WO2020114551A1 - Dämpfereinrichtung für ein umschlingungsmittel eines umschlingungsgetriebes - Google Patents

Dämpfereinrichtung für ein umschlingungsmittel eines umschlingungsgetriebes Download PDF

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WO2020114551A1
WO2020114551A1 PCT/DE2019/100986 DE2019100986W WO2020114551A1 WO 2020114551 A1 WO2020114551 A1 WO 2020114551A1 DE 2019100986 W DE2019100986 W DE 2019100986W WO 2020114551 A1 WO2020114551 A1 WO 2020114551A1
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damper device
carrier body
composite
bearing surface
belt
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PCT/DE2019/100986
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Nicolas Schehrer
Stephan Penner
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16H7/18—Means for guiding or supporting belts, ropes, or chains
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H2007/185—Means for guiding or supporting belts, ropes, or chains the guiding surface in contact with the belt, rope or chain having particular shapes, structures or materials

Definitions

  • the invention relates to a damper device for a belt
  • Belt transmission a belt transmission with such a damper device, a drive train with such a belt transmission, a motor vehicle with such a drive train, as well as an injection molding process and a manufacturing method for producing such a damper device.
  • a belt transmission also referred to as a cone pulley belt transmission or as CVT (English: continuous variable transmission), for a drive train, for example of a motor vehicle, comprises at least one first cone pulley arranged on a first shaft and one second cone pulley arranged on a second shaft, and one for torque transmission between the belt means provided for the conical pulley pairs.
  • a pair of conical disks comprises two conical disks which are aligned with one another with corresponding conical surfaces and are axially movable relative to one another.
  • the (first) conical disk also known as a loose disk or moving disk, can be moved along its shaft axis and the (second) conical disk, also known as a fixed disk, is fixed in the direction of the shaft axis.
  • the belt means is due to
  • Conical surfaces of the conical disks are shifted in a radial direction by means of a relative axial movement of the conical disks of a pair of conical disks between an inner position (small active circle) and an outer position (large active circle).
  • Torque ratio continuously adjustable from one pair of conical disks to the other pair of conical disks.
  • the belt means forms two strands between the two pairs of conical pulleys, whereby depending on the configuration and the direction of rotation of the pairs of conical pulleys, one of the strands forms a pull strand and the other strand a push strand, or a load strand and an empty strand.
  • the direction perpendicular to the (respective) strand and pointing from the inside to the outside or vice versa is called the transverse direction.
  • the transverse direction of the first run is therefore only parallel to the transverse direction of the second run if the running radii of the two conical disk pairs are of the same size.
  • Pointing cone pulley is referred to as the axial direction. So this is a direction parallel to the axes of rotation of the conical disk pairs.
  • the third spatial direction in the (ideal) plane of the (respective) run is called the running direction or as
  • transverse direction and axial direction thus clamp a (moving) in operation
  • At least one damper device is provided in the space between the conical disk pairs.
  • a damper device can be arranged on the pull strand and / or on the push strand of the belt and serves to guide and thus to limit vibrations of the belt.
  • Such a damper device is focused on acoustically efficient
  • the damper device is designed as a slide rail with a sliding surface on both sides, that is to say both on the outside, that is to say outside of the looping circle formed, and also on the inside sliding surface of the relevant strand of the belting means.
  • a sliding surface is also referred to as a contact surface or guide surface.
  • the two transversely opposite slide surfaces are collectively referred to as the guide channel or slide channel.
  • the damper device is mounted on a pivot means with a pivot axis by means of a pivoting means receptacle, whereby pivoting of the damper device about the pivot axis is made possible.
  • the damper device is also movable transversely, so that the damper device follows a (steeper oval) curve, which deviates from a circular path around the pivot axis.
  • the pivot axis thus forms the center of a (two-dimensional) polar coordinate system, the (pure)
  • Panning movement thus corresponds to the change in the polar angle and the transverse movement corresponds to the change in the polar radius.
  • this translational movement which is superimposed on the swivel movement, that is to say superposed, will be disregarded and summarized under the term swivel movement.
  • the pivot axis is transverse to the running direction of the belt, that is to say axially,
  • Damper devices are currently made of plastic, for example a low-friction polyamide.
  • plastic for example a low-friction polyamide.
  • the stiffness of the slide rail drops so much that the play with the belt increases. This effect has a negative impact on the damping properties of the slide rail and thus an increasing noise emission from the belt transmission.
  • the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art.
  • Embodiments of the invention include.
  • the invention relates to a damper device for a belt
  • Belt transmission comprising at least the following components:
  • the at least one sliding surface and the bearing surface each form part of a surface of the at least one carrier body.
  • the damper device is primarily characterized in that only the at least one carrier body is formed from a composite-reinforced plastic.
  • the damper device is designed according to the prior art for guiding or damping a belt means or at least one strand of a belt means of a belt transmission.
  • the belt means and the belt transmission are, for example, known.
  • Wrapping means is, for example, a link chain with weighing pressure pieces in a traction drive or a push link belt in a push link drive.
  • the damper device comprises at least one sliding surface, which is set up to bear against the belt means in an area formed as a run. Designed as a sliding guide, a single, for example transversely inner, sliding surface is provided.
  • a pair of slide surfaces is provided as a slide channel transversely on both sides of the strand of the belt to be guided. So that the at least one sliding surface can be tracked according to the (target) orientation of the run to be guided, a bearing surface is provided for a pivoting means receiving the damper device.
  • the pivoting means is often designed as a standing component, for example as a tube, and a relative movement takes place between the bearing surface and the pivoting means if the damper device follows the changed orientation of the run.
  • the pivoting means pivotally supports the damper device and, in one embodiment, also axially at least on one side, preferably on both sides.
  • the bearing surface is (additionally) set up for axial support on a further component, for example the transmission housing of the belt transmission.
  • the at least one support body is the main component of the damper device with regard to mass and volume expansion. This includes the task of holding the at least one sliding surface and the bearing surface in the geometrically desired position and, along with this, the stiffening of the damper device.
  • the at least one support body has further separate elements for this purpose, for example a stiffening core, a stiffening clamp, and ribs and webs.
  • a carrier body is preferably formed in one piece by means of a single shaping method, particularly preferably without separate prefabricated inserts. This makes production easier and cheaper.
  • damper device in several parts, for example in two parts, for example for simple assembly in one
  • two or more separate carrier bodies are provided, which are connected to one another mechanically, for example in a form-fitting and / or non-positive manner, for example as a 1-click rail.
  • two or more separate carrier bodies are provided, which are connected to one another mechanically, for example in a form-fitting and / or non-positive manner, for example as a 1-click rail.
  • Embodiment two carrier bodies are provided, each of identical construction with regard to the at least one sliding surface and the bearing surface, or identical overall.
  • the two carrier bodies preferably each have an, for example the same, proportion of the respective sliding surface and / or the bearing surface. These areas are part of one
  • Surface of the at least one carrier body is formed. With regard to the mass and the volume expansion, these surfaces therefore only take up a small part of the damper device. For example, the surfaces are offset from the carrier body with a layer that is just thick enough to reliably provide a desired one there
  • the damper device is primarily characterized in that only the at least one carrier body is formed from a composite-reinforced plastic.
  • a composite-reinforced plastic as a material for the carrier body has a number of advantages.
  • a composite reinforced plastic has a serious disadvantage, namely that a suitable composite reinforcing agent
  • Swiveling means and for a belt means abrasive with a relative movement, which increases the game over the life.
  • the pivoting movement and / or the damping effect of the damper device is thus impaired.
  • Minimum distance to the surface is arranged.
  • the composite reinforcing agent in the matrix-forming plastic of the at least one carrier body has at least one of the following shapes: short fibers (shorter than approximately 1 mm [one millimeter]) or long fibers (longer than approximately 1 mm [one millimeter] ]), long fibers in one embodiment being formed from endless strip material, for example as rovings, and then having a length in use of up to a multiple of the component dimension;
  • Mat and / or fleece that is to say stitch-forming or non-directional fiber material
  • Knitted, also stitch-free (or directional) fiber material Knitted, also stitch-free (or directional) fiber material.
  • the composite reinforcing agent is formed, for example, from at least one of the following materials:
  • Carbon for example as so-called carbon fiber in a plastic matrix as CFRP [carbon fiber reinforced plastic];
  • Glass for example as glass fiber in a plastic matrix as GRP
  • Aramid for example as aramid fiber in a plastic matrix.
  • the composite reinforcement means thus has no resilient or no shape and is only set up to absorb forces after it has been incorporated into the plastic of the at least one support body forming the matrix.
  • a carrier body made of a composite-reinforced plastic include: an increase in rigidity;
  • the separate layers in one embodiment are each different from one another, for example the sliding surfaces and the bearing surface
  • all separate layers are connected to the carrier body with the same material and / or with the same type of connection.
  • the at least one carrier body be formed from a composite-reinforced plastic
  • the at least one sliding surface and / or the bearing surface are each formed from a separate layer.
  • the carrier body is formed from a composite-reinforced plastic, while the relevant sliding surface (s) and / or the bearing surface are formed from a separate layer.
  • the relevant sliding surface and / or bearing surface have different material properties and / or from the carrier body
  • the hardness of the separate layer is the hardness of the separate layer.
  • predetermined frame remains, preferably no or only negligible wear occurs on the belt.
  • At least one of the separate layers are separate layers
  • Composite reinforcing agent protrudes from the surface of the relevant sliding surface (s) and / or bearing surface and so no composite reinforcing agent comes into direct contact with the strand to be guided. In addition, if the relevant separate layer is damaged, no composite reinforcing agent is exposed to the run.
  • composite reinforcement agent-free means that the layer is free of fibers, spheres and particles, at least those composite reinforcement agents which have a greater hardness than the plastic [matrix] embedding them. So that is
  • additives are not meant here as composite reinforcing agents, for example (small) particles and / or embedded or integrated plastics.
  • Additives generally change the overall properties of the plastic of the layer in question compared to a pure plastic, but not in a macroscopic manner. Additives in the surface and damage do not change the hardness or the abrasion effect on the run to be run.
  • the additives are therefore selected such that they are, at least almost, homogeneously embedded or incorporated and are compatible with the desired abrasion property. At this point it should be pointed out that there are surface properties with low friction and high hardness at the same time, as well as surface properties with low hardness and high friction.
