DE10051587A1 - Getriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, wie insbesondere ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer Vorrichtung zur Drehmomentüber­ tragung zwischen einer Welle und einem relativ zur Welle axial verschiebbar angeordneten, die Welle umgreifenden Ringteil, insbesondere zwischen einer Welle und einer Wegscheibe eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes.

Kegelscheibenumschlingungsgetriebe finden zunehmend Verwendung als automatische Getriebe zur kontinuierlich veränderliche Übersetzung in Kraft­ fahrzeugen. Solche Kegelscheibenumschlingungsgetriebe enthalten zwei in axialem Abstand voneinander befindliche Wellen, auf denen je ein Kegelschei­ benpaar angeordnet ist, zwischen denen zur Drehmomentübertragung ein Umschlingungsmittel umläuft. Eine Kegelscheibe jedes Kegelscheibenpaares ist mit der Welle starr verbunden; die andere, als Wegscheibe bezeichnete Kegelscheibe ist mit der Welle Drehmoment-übertragend, jedoch axial ver­ schiebbar verbunden. Durch gegensinnige Verstellung des axialen Abstandes zwischen den Kegelscheiben jedes Kegelscheibenpaares ist die Übersetzung des so aufgebauten Getriebes veränderbar.

Zur drehfesten und axial verschiebbaren Verbindung zwischen der Wegschei­ be und der zugehörigen Welle sind insbesondere bei naß laufenden Kegel­ scheibenumschlingungsgetrieben Steckverzahnungen und Kugelführungen bekannt. Bei trocken laufenden Kegelscheibenumschlingungsgetrieben ist eine einfache Blattfedermitnahme bekannt, die jedoch bei ihrer axialen Verstellung eine Verdrehung der Wegscheibe gegenüber der Welle hervorruft. Diese Ver­ drehung stellt zumindest bei schnellen Verstellvorgängen eine Zusatzbelastung für das Umschlingungsmittel dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Verbindung zwischen der axial relativ zur zugehörigen Welle verschiebbare, jedoch mög­ lichst drehfest mit der Welle zu verbindenden Wegscheibe und der Welle zu schaffen, bei der eine Axialverstellung ohne relative Verdrehung möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Erfindungsgemäß werden zwei Federringscheiben verwendet, die eine drehfe­ ste Verbindung zwischen dem Ringteil und der Welle bewirken, wobei durch die Elastizität der Federringscheiben jedoch eine axiale Verschiebbarkeit ge­ währleistet ist. Die Verbindungsstellen zwischen den Federringscheiben, die in Umfangsrichtung zwischen deren Befestigungsstellen an dem Ringteil bzw. der Welle liegen, wirken auf die jeweils benachbarten Bereiche bzw. Schenkel der Federringscheiben wie Scherengelenke. Eine mit einer axialen Verschiebung zwischen Ringteil und Welle einhergehende Verdrehung ist nicht möglich, da die Federringscheiben um den gesamten Umfang der Welle herum verlaufen und an jeweils zwei in Umfangsrichtung voneinander entfernten Stellen anein­ ander und mit dem Ringteil sowie der Welle verbunden sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist kostengünstig herstellbar und ermöglicht eine spielfreie Verbindung zwischen der Welle und dem Ringteil.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist für alle Arten von Anwendungen geeignet, bei denen zwi­ schen einer Welle und einem relativ zur Welle axial verschiebbar angeordne­ ten, die Welle umgreifenden Ringteil Drehmoment übertragen werden soll. Insbesondere eignet sich die Erfindung zum Einsatz in einem Kegelschei­ benumschlingungsgetriebe, anhand dessen sie nachfolgend unter Bezugnah­ me auf Zeichnungen beispielhaft erläutert wird.

Die Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt eines Kegelscheibenum­ schlingungsgetriebes, geschnitten in der Ebene I-I in Fig. 4,

Fig. 2 einen der Fig. 1 ähnlichen Längsschnitt, geschnitten in der Ebene II- II der Fig. 4,

Fig. 3 einen der Fig. 1 ähnlichen Längsschnitt, geschnitten in der Ebene III-III der Fig. 4,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Kegelscheibenum­ schlingungsgetriebes, geschnitten in der Ebene IV-IV der Fig. 1,

Fig. 5 einen Ausschnitt aus einer abgewickelten Darstellung von Feder­ ringscheiben,

Fig. 6 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht einer abgeänderten Ausführungs­ form,

Fig. 7 ein Schnitt eines Kegelscheibenpaares.

