsverlauf 602 ergibt sich mit einer sich über die Zeit t ändernden Übersetzung i . Eine Änderung der Übersetzung i wird durch ein entsprechendes Verstellen der Exzenterantriebseinrichtung bewirkt. Ausgehend von eine hohen oder kurzen Übersetzung wird die Übersetzung verringert oder verlängert. Dabei ergibt sich ausgehend von einem Bereich 604 mit einem guten Wirkungsgrad in einem folgenden Bereich 606 ein verringerter Wirkungsgrad. Unterhalb einer Übersetzung i « 3,5 folgt ein Bereich 608, in dem der Wirkungsgrad noch weiter verringert ist. Dieser Bereich 608 wird schnell durchfahren, indem ein Wechsel in die Sonderposition 610 erfolgt. In der Sonderposition 610 ist eine Übersetzung i = 1 eingestellt. In der Sonderposition 610 ist der Wirkungsgrad gut. Damit kann eine Overdrive-Übersetzung mit einem guten Wirkungsgrad erfolgen. Im Übrigen wird insbesondere auf Fig. 1 , Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm 700 zur Abhängigkeit eines Wirkungsgrads η von einer

Übersetzung des Kurbelvariators. Mit einer sich ändernden Übersetzung i ergibt sich ein Wirkungsgradverlauf 702. Eine Änderung der Übersetzung i wird durch ein entsprechendes Verstellen der Exzenterantriebseinrichtung bewirkt. Ausgehend von eine hohen oder kurzen Übersetzung ergibt sich bei einer Verringerung oder Verlängerung der Übersetzung ein zunächst abnehmender Wirkungsgrad η . In einem Bereich 704 ist der Wirkungsgrad η noch als gut einzustufen. In dem folgenden Bereich 706 ist der Wirkungsgrad η verringert. In dem weiter folgenden Bereich 708 ist der Wirkungsgrad η noch weiter verringert. Bei einer Übersetzung = 1 erfolgt ein Wechsel in die Sonderposition 710. Mit dem Wechsel in die Sonderposition 710 steigt der Wirkungsgrad sprunghaft von einem verringerten Wirkungsgrad 712 auf einen guten Wirkungsgrad 714. Damit kann eine Overdrive-Übersetzung mit einem guten Wirkungsgrad erfolgen. Im Übrigen wird insbesondere auf Fig. 1 , Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen. B ezuqszei ch en I i ste