  • Carrier body is generated
  • a multi-component injection molding process is advantageous for (at least) a separate layer applied in regions, for example a 2K injection molding process [two-component injection molding process], because this is a damper device
  • Inject material for example already provided with a composite reinforcing agent, with a time delay or at the same time into the injection mold.
  • the at least one separate layer is injected in regions and then the carrier body with the composite reinforcing agent is injected.
  • the sequence is reversed or the injection of the different materials overlaps.
  • at least one further material in another area is desired, so that a corresponding number of further extruders are provided for this.
  • at least one injection channel or sprue channel is formed in the previously formed carrier body, through which the material for at least one of the separate layers is or has been introduced.
  • the entire carrier body with a coating. It is then advantageous, for example, to coat the prefabricated carrier body in an immersion bath, for example galvanically, or to spray it.
  • the carrier body and the at least one separate layer are advantageous to provide as prefabricated components, which in a subsequent one
  • the layer is as
  • the layer component is, for example, non-positively, for example riveted, or integrally, for example welded or glued, connected to the carrier body.
  • the rivets are preferably arranged outside the sliding surface (s) and / or bearing surface, for example over a corner.
  • the layer component has connecting elements which can be positively connected to the carrier body, for example by being clicked on.
  • a corresponding damper device is designed in several parts in such a way that two or more carrier bodies are provided and one component is provided for at least one separate layer for all carrier bodies in each case, for example connecting them to one another.
  • a layer of the inner sliding surface is formed from a single separate component which is connected to two carrier bodies or connects the two carrier bodies to one another.
  • the separate layer is designed with low friction, so that good damping, i.e. a tight fit on the strand to be guided, is possible with high efficiency.
  • this is by means of self-lubrication, for example by means of PTFE
  • a low roughness is formed, for example by means of a PA [polyamide], it being possible for a polyamide to be designed with a suitably low surface hardness.
  • the separate layer has a thickness corresponding to wear wear over a predetermined service life. For a desired one
  • Lifetime can be determined based on load models and tests or calculations, how great is the maximum abrasion over a lifetime if this is loaded under normal operating conditions.
  • the layer is then carried out with a corresponding thickness, preferably depending on the position, of different thicknesses, one in one embodiment also
  • Security surcharge is provided.
  • the composite reinforcing agent does not directly adjoin the surface of the carrier body, so that a safety surcharge can be dispensed with because the carrier body can, with a high degree of certainty or in terms of production technology, ensure that such excessive abrasion can intercept to such an extent that composite -The reinforcing agent does not come into direct contact with the strand to be guided over the service life (or a service life extended by the safety surcharge).
  • the composite reinforced plastic contain at least one of the following composite reinforcing agents:
  • Short fiber material preferably with a composite reinforced granulate made of a thermoplastic for an injection molding process
  • Long fiber material preferably with a composite reinforced prepreg made of a thermosetting plastic for a thermal molding process
  • Short fiber material has the advantage that it does not influence a conventional manufacturing process so significantly that it has to be modified.
  • Short fiber material can be incorporated into an injection molding process, for example a
  • thermoplastic granulate is provided with short fiber material.
  • Long fiber material has the advantage that particularly large stiffening effects can be achieved. This is particularly advantageous in the case of well-known unidirectional and / or bidirectional load cases if the long fibers are aligned in accordance with the load case, so that they are then subjected to tension.
  • Long fiber material can be processed particularly well industrially as a prepreg. As prepreg, not only are fiber mats impregnated with a thermoset, for example an epoxy resin, but also particularly advantageous
  • Preforms for example BMC [Bulk Molding Compound], which contain the final shape in a thermal process and are crosslinked. But also as prepreg Suitable organic sheets, in which short fibers are usually integrated in a thermoplastic matrix.
  • spherical material is suitable, so that the mass of the carrier body can be reduced with the same or only negligibly reduced rigidity.
  • At least one long fiber and / or at least one stitch-free fiber mat be oriented in at least one predetermined area of the carrier body with a small number of main load directions, preferably with unidirectional and / or bidirectional main load directions.
  • the at least one long fiber or the stitch-free (or directional) fiber mat is coordinated, that is to say oriented in a load-dependent manner, before the plastic is injected or poured into the injection mold. The plastic is then injected.
  • the at least one long fiber or the fiber mat is preferably not yet impregnated, for example loosely inserted into the injection mold or at least partially glued in place.
  • Fiber mat is only applied subsequently after a semifinished support body has been formed, the at least one separate layer preferably being applied to the semifinished support body.
  • the areas are inserted as a prefabricated semifinished product in an injection mold and are subsequently encapsulated in a thermoplastic plastic to form the carrier body or encapsulated in a thermoset.
  • Damper device proposed according to an embodiment according to the above description, wherein the injection molding process comprises at least the following steps: a. Providing an injection mold;
  • the injection mold is formed, for example, from a metal, for example from steel or aluminum, for large quantities and / or manufacturing accuracy.
  • the injection mold is preferably designed without inclusions, that is to say without a lost mold.
  • the injection mold is for holding in step b. inserted long fibers and / or mesh-free (or directional) fiber mats, for example by means of a form-fitting insertion area, magnets or adhesive points, by means of which the
  • Insert material is kept securely positioned.
  • a single injection mold can preferably be used for a damper device with two carrier bodies, that is to say two identical carrier bodies are formed for a damper device, which are connected to one another in use, preferably in a form-fitting manner.
  • the injection mold is preferably designed in such a way that the carrier body can be easily removed, at least after cooling, preferably still hot. In one embodiment, the injection mold is forcibly cooled.
  • the injection in step c. is a multi-component injection molding process in which the at least one sliding surface and / or the bearing surface of one
  • Damper device or a completed half of the damper device can be removed.
  • Fiber mats which are aligned according to the main load directions.
  • the method proposed here is also carried out, for example, according to one embodiment as described above, so that the corresponding method is used
  • the at least one separate layer, the long fibers and / or the stitch-free (or directional) fiber mats are applied only after the carrier body has been finished.
  • the separate layers are first applied, for example in a multi-component injection molding process, for example as described above, wherein preferably no long fibers and no fiber mats have been introduced into the injection mold.
  • the long fibers and / or the stitch-free (or directional) fiber mats are then applied in predetermined areas as described above.
  • the carrier body is formed from a preform, for example a BMC.
  • the at least one separate layer, the long fibers and / or the stitch-free (or directional) fiber mats are then applied.
  • the at least one separate layer is applied as a dip coating.
  • the long fibers and / or mesh-free fiber mats are preferably already applied to the carrier body in the predetermined areas, and are particularly preferably connected to the carrier body in a solidified manner.
  • a belt transmission for a drive train comprising at least the following components:
  • At least one damper device according to an embodiment according to the above description, wherein the at least one damper device for damping the belt means with the at least one sliding surface on the
  • Transmission input shaft can be transmitted to a transmission output shaft, and vice versa, in a step-up or step-down manner, the transmission being continuously adjustable, at least in some areas.
  • a belt transmission is designed, for example, as shown at the beginning and the damper device fulfills the task explained at the outset.
  • the components of the belt transmission are usually enclosed and / or supported by a gear housing.
  • a gear housing For example, the swivel bearing for the
  • Swivel means receptacle attached to the gear housing as a holding tube and / or movably mounted.
  • the input shaft and the output shaft extend from outside into the gear housing and are preferably supported on the gear housing by means of bearings.
  • the pairs of conical disks are housed by means of the gear housing, and the gear housing preferably forms the abutment for the axial actuation of the movable conical disks.
  • the transmission housing preferably forms connections for fastening the belt transmission and for example for the supply with hydraulic fluid.
  • the gear housing has a variety of
  • Inner wall must be constructed.
  • the belt transmission proposed here has one or two damper devices, of which at least one damper device according to the above description has a particularly high rigidity with a low wear effect on the
  • a drive train comprising at least one drive unit, each with an output shaft, at least one consumer and a belt transmission according to an embodiment as described above, wherein at least one of the output shafts for torque transmission by means of the
  • the drive train is set up to transmit a torque provided by a drive unit, for example an internal combustion engine and / or an electrical machine, and output via its drive shaft, for example, the combustion shaft and / or the (electrical) rotor shaft, for use as required, So taking into account the required speed and torque.
  • a drive unit for example an internal combustion engine and / or an electrical machine
  • its drive shaft for example, the combustion shaft and / or the (electrical) rotor shaft
  • One use is, for example, an electrical generator for providing electrical energy or the transmission of a torque to a drive wheel of a motor vehicle to propel it.
  • Belt transmission is particularly advantageous because a large gear ratio spread can be achieved in a small space and the drive unit can be operated with a small optimal speed range.
  • an absorption of an inertia energy for example by a drive wheel, which then forms a drive unit in the above definition, can be implemented by means of the belt transmission on an electric generator for recuperation (the electrical storage of braking energy) with a correspondingly configured torque transmission line.
  • a plurality of drive units are provided which can be operated in series or in parallel or decoupled from one another and whose torque can be made available as required by means of a belt transmission as described above.
  • An application example is a
  • Hybrid drivetrain comprising an electric drive machine and a
  • the belt transmission proposed here enables the use of a
  • Damping properties can be achieved due to an increase in rigidity. The noise emissions of such a drive train are thus reduced. With that is also the
  • a motor vehicle comprising at least one drive wheel which can be driven by means of a drive train according to an embodiment as described above.
  • Fig. 1 (one half) of a damper device 1 is shown in a perspective view, wherein the second half is preferably identical to that shown.
  • the volume of the skin forms the first carrier body 8 (the first half) or the second carrier body 9 (the second half).
  • the damper device 1 shown here is designed as a slide rail with an inner slide surface 4 and an outer slide surface 5.
  • a (co-moving) Cartesian coordinate system is shown in the direction of travel 36 behind the damper device 1, that is to say on the outlet side 40, the transverse direction 37 being oriented vertically and the axial direction 38 being transverse in the illustration. Inlet direction 39 is shown opposite.
  • a (half of) a pivoting means receptacle with the bearing surface 6 can be seen, the function of which becomes clear in connection with FIG.
  • the bearing surface 6 is subdivided into a pivoting partial bearing surface 52 radially towards a pivoting means 7 (see FIG. 4) and an axial partial bearing surface 53 axially towards an axial bearing surface, for example an axial flange of a pivoting means 7.
  • the two sliding surfaces 4 and 5 are each composed of a portion of both halves of the damper device 1. The two sliding surfaces 4 and 5 are held mechanically transversely apart from one another by means of the transverse web 10.