Gemäß Fig. 1 ist auf einer Welle 2 eines Kegelscheibenumschlingungsgetrie­ bes eine Kegelscheibe axial verschiebbar und ohne wesentliches radiales. Spiel angeordnet, die die Wegscheibe 4 eines Kegelscheibenpaares bildet, dessen andere, mit der Welle 2 starr verbundene Kegelscheibe nicht darge­ stellt ist.

Mit der Wegscheibe 4 ist ein Ringwandbauteil 6 starr verbunden, das einen mit der Achse der Welle 2 gleichachsigen zylindrischen Bereich 8 und einen radial verlaufenden Flanschbereich 10 aufweist.

Mit der Welle 2 ist ein Stützring 12 starr verbunden, der einen radial verlaufen­ den Flanschbereich 14 aufweist, der in einen zylindrischen Bereich 16 über­ geht. Weiter ist ein Wandbauteil 18 vorgesehen, das einen mit der Welle 2 starr verbundenen radial verlaufenden Flanschbereich 20 aufweist, der in ei­ nen Zylinderbereich 22 übergeht.

Zwischen dem Stützring 12, dem Wandbauteil 18 und dem Ringwandbauteil 6 ist eine Druckkammer 24 gebildet, durch deren Druckbeaufschlagung die axiale Verschiebung der Wegscheibe 4 relativ zur Welle 2 in an sich bekannter Weise erfolgt. Aufbau und Funktion eines Kegelscheibenumschlingungsgetrie­ bes sind an sich bekannt und werden daher nicht erläutert. Weitere in der An­ ordnung gemäß Fig. 1 vorhandene Kammern werden ebenfalls nicht erläutert, da sie für die Erfindung nicht wesentlich sind.

Innerhalb der Druckkammer 24 sind zwei, beispielsweise als Stanzteile aus Federblech gebildete Federringscheiben 26 und 28 angeordnet, über die die drehschlüssige Verbindung zwischen der Welle 2 und der Wegscheibe 4 er­ folgt.

Fig. 1 zeigt die Anordnung in einer Ebene, in der die beiden Federringscheiben 26 und 28 mittels eines Niets 30 aneinander befestigt sind.

Die obere Hälfte der Fig. 1 zeigt die Anordnung bei minimalem Volumen der Druckkammer 24. Die untere Hälfte zeigt die Anordnung bei maximalem Volu­ men der Druckkammer 24, d. h. gemäß der Figur nach links verschobener Wegscheibe 4, wobei die Federringscheiben 26 und 28 aufgespreizt sind bzw. einen vergrößerten Winkel miteinander bilden.

Die Darstellungen der Fig. 2 und 3 entsprechen denen der Fig. 1 und sind le­ diglich andere Schnittebenen. Fig. 2 zeigt die Befestigung der Federringschei­ be 26 an dem Wellenfesten Stützring 12 mittels eines Niets 32 und die Befe­ stigung der Federringscheibe 28 an dem Wegscheiben-festen Ringwandbauteil 6 mit eines Niets 34.

Die Darstellungen gemäß Fig. 3 zeigen die Anordnung in einer Schnittebene, in der die Federringscheiben 26 und 28 weder aneinander noch an anderen Bauteilen befestigt sind.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 in der Ebene IV- IV. In Fig. 4 sind die Schnittebenen der Fig. 1, 2 und 3 sichtbar.

Mit 36 sind die sich diametral gegenüberliegenden Verbindungsstellen be­ zeichnet, an denen die einander gleich ausgebildeten Federringscheiben 26 und 28 (nur die Federringscheibe 26 ist sichtbar) mittels der Nieten 30 mitein­ ander verbunden sind. Mit 38 sind die axial miteinander fluchtenden Befesti­ gungsstellen bezeichnet, an denen die eine Federringscheibe 26 mit dem Stützring 12 und die andere Federringscheibe 28 mit dem Ringwandbauteil 6 mittels der Nieten 32 und 34 befestigt sind.