100 Kurbelvariator

102 Antriebskurbel

104 Pleuel

106 Abtriebskurbel

108 Freilauf

110 Drehrichtung

112 Pfeilrichtung

114 Drehachse

116 Drehachse

200 Kurbelvariator

202 Antriebskurbel

204 Pleuel

206 Abtriebskurbel

208 Freilauf

210 Drehrichtung

212 Drehachse

214 Drehachse

300 Hebel-/Pleuelanordnung

302 Antriebskurbel

304 Antriebskurbel

306 Antriebskurbel

308 Antriebskurbel

310 Antriebskurbel

312 Antriebskurbel

314 Abtriebskurbel

316 Abtriebskurbel

318 Abtriebskurbel

320 Abtriebskurbel

322 Abtriebskurbel

324 Abtriebskurbel 326 Drehachse

400 Hebel-/Pleuelanordnung

402 Antriebskurbel

404 Antriebskurbel

406 Antriebskurbel

408 Antriebskurbel

410 Antriebskurbel

412 Antriebskurbel

414 Abtriebskurbel

416 Abtriebskurbel

418 Abtriebskurbe!

420 Abtriebskurbel

422 Abtriebskurbel

424 Abtriebskurbel

426 Drehachse

428 Drehachse

430 Achse

500 Hebel-/Pleuelanordnung

502 Antriebskurbel

504 Antriebskurbel

506 Antriebskurbel

508 Antriebskurbel

510 Antriebskurbel

512 Antriebskurbel

514 Abtriebskurbel

516 Abtriebskurbel

518 Abtriebskurbel

520 Abtriebskurbel

522 Abtriebskurbel

524 Abtriebskurbel

600 Diagramm

602 Übersetzungsverlauf

604 Bereich 606 Bereich

608 Bereich

610 Sonderposition

700 Diagramm

702 Wirkungsgradverlauf

704 Bereich

706 Bereich

708 Bereich

710 Sonderposition

712 Wirkungsgrad

714 Wirkungsgrad

Claims

Patentansprüche

1. Stufenlose Getriebeeinrichtung (100, 200), insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Eingangswelle mit einer Eingangswellendrehachse, eine der Eingangswelle zugeordnete verstellbare Exzenterantriebseinrichtung, eine Ausgangswelle mit einer Ausgangswellendrehachse, eine der Ausgangswelle zugeordnete Freilaufeinrichtung (108, 208) und eine Verbindungseinrichtung zur Antriebsverbindung der Exzenterantriebseinrichtung und der Freilaufeinrichtung (108, 208) mit wenigstens einem zwischen einer minimalen Länge und einer maximalen Länge verstellbaren ersten Hebel (102, 202, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 402, 404, 406, 408, 410, 412, 502, 504, 506, 508, 510, 512), wenigstens einer Treibstange (104, 204) und wenigstens einem zweiten Hebel (106, 206, 314, 316, 318, 320, 322, 324, 414, 416, 418, 420, 422, 424, 514, 516, 518, 520, 522, 524) mit einer festen Länge, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Länge des ersten Hebels (102, 202, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 402, 404, 406, 408, 410, 412, 502, 504, 506, 508, 510, 512) der Länge des zweiten Hebels (106, 206, 314, 316, 318, 320, 322, 324, 414, 416, 418, 420, 422, 424, 514, 516, 518, 520, 522, 524) entspricht.

2. Getriebeeinrichtung (100, 200) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Übersetzung / der Getriebeeinrichtung (100, 200) zwischen oo > i > 1 verstellbar ist.

3. Getriebeeinrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibstange (104, 204) eine exzenterantriebseinrichtungssei- tige erste Treibstangendrehachse, ein exzenterantriebseinrichtungsseitiges erstes Treibstangenauge, eine freilaufeinrichtungsseitige zweite Treibstangendrehachse und ein freilaufeinrtchtungsseitiges zweites Treibstangenauge aufweist und der erste Hebel (102, 202, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 402, 404, 406, 408, 410, 412, 502, 504, 506, 508, 510, 512) zwischen der Eingangswellendrehachse (114, 212, 426) und der ersten Treibstangendrehachse und der zweite Hebel (106, 206, 314, 316, 318, 320, 322, 324, 414, 416, 418, 420, 422, 424, 514, 516, 518, 520, 522, 524) zwischen der Ausgangswellendrehachse (116, 214, 428) und der zweiten Treibstangendrehachse gebildet ist.

4. Getriebeeinrichtung (100, 200) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswellendrehachse ( 16, 214, 428) und die zweite Treibstangendrehachse ra- dial innerhalb des zweiten Treibstangenauges angeordnet sind.

5. Getriebeeinrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinrichtung (108, 208) radial innerhalb des zweiten Treibstangenauges angeordnet ist.

6. Getriebeeinrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Treibstangenauge und der Freilaufeinrichtung (108, 208) ein Exzenterelement angeordnet ist.

7. Getriebeeinrichtung (100, 200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterelement eine Außenkontur und eine Innenkontur aufweist und die Außenkontur dem zweiten Treibstangenauge und die Innenkontur der Freilaufeinrichtung (108, 208) zugeordnet ist.

8. Getriebeeinrichtung (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Übersetzung i der Getriebeeinrichtung (100, 200) von i = 1 die zweite Treibstangendrehachse um die Ausgangswellendrehachse (116, 214, 428) umlaufen kann.

9. Getriebeeinrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Übersetzung i der Getriebeeinrichtung (100) von i = 1 die zweite Treibstangendrehachse um die Ausgangswellendrehachse (116, 428) in einer ersten Drehrichtung (110) umlaufen kann und in der ersten Drehrichtung (110) eine Mitnahme der Ausgangswelle erfolgt.

10. Getriebeeinrichtung (200) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Übersetzung i der Getriebeeinrichtung (200) von / = 1 die zweite Treibstangendrehachse um die Ausgangswellendrehachse (214, 428) in einer zweiten Drehrichtung (210) umlaufen kann und in der zweiten Drehrichtung (210) ein Freilauf ohne Mitnahme der Ausgangswelle erfolgt.