  • the inner sliding surface 4 is formed by a first separate layer 11 and the outer sliding surface 5 by a second separate layer 12.
  • the bearing surface 6 is formed by a third separate layer 13.
  • the first separate layer 11 is designed with a first thickness 14 in its middle part, i.e. outside an inlet and an outlet
  • the second separate layer 12 is designed with a second thickness 15 in its middle part, i.e. outside an inlet and an outlet .
  • the bearing surface 6 is designed with a third thickness 16 at least in the area of the main load, which is shown here pars-pro-toto on the axial partial bearing surface 53. Irrespective of this, for example also provided in the embodiment according to FIGS.
  • the outer area Sliding surface 5 reinforces a predetermined second area 18 with a long fiber reinforcement, for example rovings or a knitted fabric, against a first main load direction 20 or a second main load direction 21, which corresponds to a bending movement around the axial direction 38 and / or around the running direction 36.
  • a corresponding reinforcement is provided in predetermined areas in addition or solely on the inlet side 39.
  • a predetermined third region 19 is provided with the same or a different type of long fiber reinforcement against a bending movement around the running direction 36, that is to say a third main load direction 22 shown here as a moment, that is to say on the inside of the transverse web 10.
  • FIG. 2 shows a carrier body 8 or 9 in a similar embodiment as shown in FIG. 1, the carrier body 8 or 9 not yet having any sliding surfaces and no bearing surface and has no separate layers.
  • the carrier body 8, 9 shown is formed, for example, in one step without insert components, for example from a BMC prepreg.
  • FIG. 4 schematically shows a damper device 1 in a belt transmission 3, wherein a first strand 41 of a belt means 2 by means of the
  • Damper device 1 is guided and thus damped.
  • the belt means 2 connects a pair of input conical pulleys 25 to one in a torque-transmitting manner
  • Rotation axes 47, 48 an input-side active circuit 50 on which the
  • Rotation axis 48 is rotatably connected in a torque-transmitting manner
  • Transmission input shaft 24 and transmission output shaft 27 are identical to Transmission input shaft 24 and transmission output shaft 27.
  • the first strand 41 (shown here) and the second strand 42 are shown in an ideal tangential orientation, so that the parallel direction of the running direction 36 is established.
  • Transverse direction 37 is perpendicular to the running direction 36 and perpendicular to that
  • Axial direction 38 is defined as the third spatial axis, which is to be understood as a coordinate system that moves (depending on the active circle). Therefore, the one shown applies
  • the damper device 1 designed as a slide rail, lies with its inner slide surface 4 and with its outer slide surface 5 connected to it by means of the (right) transverse web 10 on the first run 41 of the belt means 2. So that the sliding surfaces 4, 5 can follow the variable tangential orientation, that is to say the running direction 36, when the active circles 50, 51 and 10 change, the bearing surface 6 is mounted on a pivoting means 7 with a pivoting axis 43, for example a conventional holding tube. As a result, the damper device 1 is mounted so as to be pivotable about the pivot axis 43.
  • the pivoting movement is composed of a superimposition of a pure angular movement and a transverse movement, so that, in deviation from a movement along a circular path, a movement along an oval (steeper) curved path occurs.
  • the wrapping means 2 is designed as a push link belt, either the first strand 41 is guided as an empty strand by means of the damper device 1 or the first strand 41 is designed as a load strand and push strand under otherwise identical conditions and:
  • the transmission output shaft 27 and the transmission input shaft 24 are interchanged, so that the pair of conical disks 26 on the output side forms the torque input.
  • a drive train 23 is arranged in a motor vehicle 32 with its motor axis 46 (optional) transverse to the longitudinal axis 45 (optional) in front of the driver's cab 44.
  • the belt transmission 3 is on the input side with the electric output shaft 30 of the
  • a torque for the drive train 23 is emitted simultaneously or at different times. But it is also a
  • Torque can be recorded by at least one of the drive units 28, 29, for example by means of the internal combustion engine for engine braking and / or by means of the electric drive machine for recuperating braking energy. On the output side it is
  • Belt transmission 3 connected to a purely schematically illustrated output, so that here a left drive wheel 33 and a right drive wheel 34 (consumer) with one Torque from the drive units 28, 29 can be supplied with a variable transmission ratio.
  • Damper device 32 hybrid motor vehicle

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinrichtung (1) für ein Umschlingungsmittel (2) eines Umschlingungsgetriebes (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - zumindest eine Gleitfläche (4, 5); - eine Lagerfläche (6) für ein Schwenkmittel (7); und - zumindest einen Trägerkörper (8, 9), wobei die zumindest eine Gleitfläche (4, 5) und die Lagerfläche (6) jeweils einen Teil einer Oberfläche des zumindest einen Trägerkörpers (8, 9) bilden. Die Dämpfereinrichtung (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass einzig der zumindest eine Trägerkörper (8, 9) aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Spritzgussverfahren und ein Fertigungsverfahren zum Herstellen einer solchen Dämpfereinrichtung (1). Mit der hier vorgeschlagenen Gleitschiene ist eine kostengünstige Fertigung bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und hoher erreichbarer Lebensdauer erreichbar.

Description

Dämpfereinrichtunq für ein Umschlinqunqsmittel eines Umschlinqunqsqetriebes
Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinrichtung für ein Umschlingungsmittel eines
Umschlingungsgetriebes, ein Umschlingungsgetriebe mit einer solchen Dämpfereinrichtung, einen Antriebsstrang mit einem solchen Umschlingungsgetriebe, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang, sowie ein Spritzgussverfahren und ein Fertigungsverfahren zum Herstellen einer solchen Dämpfereinrichtung.
Ein Umschlingungsgetriebe, auch als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe oder als CVT (engl.: continuous variable transmission) bezeichnet, für einen Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs umfasst zumindest ein auf einer ersten Welle angeordnetes erstes Kegelscheibenpaar und ein auf einer zweiten Welle angeordnetes zweites Kegelscheibenpaar sowie ein zur Drehmomentübertragung zwischen den Kegelscheibenpaaren vorgesehenes Umschlingungsmittel. Ein Kegelscheibenpaar umfasst zwei Kegelscheiben, welche mit korrespondierenden Kegelflächen aufeinander zu ausgerichtet sind und relativ zueinander axial bewegbar sind. Die (erste) Kegelscheibe, auch als Losscheibe oder Wegscheibe bezeichnet, ist entlang Ihrer Wellenachse verlagerbar und die (zweite) Kegelscheibe, auch als Festscheibe bezeichnet, steht in Richtung der Wellenachse fest. Solche
Umschlingungsgetriebe sind seit langem, beispielsweise aus der DE 100 17 005 A1 oder der WO 2014/012 741 A1 , bekannt.
Im Betrieb des Umschlingungsgetriebes wird das Umschlingungsmittel infolge der
Kegelflächen der Kegelscheiben mittels einer relativen Axialbewegung der Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaars zwischen einer inneren Position (kleiner Wirkkreis) und einer äußeren Position (großer Wirkkreis) in einer radialen Richtung verlagert. Das
Umschlingungsmittel läuft damit auf einem veränderbaren Wirkkreis, also mit veränderbarem Laufradius, ab. Dadurch ist eine unterschiedliche Drehzahlübersetzung und
Drehmomentübersetzung von einem Kegelscheibenpaar auf das andere Kegelscheibenpaar stufenlos einstellbar.
Das Umschlingungsmittel bildet zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren zwei Trume, wobei je nach der Konfiguration und nach der Rotationsrichtung der Kegelscheibenpaare, eines der Trume ein Zugtrum und das andere Trum ein Schubtrum, beziehungsweise ein Lasttrum und ein Leertrum bilden. Die Richtung senkrecht zu dem (jeweiligen) Trum und von innenseitig nach außenseitig oder umgekehrt weisend wird als Transversalrichtung bezeichnet. Die Transversalrichtung des ersten Trums ist daher nur bei gleich großen Laufradien an den beiden Kegelscheibenpaaren parallel zu der Transversalrichtung des zweiten Trums. Die Richtung senkrecht zu den beiden Trumen und von einer Kegelscheibe zu jeweils der anderen Kegelscheibe eines
Kegelscheibenpaares weisend wird als Axialrichtung bezeichnet. Dies ist also eine zu den Rotationsachsen der Kegelscheibenpaare parallele Richtung. Die dritte Raumrichtung in der (idealen) Ebene des (jeweiligen) Trums wird als Laufrichtung beziehungsweise als
Gegenlaufrichtung oder als longitudinale Richtung bezeichnet. Die Laufrichtung,
Transversalrichtung und Axialrichtung spannen somit ein (im Betrieb) mitbewegtes
kartesisches Koordinatensystem auf. Es ist zwar angestrebt, dass die Laufrichtung die ideal kürzeste Verbindung zwischen den anliegenden Laufradien der beiden Kegelscheibenpaare bildet, aber im dynamischen Betrieb kann die Ausrichtung des jeweiligen Trums kurzfristig oder dauerhaft von dieser ideal kürzesten Verbindung abweichen.
Bei solchen Umschlingungsgetrieben ist im Freiraum zwischen den Kegelscheibenpaaren zumindest eine Dämpfervorrichtung vorgesehen. Eine solche Dämpfervorrichtung ist an dem Zugtrum und/oder an dem Schubtrum des Umschlingungsmittels anordenbar und dient zur Führung und damit zur Einschränkung von Schwingungen des Umschlingungsmittels. Eine solche Dämpfervorrichtung ist schwerpunktmäßig hinsichtlich einer akustikeffizienten
Zugmittelführung (Umschlingungsmittelführung) auszulegen. Dabei sind die Länge der anliegenden (Gleit-) Fläche zum Führen des Umschlingungsmittels und die Steifigkeit der Dämpfervorrichtung entscheidende Einflussfaktoren. Eine Dämpfervorrichtung ist
beispielsweise als Gleitschuh beziehungsweise als Gleitführung mit lediglich einseitiger, meist bauraumbedingt (transversal zu dem Umschlingungsmittel) innenseitiger, also zwischen den beiden Trumen angeordneter, Gleitfläche ausgeführt. Alternativ ist die Dämpfervorrichtung als Gleitschiene mit beidseitiger Gleitfläche, also sowohl außenseitiger, also außerhalb des gebildeten Umschlingungskreises, als auch innenseitiger Gleitfläche zu dem betreffenden Trum des Umschlingungsmittels ausgebildet. Eine Gleitfläche wird auch als Anliegefläche oder Führungsfläche bezeichnet. Bei einer Gleitschiene werden die beiden einander transversal gegenüberliegenden Gleitflächen gemeinsam als Führungskanal oder Gleitkanal bezeichnet.
Die Dämpfervorrichtung ist mittels einer Schwenkmittelaufnahme auf einem Schwenkmittel mit einer Schwenkachse gelagert, wodurch ein Verschwenken der Dämpfervorrichtung um die Schwenkachse ermöglicht ist. In einigen Anwendungen ist die Dämpfervorrichtung zudem transversal bewegbar, sodass die Dämpfervorrichtung einer (steileren Oval-) Kurve folgt, welche von einer Kreisbahn um die Schwenkachse abweicht. Die Schwenkachse bildet also das Zentrum eines (zweidimensionalen) Polarkoordinatensystems, wobei die (reine)
Schwenkbewegung also der Änderung des Polarwinkels und die Transversalbewegung der Änderung des Polarradius entspricht. Diese die Schwenkbewegung überlagernde, also superponierte, translatorische Bewegung wird im Folgenden der Übersichtlichkeit halber außer Acht gelassen und unter dem Begriff Schwenkbewegung zusammengefasst. Die Schwenkachse ist quer zu der Laufrichtung des Umschlingungsmittels, also axial,
ausgerichtet. Damit ist sichergestellt, dass beim Verstellen der Wirkkreise (Laufradien) des Umschlingungsgetriebes die Dämpfervorrichtung der daraus resultierenden neuen
(tangentialen) Ausrichtung des Umschlingungsmittels geführt folgen kann.
Dämpfereinrichtungen bestehen zurzeit aus Kunststoff, zum Beispiel einem reibungsarmen Polyamid. Infolge eines betriebsbedingten Temperaturanstiegs im Umschlingungsgetriebe sinkt die Steifigkeit der Gleitschiene derart stark, dass das Spiel zum Umschlingungsmittel steigt. Dieser Effekt hat einen negativen Einfluss auf die Dämpfungseigenschaften der Gleitschiene und damit eine steigende Geräuschemission des Umschlingungsgetriebes zur Folge.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die
erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die
Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende
Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinrichtung für ein Umschlingungsmittel eines
Umschlingungsgetriebes, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
zumindest eine Gleitfläche;
eine Lagerfläche für ein Schwenkmittel; und
zumindest einen Trägerkörper,
wobei die zumindest eine Gleitfläche und die Lagerfläche jeweils einen Teil einer Oberfläche des zumindest einen Trägerkörpers bilden.
Die Dämpfereinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass einzig der zumindest eine Trägerkörper aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet ist. Es wird im Folgenden auf die genannten mitbewegten Raumrichtungen Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, transversale Richtung oder
Laufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
Die Dämpfereinrichtung ist gemäß dem Stand der Technik zum Führen beziehungsweise Dämpfen eines Umschlingungsmittels beziehungsweise zumindest eines Trums eines Umschlingungsmittels eines Umschlingungsgetriebes eingerichtet. Das Umschlingungsmittel und das Umschlingungsgetriebe sind beispielsweise vorbekannt ausgeführt. Das
Umschlingungsmittel ist beispielsweise eine Laschenkette mit Wiegedruckstücken in einem Zugmitteltrieb oder ein Schubgliederband in einem Schubgliedertrieb.
Die Dämpfereinrichtung umfasst zumindest eine Gleitfläche, welche zum Anliegen an dem Umschlingungsmittel in einem als Trum ausgeformten Bereich eingerichtet ist. Ausgeführt als Gleitführung ist eine einzige, beispielsweise transversal innere, Gleitfläche vorgesehen.
Ausgeführt als Gleitschiene ist ein Paar von Gleitflächen als Gleitkanal transversal beidseitig des zu führenden Trums des Umschlingungsmittels vorgesehen. Damit die zumindest eine Gleitfläche entsprechend der (Soll-) Ausrichtung des zu führenden Trums nachführbar ist, ist eine Lagerfläche für ein die Dämpfereinrichtung aufnehmendes Schwenkmittel vorgesehen. Das Schwenkmittel ist oftmals als stehendes Bauteil, beispielsweise als Rohr, ausgeführt und zwischen der Lagerfläche und dem Schwenkmittel findet eine Relativbewegung statt, wenn die Dämpfereinrichtung der geänderten Ausrichtung des Trums folgt. Das Schwenkmittel lagert die Dämpfereinrichtung schwenkbar und in einer Ausführungsform zusätzlich zumindest einseitig, bevorzugt beidseitig, axial. In einer Ausführungsform ist die Lagerfläche (zusätzlich) zum axialen Abstützen an einem weiteren Bauteil, beispielsweise dem Getriebegehäuse des Umschlingungsgetriebes eingerichtet.
Sowohl an der Lagerfläche als auch an der zumindest einen Gleitfläche ist eine geringe Reibkraft erwünscht. Daher sind vorbekannte Dämpfereinrichtungen aus einem
reibungsarmen Werkstoff gefertigt, beispielsweise einem Polyamid. Der zumindest eine Trägerkörper ist hinsichtlich Masse und Volumen-Ausdehnung der Hauptbestandteil der Dämpfereinrichtung. Dieser umfasst die Aufgabe des Haltens der zumindest einen Gleitfläche und der Lagerfläche in der geometrisch gewünschten Lage sowie damit einhergehend die Versteifung der Dämpfereinrichtung. Der zumindest eine Trägerkörper weist in einer Ausführungsform dazu weitere separate Elemente auf, beispielsweise einen Versteifungskern, eine Versteifungsklammer, sowie Rippen und Stege. Bevorzugt ist ein solcher Trägerkörper einstückig mittels eines einzigen formgebenden Verfahrens, besonders bevorzugt ohne separate vorgefertigte Einsätze gebildet. Dadurch wird die Herstellung einfacher und kostengünstiger.
Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft, die Dämpfereinrichtung mehrteilig, beispielsweise zweiteilig, auszuführen, beispielsweise für eine einfache Montierbarkeit in einem
Umschlingungsgetriebe. Dann sind zwei oder mehr separate Trägerkörper vorgesehen, welche miteinander mechanisch, beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise als 1-Klick-Schiene, miteinander verbunden sind. In einer bevorzugten
Ausführungsform sind zwei Trägerkörper vorgesehen, welche jeweils baugleich hinsichtlich der zumindest einen Gleitfläche und der Lagerfläche, oder insgesamt identisch ausgeführt.
Die beiden Trägerkörper weisen bevorzugt jeweils einen, beispielsweise gleichen, Anteil der jeweiligen Gleitfläche und/oder der Lagerfläche auf. Diese Flächen sind als Teil einer
Oberfläche des zumindest einen Trägerkörpers gebildet. Diese Flächen nehmen also hinsichtlich der Masse und der Volumen-Ausdehnung nur einen geringen Bestandteil der Dämpfereinrichtung ein. Beispielsweise sind die Flächen mit einer gerade so dicken Schicht von dem Trägerkörper abgesetzt, dass eben dort zuverlässig eine gewünschte
Oberflächeneigenschaft gebildet ist.
Die Dämpfereinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass einzig der zumindest eine Trägerkörper aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet ist.
Der Einsatz eines Verbund-verstärkten Kunststoffs als Werkstoff für den Trägerkörper hat eine Vielzahl von Vorteilen. Jedoch bringt ein Verbund-verstärkter Kunststoff einen gravierenden Nachteil mit sich, nämlich dass ein geeignetes Verbund-Verstärkungsmittel auf ein
Schwenkmittel und für ein Umschlingungsmittel bei einer Relativbewegung abrasiv wirkt, womit das Spiel über die Lebensdauer zunimmt. Damit ist die Schwenkbewegung und/oder die Dämpfungswirkung der Dämpfereinrichtung beeinträchtigt.
Es muss also dafür gesorgt sein, dass das Umschlingungsmittel und das Schwenkmittel über die Lebensdauer mit dem Verbund-Verstärkungsmittel nicht in direkten Kontakt kommen, also vor diesem geschützt ist. Dazu sind die Flächen als Verbund-verstärkungsmittelfreie
Oberflächen beziehungsweise Außenschichten des betreffenden Teils der Oberfläche des zumindest einen Trägerkörpers gebildet. Dies ist beispielsweise dadurch erreicht, dass das Verbund-Verstärkungsmittel im final verfestigten Zustand mit einem vorbestimmten
Minimalabstand zu der Oberfläche angeordnet ist.
In einer Ausführungsform weist das Verbund-Verstärkungsmittel in dem die Matrix bildenden Kunststoff des zumindest einen Trägerkörpers zumindest eine der folgenden Formen auf: kurze Fasern (kürzer als etwa 1 mm [ein Millimeter]) oder lange Fasern (länger als etwa 1 mm [ein Millimeter]), wobei lange Fasern in einer Ausführungsform aus endlosbandmaterial, beispielsweise als Rovings, gebildet sind und dann im Einsatz eine Lägen von bis zu einem Mehrfachen der Bauteilausdehnung aufweisen;
Kugeln;
textile, nicht-getränkte (nicht-imprägnierte) oder imprägnierte aber nicht final verfestigte, Halbzeuge, welche in einem späteren Schritt in die Matrix eingebettet und mittels dieser oder (etwa) gleichzeitig mit dieser Matrix final verfestigt werden;
Matte und/oder Vlies, also maschenbildendes oder ungerichtetes Fasermaterial;
Gewebe, Gelege und/oder Geflechte, also maschenfreies (oder gerichtetes)
Fasermaterial; und
Gestricke, ebenfalls maschenfreies (oder gerichtetes) Fasermaterial.
Das Verbund-Verstärkungsmittel ist beispielsweise aus zumindest einem der folgenden Werkstoffe gebildet:
Kohlenstoff, beispielsweise als sogenannte Kohlefaser in einer Kunststoffmatrix als CFK [Karbonfaser-verstärkter Kunststoff];
Glas, beispielsweise als Glasfaser in einer Kunststoffmatrix als GFK
[Glasfaser-verstärkter Kunststoff] und/oder als Glaskugel(n); und
Aramid, beispielsweise als Aramidfaser in einer Kunststoffmatrix.
Das Verbund-Verstärkungsmittel weist somit keine belastbare oder keine Form auf und ist erst nach Einbindung in den die Matrix bildenden Kunststoff des zumindest einen Trägerkörpers zum Aufnehmen von Kräften eingerichtet.
Vorteile eines Trägerkörpers aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff sind unter anderem: eine Erhöhung der Steifigkeit;
eine Verringerung der Temperaturabhängigkeit der Kanalhöhe bei einer Gleitschiene, also dem Abstand zwischen den paarigen Gleitflächen einer Gleitschiene; und eine Verringerung der Dauer, um ein Spritzwerkzeug zum Serienzustand zu bringen, weil die Schrumpfung infolge des verringerten Volumens von (Matrix-) Kunststoff abnimmt und/oder zudem an kritischen Stellen mittels geeigneter Positionierung des Verbund-Verstärkungsmittels eine Schrumpfung infolge von Kapillareffekten
(beispielsweise Fasertränkung) bei dem Verbund-Verstärkungsmittel verringert ist; und eine erhöhte Formstabilität während Serienfertigung.
Es sei darauf hingewiesen, dass die separaten Schichten in einer Ausführungsform jeweils zueinander verschieden sind, beispielsweise die Gleitflächen und die Lagerfläche
unterschiedliche Materialien und/oder Oberflächeneigenschaften aufweisen. Für einen reduzierten Fertigungsaufwand sind alle separaten Schichten mit dem gleichen Werkstoff und/oder mit der gleichen Verbindungsart mit dem Trägerkörper verbunden.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung
vorgeschlagen, dass der zumindest eine Trägerkörper aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet ist,
wobei die zumindest eine Gleitfläche und/oder die Lagerfläche aus jeweils einer separaten Schicht gebildet sind.
Gemäß dieser Ausführungsform ist einzig der Trägerkörper aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet, während die betreffende Gleitfläche(n) und/oder die Lagerfläche aus einer separaten Schicht gebildet sind. Die betreffende Gleitfläche und/oder Lagerfläche weisen dabei von dem Trägerkörper abweichende Materialeigenschaften und/oder
Oberflächeneigenschaften auf. Beispielsweise ist die Härte der separaten Schicht im
Vergleich zu dem Trägerkörper herabgesetzt, sodass über die Lebensdauer der
Dämpfereinrichtung und/oder des Umschlingungsmittels der Verschleiß in einem
vorbestimmten Rahmen bleibt, bevorzugt kein oder nur ein vernachlässigbarer Verschleiß an dem Umschlingungsmittel auftritt.
Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest eine der separaten Schichten
Verbund- verstärkungsmittelfrei gebildet. Damit ist sichergestellt, dass kein
Verbund-Verstärkungsmittel aus der Oberfläche der betreffenden Gleitfläche(n) und/oder Lagerfläche herausragt und so kein Verbund-Verstärkungsmittel in unmittelbaren Kontakt mit dem zu führenden Trum kommt. Zudem wird bei einer Beschädigung der betreffenden separaten Schicht auch kein Verbund-Verstärkungsmittel hin zu dem Trum freigelegt.
Verbund-verstärkungsmittelfrei bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schicht frei von Fasern, Kugeln und Partikeln ist, zumindest solchen Verbund-Verstärkungsmitteln, welche eine größere Härte als der sie einbettende Kunststoff [Matrix] aufweisen. Damit ist
sichergestellt, dass die Härte von der Schicht nicht größer ist, als die des eingesetzten Matrix- Kunststoffes. Als Verbund-Verstärkungsmittel sind hier aber nicht Zusatzstoffe gemeint, beispielsweise (kleine) Partikel und/oder eingebettete oder eingebundene Kunststoffe.
Zusatzstoffe verändern in der Regel zwar die Gesamteigenschaften des Kunststoffes der betreffenden Schicht gegenüber einem reinen Kunststoff, aber nicht makroskopisch punktuell. Durch sich in der Oberfläche befindende Zusatzstoffe und durch Beschädigung verändert sich die Härte beziehungsweise die Abriebwirkung auf das zu führende Trum also nicht. Die Zusatzstoffe sind also derart ausgewählt, dass sie, zumindest nahezu, homogen eingebettet oder eingebunden sind und mit der gewünschten Abriebeigenschaft kompatibel sind. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es Oberflächeneigenschaften mit geringer Reibung und gleichzeitig hoher Härte, sowie Oberflächeneigenschaften mit geringer Härte und hoher Reibung gibt.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung
vorgeschlagen, dass die jeweilige separate Schicht mittels eines der folgenden Verfahren erzeugt ist:
als ein Schritt eines Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahrenes, wobei in einer gemeinsamen Spritzgussform in einem anderen Schritt der zumindest eine
Trägerkörper erzeugt ist;
als Beschichtung auf den zumindest einen gebildeten Trägerkörper; und
als separates Bauteil, welches mit dem zumindest einen Trägerkörper mechanisch verbunden ist.
Beispielsweise für (zumindest) eine bereichsweise aufgebrachte separate Schicht ist ein Mehr-Komponenten-Spritgussverfahren vorteilhaft, beispielsweise ein 2K-Spritzgussverfahren [Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren], weil hiermit eine Dämpfereinrichtung
beziehungsweise eine Hälfte einer Dämpfereinrichtung schnell und mit nur einem einzigen Spritzgusswerkzeug [Matrize oder Spritzgussform] herstellbar ist. Bei einem
2K-Spritzgussverfahren sind zwei Extruder vorgesehen, welche das thermoplastische
Material, beispielsweise bereits mit einem Verbund-Verstärkungsmittel versehen, zeitversetzt oder gleichzeitig in die Spritzgussform einspritzen. Beispielsweise wird die zumindest eine separate Schicht bereichsweise eingespritzt und anschließend der Trägerkörper mit dem Verbund-Verstärkungsmittel eingespritzt. Alternativ ist die Reihenfolge umgekehrt oder das Einspritzen der unterschiedlichen Werkstoffe zeitlich überschneidend ausgeführt. In einer Ausführungsform ist zumindest ein weiterer Werkstoff in einem anderen Bereich erwünscht, sodass dafür noch in einer entsprechenden Anzahl weitere Extruder vorgesehen sind. Gemäß einer Ausführungsform ist in dem zuvor gebildeten T rägerkörper zumindest ein Einspritzkanal oder Eingusskanal gebildet, durch welchen hindurch das Material für zumindest eine der separaten Schichten eingegeben wird beziehungsweise worden ist.
Für einige Anwendungen ist es vorteilhaft, den gesamten Trägerkörper mit einer Beschichtung zu versehen. Dann ist es beispielsweise vorteilhaft, den vorgefertigten Trägerkörper in einem Tauchbad zu beschichten, beispielsweise galvanisch, oder zu besprühen.
In einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, den Trägerkörper und die zumindest eine separate Schicht als vorgefertigte Bauteile bereitzustellen, welche in einem nachfolgenden
Fertigungsschritt miteinander verbunden werden. Beispielsweise ist die Schicht als
Scheibenmaterial vorgehalten. Das Schicht-Bauteil ist beispielsweise kraftschlüssig, beispielsweise genietet, oder stoffschlüssig, beispielsweise geschweißt oder geklebt, mit dem Trägerkörper verbunden. Bei einer Vernietung sind bevorzugt die Niete außerhalb der Gleitfläche(n) und/oder Lagerfläche, beispielsweise über Eck, angeordnet. In einer
Ausführungsform weist das Schichtbauteil Verbindeelemente auf, welche formschlüssig mit dem Trägerkörper verbindbar sind, beispielsweise aufklickbar. In einer Ausführungsform ist eine entsprechende Dämpfereinrichtung derart mehrteilig ausgeführt, dass zwei oder mehr Trägerkörper vorgesehen sind und ein Bauteil für zumindest eine separate Schicht für jeweils alle Trägerkörper vorgesehen ist, beispielsweise diese miteinander verbindet. Beispielsweise ist eine Schicht der inneren Gleitfläche aus einem einzigen separaten Bauteil gebildet, welches mit zwei Trägerkörpern verbunden ist beziehungsweise die beiden Trägerkörper miteinander verbindet.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung
vorgeschlagen, dass die separate Schicht aus einem reibungsarmen, bevorzugt
selbstschmierenden, Material gebildet ist,
Die separate Schicht ist reibungsarm ausgeführt, sodass eine gute Dämpfung, also ein enges Anliegen an dem zu führenden Trum, bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad möglich ist. Dies ist in einer Ausführungsform mittels Eigenschmierung, beispielsweise mittels PTFE
[Polytetrafluorethylen], erreicht. Alternativ oder zusätzlich ist eine geringe Rauigkeit gebildet, beispielsweise mittels einem PA [Polyamid], wobei ein Polyamid zudem mit einer geeigneten geringen Oberflächenhärte ausführbar ist. Gemäß einer Ausführungsform weist die separate Schicht eine dem Verschleißabrieb über eine vorbestimmte Lebensdauer entsprechende Dicke aufweist. Für eine gewünschte
Lebensdauer kann nach Belastungsmodellen und Versuchen oder Berechnungen festgestellt werden, wie groß ein maximaler Abrieb über eine Lebensdauer ist, wenn diese betriebsgemäß belastet wird. Die Schicht wird dann mit einer entsprechenden Dicke, bevorzugt Lageabhängig unterschiedlicher Dicke, ausgeführt, wobei in einer Ausführungsform zudem ein
Sicherheitsaufschlag vorgesehen wird. In einer Ausführungsform des Trägerkörpers ist davon auszugehen, dass das Verbund-Verstärkungsmittel nicht unmittelbar an die Oberfläche des Trägerkörpers grenzt, sodass auf einen Sicherheitsaufschlag verzichtet werden kann, weil der Trägerkörper mit hoher Wahrscheinlichkeit oder Fertigungstechnisch sichergestellt einen solchen übermäßigen Abrieb soweit abfangen kann, dass Verbund-Verstärkungsmittel über die Lebensdauer (oder eine um den Sicherheitsaufschlag verlängerte Lebensdauer) nicht mit dem zu führenden Trum in unmittelbaren Kontakt kommt.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung
vorgeschlagen, dass der Verbund-verstärkte Kunststoff zumindest eines der folgenden Verbund-Verstärkungsmittel enthält:
Kurzfasermaterial, bevorzugt mit einem Verbund-verstärkten Granulat aus einem thermoplastischen Kunststoff für einen Spritzgussverfahren;
Langfasermaterial, bevorzugt mit einem Verbund-verstärkten Prepreg aus einem duroplastischen Kunststoff für ein thermisches Formungsverfahren; und
Kugelmaterial.
Kurzfasermaterial hat den Vorteil, dass es einen konventionellen Fertigungsprozess nicht so wesentlich beeinflusst, dass dieser abgeändert werden muss. Beispielsweise ist
Kurzfasermaterial in ein Spritzgussverfahren einbindbar, wobei beispielsweise ein
thermoplastisches Granulat mit Kurzfasermaterial versehen ist.
Langfasermaterial hat den Vorteil, dass besonders große Versteifungseffekte erzielbar sind. Dies ist vor allem bei gut bekannten unidirektionalen und/oder bidirektionalen Lastfällen vorteilhaft, wenn die Langfasern entsprechend dem Lastfall ausgerichtet sind, sodass sie dann auf Zug belastet sind. Langfasermaterial lässt sich besonders gut industriell als Prepreg verarbeiten. Als Prepreg sind dabei nicht nur mit einem Duroplast, beispielsweise einem Epoxidharz, getränkte Fasermatten, sondern auch und zwar besonders vorteilhaft
Vorformlinge, beispielsweise BMC [engl.: Bulk Molding Compound], umfasst, welche in einem thermischen Prozess die Endform erhalten und vernetzt werden. Als Prepreg sind aber auch Organobleche geeignet, bei welchen in der Regel Kurzfasern in einer thermoplastischen Matrix eingebunden sind.
Zusätzlich oder alternativ eignet sich Kugelmaterial, sodass die Masse des Trägerkörpers bei gleicher oder nur vernachlässigbar verringerter Steifigkeit verringerbar ist.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung
vorgeschlagen, dass in zumindest einem vorbestimmten Bereich des Trägerkörpers mit einer geringen Anzahl von Hauptlastrichtungen, bevorzugt mit unidirektionaler und/oder bidirektionaler Hauptlastrichtung, zumindest eine Langfaser und/oder zumindest eine maschenfreie Fasermatte entsprechend der zumindest einen Hauptlastrichtung ausgerichtet eingesetzt sind.
Die zumindest eine Langfaser oder die maschenfreie (oder gerichtete) Fasermatte wird in einer Ausführungsform vor einem Einspritzen beziehungsweise Eingießen des Kunststoffes in die Spritzgussform koordiniert, also lastabhängig ausgerichtet, eingelegt. Anschließend wird der Kunststoff eingespritzt. Bevorzugt ist die zumindest eine Langfaser oder die Fasermatte noch nicht getränkt, beispielsweise in die Spritzgussform lose eingelegt oder zumindest stellenweise eingeklebt.
Alternativ ist die zumindest eine Langfaser oder die maschenfreie (oder gerichtete)
Fasermatte erst nachträglich aufgebracht, nachdem ein Halbzeug-Trägerkörper gebildet ist, wobei bevorzugt die zumindest eine separate Schicht bereits auf den Halbzeug-Trägerkörper aufgebracht ist.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Bereiche als vorgefertigtes Halbzeug in einer Spritzgussform eingelegt und werden anschließend den Trägerkörper bildend von einem thermoplastischen Kunststoff umspritzt beziehungsweise von einem Duroplast umgossen.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Spritzgussverfahren zum Herstellen einer
Dämpfereinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei das Spritzgussverfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a. Bereitstellen einer Spritzgussform;
b. in den vorbestimmten Bereichen, Einlegen von Langfasern und/oder maschenfreie Fasermatten in die Spritzgussform;
c. Einspritzen eines Kunststoffs; und
d. Entformen der fertiggestellten Dämpfereinrichtung. Das hier vorgeschlagene Verfahren ist beispielsweise gemäß einer Ausführungsform nach der vorhergehenden Beschreibung ausgeführt, sodass auf die entsprechende Beschreibung verwiesen wird. Die Spritzgussform ist beispielsweise für eine hohe Stückzahl und/oder Fertigungsgenauigkeit aus einem Metall gebildet, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium.
Die Spritzgussform ist bevorzugt ohne Einschlüsse, also ohne verlorene Form ausgebildet.
Die Spritzgussform ist zum Halten von in Schritt b. eingelegten Langfasern und/oder maschenfreien (oder gerichteten) Fasermatten eingerichtet, beispielsweise mittels eines formschlüssigen Einlegebereichs, Magnete oder Klebestellen, mittels welcher das
Einlegematerial sicher positioniert gehalten ist.
Für eine Dämpfereinrichtung mit zwei Trägerkörpern ist bevorzugt eine einzige Spritzgussform einsetzbar, also werden für eine Dämpfereinrichtung zwei identische Trägerkörper gebildet, welche im Einsatz, bevorzugt formschlüssig, miteinander verbunden sind.
Die Spritzgussform ist bevorzugt derart ausgeführt, dass der Trägerkörper zumindest nach einem Abkühlen, bevorzugt noch heiß, leicht entnehmbar ist. In einer Ausführungsform ist die Spritzgussform zwangsgekühlt ausgeführt.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Spritzgussverfahrens
vorgeschlagen, dass das Einspritzen in Schritt c. ein Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahren ist, bei welchem die zumindest eine Gleitfläche und/oder die Lagerfläche von einem
Verbund-verstärkungsmittelfreien Granulat und der Trägerkörper von einem
Verbund-verstärkten Granulat gespritzt ist.
Bei dieser Ausführungsform ist der Spritzgussform in Schritt d. die fertiggestellte
Dämpfereinrichtung beziehungsweise eine fertiggestellte Hälfte der Dämpfereinrichtung entnehmbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fertigungsverfahren zum Herstellen einer
Dämpfereinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung
vorgeschlagen, wobei zumindest ein Trägerkörper erzeugt wird und das Fertigungsverfahren anschließend zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:
i. Aufbringen zumindest einer der separaten Schichten; und
ii. in vorbestimmten Bereichen, Aufbringen von Langfasern und/oder maschenfreien
Fasermatten, welche entsprechend den Hauptlastrichtungen ausgerichtet sind. Auch das hier vorgeschlagene Verfahren ist beispielsweise gemäß einer Ausführungsform nach der vorhergehenden Beschreibung ausgeführt, sodass auf die entsprechende
Beschreibung verwiesen wird.
Bei diesem Fertigungsverfahren werden die zumindest eine separate Schicht, die Langfasern und/oder die maschenfreien (oder gerichteten) Fasermatten erst nach Fertigstellung des Trägerkörpers aufgebracht. In einer Ausführungsform werden zunächst die separaten Schichten aufgebracht, beispielsweise in einem Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahren, beispielsweise wie vorhergehend beschrieben, wobei bevorzugt hierbei keine Langfasern und keine Fasermatten in die Spritzgussform eingebracht wurden. Anschließend werden die Langfasern und/oder die maschenfreien (oder gerichteten) Fasermatten in vorbestimmten Bereichen nach obiger Beschreibung aufgebracht.
In einer Alternativen Ausführungsform wird der Trägerkörper aus einem Vorformling, beispielsweise einem BMC, gebildet. Anschließend werden die zumindest eine separate Schicht, die Langfasern und/oder die maschenfreien (oder gerichteten) Fasermatten aufgebracht.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fertigungsverfahrens vorgeschlagen, dass die in Schritt i. aufzubringende separate Schicht mittels
Tauchbeschichten gebildet wird.
Bei dieser Ausführungsform wird die zumindest eine separate Schicht als Tauchbeschichtung aufgebracht. Bevorzugt sind die Langfasern und/oder maschenfreien Fasermatten in den vorbestimmten Bereichen bereits zuvor auf den Trägerkörper aufgebracht, und besonders bevorzugt mit dem Trägerkörper verfestigt verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Umschlingungsgetriebe für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
eine Getriebeeingangswelle mit einem ersten Kegelscheibenpaar;
eine Getriebeausgangswelle mit einem zweiten Kegelscheibenpaar;
ein Umschlingungsmittel, mittels welchem das erste Kegelscheibenpaar mit dem zweiten Kegelscheibenpaar drehmomentübertragend verbunden ist;
zumindest eine Dämpfereinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die zumindest eine Dämpfereinrichtung zum Dämpfen des Umschlingungsmittels mit der zumindest einen Gleitfläche an dem
Umschlingungsmittel anliegt. Mit dem hier vorgeschlagenen Umschlingungsgetriebe ist ein Drehmoment von einer
Getriebeeingangswelle auf eine Getriebeausgangswelle, und umgekehrt, übersetzend beziehungsweise untersetzend übertragbar, wobei die Übertragung zumindest bereichsweise stufenlos einstellbar ist. Ein Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise wie eingangs dargestellt ausgeführt und die Dämpfervorrichtung erfüllt die eingangs erläuterte Aufgabe.
Die Komponenten des Umschlingungsgetriebes sind meist von einem Getriebegehäuse eingefasst und/oder gelagert. Beispielsweise ist das Schwenklager für die
Schwenkmittelaufnahme als Halterohr an dem Getriebegehäuse befestigt und/oder bewegbar gelagert. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle erstrecken sich von außerhalb in das Getriebegehäuse hinein und sind bevorzugt mittels Lagern an dem Getriebegehäuse abgestützt. Die Kegelscheibenpaare sind mittels des Getriebegehäuses eingehaust, und bevorzugt bildet das Getriebegehäuse das Widerlager für das axiale Betätigen der bewegbaren Kegelscheiben. Weiterhin bildet das Getriebegehäuse bevorzugt Anschlüsse zum Befestigen des Umschlingungsgetriebes und beispielsweise für die Versorgung mit hydraulischer Flüssigkeit. Das Getriebegehäuse weist dazu eine Vielzahl von
Randbedingungen auf und muss in einen vorgegebenen Bauraum passen. Aus diesem Zusammenspiel ergibt sich eine Innenwandung, welche die Form und Bewegung der
Komponenten beschränkt. Diese stellt gerade für die schwenkbare Dämpfervorrichtung die maßgebliche Begrenzung dar, sodass die Form zum Erreichen einer möglichst guten
Dämpfungseigenschaft anhand des Getriebegehäuses beziehungsweise dessen
Innenwandung konstruiert werden muss.
Das hier vorgeschlagene Umschlingungsgetriebe weist eine oder zwei Dämpfervorrichtungen auf, von denen zumindest eine Dämpfervorrichtung gemäß obiger Beschreibung eine besonders hohe Steifigkeit bei gleichzeitig geringer Verschleißwirkung an dem
Umschlingungsmittel und/oder dem Schwenkmittel aufweist. Dies ist mittels der zumindest einen separaten Schicht an zumindest einer der Gleitflächen beziehungsweise der
Lagerfläche erreicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Antriebsaggregat mit jeweils einer Abtriebswelle, zumindest einen Verbraucher und ein Umschlingungsgetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei zumindest eine der Abtriebswellen zum Drehmomentübertragen mittels des
Umschlingungsgetriebes mit dem zumindest einen Verbraucher mit veränderbarer
Übersetzung verbindbar ist. Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einem Antriebsaggregat, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrischen Maschine, bereitgestelltes und über ihre Antriebswelle, beispielsgemäß also die Verbrennerwelle und/oder die (elektrische) Rotorwelle, abgegebenes Drehmoment für eine Nutzung bedarfsgerecht zu übertragen, also unter Berücksichtigung der benötigten Drehzahl und des benötigten Drehmoments. Eine Nutzung ist beispielsweise ein elektrischer Generator zur Bereitstellung von elektrischer Energie oder die Übertragung eines Drehmoments auf ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs zu dessen Vortrieb.
Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen, ist die Verwendung des oben beschriebenen
Umschlingungsgetriebes besonders vorteilhaft, weil eine große Übersetzungsspreizung auf geringem Raum erreichbar ist sowie das Antriebsaggregat mit einem kleinen optimalen Drehzahlbereich betreibbar ist. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer Trägheitsenergie, von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten, welches dann in der obigen Definition ein Antriebsaggregat bildet, mittels des Umschlingungsgetriebes auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation (der elektrischen Speicherung von Bremsenergie) mit einem entsprechend eingerichteten Drehmomentübertragungsstrang umsetzbar. Weiterhin sind in einer
bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsaggregaten vorgesehen, welche in Reihe oder parallelgeschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind und deren Drehmoment mittels eines Umschlingungsgetriebes gemäß der obigen Beschreibung bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden kann. Ein Anwendungsbeispiel ist ein
Hybrid-Antriebsstrang, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine und eine
Verbrennungskraftmaschine.
Das hier vorgeschlagene Umschlingungsgetriebe ermöglicht den Einsatz einer den
vorhandenen Bauraum effizient ausnutzenden Dämpfervorrichtung, sodass sehr gute
Dämpfungseigenschaften aufgrund einer Steigerung der Steifigkeit erzielbar sind. Damit sind die Geräuschemissionen eines solchen Antriebsstrang reduziert. Damit ist auch der
Wirkungsgrad infolge einer Minderung der Schwingungen steigerbar. Mittels der zumindest einen separaten Schicht ist zugleich ein geringer Verschleiß an dem Umschlingungsmittel und/oder dem Schwenkmittel erreichbar und damit die Lebensdauer des
Umschlingungsgetriebes verlängerbar. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen teilweise das Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der radiale Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, ein Umschlingungsgetriebe kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz eines Umschlingungsgetriebes in motorisierten Zweirädern, für welche im Vergleich zu vorbekannten Zweirädern stets gesteigerte Leistung bei
gleichbleibendem Bauraum gefordert wird. Mit der Hybridisierung der Antriebsstränge verschärft sich diese Problemstellung auch für Hinterachsanordnungen, und auch hier sowohl in Längsanordnung als auch in Queranordnung der Antriebsmaschinen.
Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug mit dem oben beschriebenen Antriebsstrang wird eine geringe Geräuschemission erreicht, womit ein geringerer Aufwand hinsichtlich der Schalldämmung erforderlich ist. Damit ist ein geringerer Bauraumbedarf für das
Umschlingungsgetriebe erreicht. Zudem ist es möglich, alternativ oder ergänzend eine geringe Geräuschemission und eine lange Lebensdauer einzurichten.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen
Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte
Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
Fig. 1 : in perspektivischer Ansicht eine Hälfte einer Dämpfervorrichtung;
Fig. 2: in perspektivischer Ansicht einen T rägerkörper;
Fig. 3: in perspektivischer Ansicht eine Hälfte einer Dämpfervorrichtung mit Beschichtung;
Fig. 4: ein Umschlingungsgetriebe mit einem mittels Gleitschiene geführten Trum; und
Fig. 5: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Umschlingungsgetriebe.
In Fig. 1 ist (eine Hälfte) einer Dämpfervorrichtung 1 in perspektivischer Ansicht gezeigt, wobei bevorzugt die zweite Hälfte mit der gezeigten identisch gebildet ist. Dementsprechend bildet den Hautpanteil hinsichtlich des Volumens der erste Trägerkörper 8 (der ersten Hälfte) beziehungsweise der zweite Trägerkörper 9 (der zweiten Hälfte). Die gezeigte Dämpfervorrichtung 1 ist hier als Gleitschiene mit einer inneren Gleitfläche 4 und einer äußeren Gleitfläche 5 ausgeführt. In Laufrichtung 36 hinter der Dämpfervorrichtung 1 , also bei der Auslaufseite 40 ist ein (mitbewegtes) kartesisches Koordinatensystem dargestellt, wobei in der Darstellung die Transversalrichtung 37 senkrecht und die Axialrichtung 38 quer ausgerichtet ist. In Laufrichtung gegenüber ist die Einlaufseite 39 gezeigt. Unten in der Darstellung, also transversal innen, ist eine (Hälfte einer) Schwenkmittelaufnahme mit der Lagerfläche 6 zu erkennen, deren Funktion im Zusammenhang mit Fig. 4 klar wird. Die Lagerfläche 6 unterteilt sich dabei in eine Schwenk-Teillagerfläche 52 radial hin zu einem Schwenkmittel 7 (vergleiche Fig. 4) und eine Axial-Teillagerfläche 53 axial hin zu einer axialen Lagerfläche, beispielsweise einem Axialflansch eines Schwenkmittels 7. Die beiden Gleitflächen 4 und 5 setzen sich jeweils aus einem Anteil von beiden Hälften der Dämpfereinrichtung 1 zusammen. Die beiden Gleitflächen 4 und 5 sind mittels des Transversalsteg 10 mechanisch zueinander transversal beabstandet gehalten. Die innere Gleitfläche 4 ist von einer ersten separaten Schicht 11 und die äußere Gleitfläche 5 von einer zweiten separaten Schicht 12 gebildet. Die Lagerfläche 6 ist von einer dritten separaten Schicht 13 gebildet. Die erste separate Schicht 11 ist in ihrem Mittelteil, also außerhalb eines Einlaufs und eines Auslaufs, mit einer ersten Dicke 14 ausgeführt und ebenso ist die zweite separate Schicht 12 in ihrem Mittelteil, also außerhalb eines Einlaufs und eines Auslaufs, mit einer zweiten Dicke 15 ausgeführt. Weiterhin ist die Lagerfläche 6 zumindest im Bereich der Hauptbelastung mit einer dritten Dicke 16 ausgeführt, was hier pars-pro-toto an der Axial-Teillagerfläche 53 angezeigt ist. Unabhängig davon, beispielsweise auch in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und Fig. 3 vorgesehen, ist im ersten Bereich bei der Auslaufseite 40 rückseitig, also transversal innerhalb, der inneren Gleitfläche 4 ein vorbestimmter erster Bereich 17 und rückseitig, also transversal außerhalb, der äußeren Gleitfläche 5 ein vorbestimmter zweiter Bereich 18 mit einer Langfaserverstärkung, also beispielsweise Rovings oder einem Gestrick, verstärkt, und zwar gegen eine erste Hauptlastrichtung 20 beziehungsweise eine zweite Hauptlastrichtung 21 , welche einer Aufbiegebewegung um die Axialrichtung 38 und/oder um die Laufrichtung 36 entspricht. In einer Ausführungsform ist zusätzlich oder allein bei der Einlaufseite 39 eine entsprechende Verstärkung in vorbestimmten Bereichen vorgesehen. Weiterhin ist alternativ oder zusätzlich ein vorbestimmter dritter Bereich 19 mit einer gleichen oder andersartigen Langfaserverstärkung gegen eine Aufbiegebewegung um die Laufrichtung 36, also einer hier als Moment dargestellten dritten Hauptlastrichtung 22 versehen, also innenseitig des Transversal-Stegs 10.
In Fig. 2 ist ein Trägerkörper 8 oder 9 in ähnlicher Ausführungsform wie in Fig. 1 dargestellt gezeigt, wobei der Trägerkörper 8 oder 9 noch keine Gleitflächen und keine Lagerfläche und keine separaten Schichten aufweist. Zur Erläuterung wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Der gezeigte Trägerkörper 8, 9 ist beispielsweise einschrittig ohne Einlagekomponenten, beispielsweise aus einem BMC-Prepreg, gebildet.
In Fig. 3 ist nun die (Hälfte der) Dämpfereinrichtung 1 im Endzustand gezeigt, wobei hier nun eine (hier vollständig umschließende) Beschichtung 35 aufgebracht ist. Diese Beschichtung bildet die Gleitflächen 4 und 5, sowie die Lagerfläche 6 aus.
In Fig. 4 ist schematisch eine Dämpfervorrichtung 1 in einem Umschlingungsgetriebe 3 gezeigt, wobei ein erstes Trum 41 eines Umschlingungsmittels 2 mittels der
Dämpfervorrichtung 1 geführt und damit gedämpft ist. Das Umschlingungsmittel 2 verbindet drehmomentübertragend ein eingangsseitiges Kegelscheibenpaar 25 mit einem
ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar 26. An dem eingangsseitigen Kegelscheibenpaar 25, welches hier beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle 24 um eine eingangsseitige Rotationsachse 47 rotierbar drehmomentübertragend verbunden ist, liegt durch
entsprechende Beabstandung in Axialrichtung 38 (entspricht der Ausrichtung der
Rotationsachsen 47, 48) ein eingangsseitiger Wirkkreis 50 an, auf welchem das
Umschlingungsmittel 2 abläuft. An dem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar 26, welches hier beispielsweise mit einer Getriebeausgangswelle 27 um eine ausgangsseitige
Rotationsachse 48 rotierbar drehmomentübertragend verbunden ist, liegt durch
entsprechende Beabstandung in Axialrichtung 38 ein ausgangsseitiger Wirkkreis 51 an, auf welchem das Umschlingungsmittel 2 abläuft. Das (veränderbare) Verhältnis der beiden Wirkkreise 50, 51 und ergibt das Übersetzungsverhältnis zwischen der
Getriebeeingangswelle 24 und der Getriebeausgangswelle 27.
Zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren 25, 26 sind das erste (hier geführte) Trum 41 und das zweite Trum 42 in idealer tangentialer Ausrichtung dargestellt, sodass sich die dazu parallele Ausrichtung der Laufrichtung 36 einstellt. Die hier dargestellte
Transversalrichtung 37 ist senkrecht zu der Laufrichtung 36 und senkrecht zu der
Axialrichtung 38 als dritte Raumachse definiert, wobei dies als ein (wirkkreisabhängig) mitbewegtes Koordinatensystem zu verstehen ist. Daher gilt sowohl die dargestellte
Laufrichtung 36 als auch die Transversalrichtung 37 nur für die gezeigte (hier als Gleitschiene ausgeführte) Dämpfervorrichtung 1 und das erste Trum 41 , und zwar nur bei dem
dargestellten eingestellten eingangsseitigen Wirkkreis 50 und korrespondierenden
ausgangsseitigen Wirkkreis 51. Die als Gleitschiene ausgeführte Dämpfervorrichtung 1 liegt mit ihrer inneren Gleitfläche 4 und ihrer mittels des (rechten) Transversal-Stegs 10 damit verbundenen äußeren Gleitfläche 5 an dem ersten Trum 41 des Umschlingungsmittels 2 an. Damit die Gleitflächen 4, 5 der veränderlichen tangentialen Ausrichtung, also der Laufrichtung 36, bei Verändern der Wirkkreise 50, 51 und folgen können, ist die Lagerfläche 6 auf einem Schwenkmittel 7 mit einer Schwenkachse 43, beispielsweise ein konventionelles Halterohr, gelagert. Dadurch ist die Dämpfervorrichtung 1 um die Schwenkachse 43 verschwenkbar gelagert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel setzt die Schwenkbewegung sich aus einer Überlagerung einer reinen Winkelbewegung und einer transversalen Bewegung zusammen, sodass sich abweichend von einer Bewegung entlang einer Kreisbahn eine Bewegung entlang einer ovalen (steileren) Kurvenbahn einstellt.
Bei der beispielhaft gezeigten Umlaufrichtung 49 und bei Drehmomenteingang über die Getriebeeingangswelle 24 bildet die Dämpfervorrichtung 1 in der Darstellung links die
Einlaufseite 39 und rechts die Auslaufseite 40 aus. Das erste Trum 41 bildet bei einer Ausführung als Zugmitteltrieb dann das Lasttrum als Zugtrum und das zweite Trum 42 das Leertrum. Bei einer Ausführung des Umschlingungsmittels 2 als Schubgliederband ist unter ansonsten gleichen Bedingungen entweder das erste Trum 41 als Leertrum mittels der Dämpfervorrichtung 1 geführt oder das erste Trum 41 ist als Lasttrum und Schubtrum ausgeführt und:
die Umlaufrichtung 49 und die Laufrichtung 36 sind bei Drehmomenteingang über das eingangsseitige Kegelscheibenpaar 25 umgekehrt; oder
die Getriebeausgangswelle 27 und die Getriebeeingangswelle 24 sind vertauscht, sodass das ausgangsseitige Kegelscheibenpaar 26 den Drehmomenteingang bildet.
In Fig. 5 ist ein Antriebsstrang 23 in einem Kraftfahrzeug 32 mit seiner Motorachse 46 (optional) quer zur Längsachse 45 (optional) vor der Fahrerkabine 44 angeordnet. Hierbei ist das Umschlingungsgetriebe 3 eingangsseitig mit der Elektro-Abtriebswelle 30 des
Elektro-Antriebsaggregats 28 und mit der Verbrenner-Abtriebswelle 31 des
Elektro-Antriebsaggregats 29 verbunden. Von diesen Antriebsaggregaten 28, 29
beziehungsweise über deren Abtriebswellen 30, 31 wird gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten ein Drehmoment für den Antriebsstrang 23 abgegeben. Es ist aber auch ein
Drehmoment von zumindest einem der Antriebsaggregate 28, 29 aufnehmbar, beispielsweise mittels der Verbrennungskraftmaschine zum Motorbremsen und/oder mittels der elektrischen Antriebsmaschine zur Rekuperation von Bremsenergie. Ausgangsseitig ist das
Umschlingungsgetriebe 3 mit einem rein schematisch dargestellten Abtrieb verbunden, sodass hier ein linkes Antriebsrad 33 und ein rechtes Antriebsrad 34 (Verbraucher) mit einem Drehmoment von den Antriebsaggregaten 28, 29 mit veränderbarer Übersetzung versorgbar sind.
Mit der hier vorgeschlagenen Gleitschiene ist eine kostengünstige Fertigung bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und hoher erreichbarer Lebensdauer erreichbar.
Bezuqszeichenliste
Dämpfereinrichtung 32 Hybrid-Kraftfahrzeug
Umschlingungsmittel 33 linkes Antriebsrad
Umschlingungsgetriebe 34 rechtes Antriebsrad
innere Gleitfläche 35 Beschichtung
äußere Gleitfläche 36 Laufrichtung
Lagerfläche 37 Transversalrichtung
Schwenkmittel 38 Axialrichtung
erster T rägerkörper 39 Einlaufseite
zweiter T rägerkörper 40 Auslaufseite
Transversal-Steg 41 erstes Trum
erste Schicht 42 zweites T rum
zweite Schicht 43 Schwenkachse
dritte Schicht 44 Fahrerkabine
erste Dicke 45 Längsachse
zweite Dicke 46 Motorachse
dritte Dicke 47 eingangsseitige Rotationsachse erster Bereich 48 ausgangsseitige Rotationsachse zweiter Bereich 49 Umlaufrichtung
dritter Bereich 50 eingangsseitiger Wirkkreis erste Hauptlastrichtung 51 ausgangsseitiger Wirkkreis zweite Hauptlastrichtung 52 Schwenk-Teillagerfläche dritte Hauptlastrichtung 53 Axial-Teillagerfläche
Hybrid-Antriebsstrang
Getriebeeingangswelle
eingangsseitiges Kegelscheibenpaar
ausgangsseitiges Kegelscheibenpaar
Getriebeausgangswelle
Elektro-Antriebsaggregat
Verbrenner-Antriebsaggregat
Elektro-Abtriebswelle
Verbrenner-Abtriebswelle

Claims

Patentansprüche
1. Dämpfereinrichtung (1) für ein Umschlingungsmittel (2) eines
Umschlingungsgetriebes (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- zumindest eine Gleitfläche (4,5);
- eine Lagerfläche (6) für ein Schwenkmittel (7); und
- zumindest einen T rägerkörper (8,9),
wobei die zumindest eine Gleitfläche (4,5) und die Lagerfläche (6) jeweils einen Teil einer Oberfläche des zumindest einen Trägerkörpers (8,9) bilden,
dadurch gekennzeichnet, dass
einzig der zumindest eine Trägerkörper (8,9) aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet ist.
2. Dämpfereinrichtung (1) nach Anspruch 1 , wobei der zumindest eine Trägerkörper (8,9) aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet ist,
und wobei die zumindest eine Gleitfläche (4,5) und/oder die Lagerfläche (6) aus jeweils einer separaten Schicht (11 ,12,13) gebildet sind,
wobei bevorzugt zumindest eine der separaten Schichten (11 ,12,13)
Verbund-verstärkungsmittelfrei gebildet ist.
3. Dämpfereinrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die jeweilige separate Schicht (11 ,12,13) mittels eines der folgenden Verfahren erzeugt ist:
- als ein Schritt eines Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahrenes, wobei in einer gemeinsamen Spritzgussform in einem anderen Schritt der zumindest eine
Trägerkörper (8,9) erzeugt ist;
- als Beschichtung (35) auf den zumindest einen gebildeten Trägerkörper (8,9); und
- als separates Bauteil, welches mit dem zumindest einen Trägerkörper (8,9)
mechanisch verbunden ist.
4. Dämpfereinrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die separate Schicht (11 ,12,13) aus einem reibungsarmen, bevorzugt selbstschmierenden, Material gebildet ist, und wobei bevorzugt die separate Schicht (11 ,12,13) eine dem Verschleißabrieb über eine vorbestimmte Lebensdauer entsprechende Dicke (14,15,16) aufweist.
5. Dämpfereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Verbund-verstärkte Kunststoff zumindest eines der folgenden Verbund-Verstärkungsmittel enthält:
- Kurzfasermaterial, bevorzugt mit einem Verbund-verstärkten Granulat aus einem
thermoplastischen Kunststoff für einen Spritzgussverfahren;
- Langfasermaterial, bevorzugt mit einem Verbund-verstärkten Prepreg aus einem duroplastischen Kunststoff für ein thermisches Formungsverfahren; und
- Kugelmaterial.
6. Dämpfereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in zumindest einem vorbestimmten Bereich (17,18,19) des Trägerkörpers (8,9) mit einer geringen Anzahl von Hauptlastrichtungen (20,21 ,22), bevorzugt mit unidirektionaler und/oder bidirektionaler Hauptlastrichtung (20,21 ,22), zumindest eine Langfaser und/oder zumindest eine maschenfreie Fasermatte entsprechend der zumindest einen
Hauptlastrichtung (20,21 ,22) ausgerichtet eingesetzt sind.
7. Spritzgussverfahren zum Herstellen einer Dämpfereinrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das Spritzgussverfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
a. Bereitstellen einer Spritzgussform;
b. in den vorbestimmten Bereichen (17,18,19), Einlegen von Langfasern und/oder maschenfreie Fasermatten in die Spritzgussform;
c. Einspritzen eines Kunststoffs; und
d. Entformen der fertiggestellten Dämpfereinrichtung (1).
8. Spritzgussverfahren nach Anspruch 7, wobei das Einspritzen in Schritt c. ein
Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahren ist, bei welchem die zumindest eine
Gleitfläche (4,5) und/oder die Lagerfläche (6) von einem Verbund-verstärkungsmittelfreien Granulat und der Trägerkörper (8,9) von einem Verbund-verstärkten Granulat gespritzt ist.
9. Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Dämpfereinrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 2 bis 6, wobei zumindest ein Trägerkörper (8,9) erzeugt wird und das
Fertigungsverfahren anschließend zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:
i. Aufbringen zumindest einer der separaten Schichten (11 ,12,13); und
ii. in vorbestimmten Bereichen (17,18,19), Aufbringen von Langfasern und/oder
maschenfreien Fasermatten, welche entsprechend den Hauptlastrichtungen (20,21 ,22) ausgerichtet sind.
10. Fertigungsverfahren nach Anspruch 9, wobei die in Schritt i. aufzubringende separate Schicht (11 ,12,13) mittels Tauchbeschichten gebildet wird.
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