Wie dargestellt, sind die Federringscheiben als insgesamt viereckige, vier­ schenklige Stanzteile aus Federstahlblech ausgebildet, deren Schenkel 40 zwischen den Verbindungsstellen 36 und den Befestigungsstellen 38 verlau­ fen. Die Schenkel 40 weisen in einem mittleren Bereich zwischen den Stellen 36 und 38 jeweils eine größte Breite auf und sind im Bereich neben den Stellen 36 und 38 mit geringerer Breite ausgebildet. Mit der beschriebenen Form wird erreicht, daß die Schenkel 40 bei Beanspruchung in Zugrichtung von einer Stelle 36 zu einer Stelle 38 nur wenig nachgeben, sich aber in axialer und in gewissem Ausmaß auch in radialer Richtung elastisch verformen können.

Fig. 5 zeigt die Federringscheiben 26 und 28 mit den Bauteilen 6 und 12 in abgewickelter Darstellung. Wie ersichtlich, bilden die Nieten 30 an den Verbin­ dungsstellen 36 jeweils eine Art Scherengelenk für die benachbarten Schenkel der Federringscheiben 26 und 28. Durch die Nietverbindungen sind die ge­ nannten Bauteile in Umfangsrichtung und in axialer Richtung spielfrei aneinan­ der befestigt, können sich jedoch gegenseitig verdrehen.

Wenn zwischen den Bauteilen 6 und 12 ein Drehmoment wirkt, wird je ein Arm bzw. ein Schenkel der scherenartigen Anordnung neben einer Verbindungs­ stelle 36 auf Zug und eine andere auf Druck beansprucht. Insgesamt ist ein Strebwerk gebildet, das keine Relativverdrehung zwischen den Bauteilen 6 und 12, d. h. zwischen der Welle 2 und der Wegscheibe 4 (Fig. 1) zuläßt.

Bei einer Abstandsveränderung zwischen den Bauteilen 6 und 12, d. h. einer Verschiebung der Wegscheibe 4 relativ zur Welle 2 muß sich, wenn die Länge der Schenkel 40 unverändert bleiben soll, die Verbindungsstelle radial biegen. Dies ist insbesondere durch die gezielte Elastizität der Schenkel 40 in deren den Verbindungsstellen 36 und den Befestigungsstellen 38 benachbarten Be­ reichen möglich.

Die in Art von Blattfedern wirkenden Federringscheiben 26 und 28 stellen somit eine Einrichtung dar, die die Welle 2 drehfest, aber axial verschiebbar mit der Wegscheibe 4 verbindet.

Vorteilhafterweise befinden sich die Verbindungsstellen 36 und die Befesti­ gungsstellen 38 etwa in gleichem Abstand von der Drehachse der Welle 2. Bei maximaler axialer Verschiebung zwischen Welle 2 und Wegscheibe 4 (z. B. Fig. 1, unten), wandert der Niet 30 bzw. die Verbindungsstelle 36 radial leicht nach innen, so daß sich ein radialer Versatz zwischen den Nieten 30 bzw. den Verbindungsstellen 36 und den Nieten 32 und 34 bzw. den Befestigungsstellen 38 ergibt, der zwischen den Fig. 1 und 2 mit "a" bezeichnet ist und beispiels­ weise weniger als 1 mm beträgt.

Die Relativstellung zwischen der Wegscheibe 4 und der Welle 2, bei der die Verbindungsstelle 36 und die Befestigungsstellen 38 auf gleichem Radius lie­ gen, kann ebenso wie die Steifigkeit der Federringscheiben 26 und 28 an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden, so daß beispielsweise die durch die Verformung der Federringscheiben 26 und 28 hervorgerufenen Kräfte in Ab­ hängigkeit von der axialen Verstellung zur Beeinflussung der in dem Kegel­ scheibenumschlingungsgetriebe vorhandenen Anpreß- und Verstellkräfte ge­ nutzt werden können.

Fig. 6 zeigt eine gegenüber Fig. 4 etwas abgeänderte Ausführungsform der Federringscheibe 26. Zur Erhöhung der Steifigkeit gegenüber in Längsrichtung der Schenkel 40 wirkenden Druckkräften ist die Federringscheibe an ihren Rändern abgekantet, so daß die Schenkel 40 im Querschnitt U-förmig sind.

Die beschriebene Anordnung kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Die Anzahl der Verbindungsstellen und Befestigungsstellen kann größer sein, so daß die Federringscheiben dann nicht insgesamt viereckig, sondern ent­ sprechend mehreckig ausgebildet sind. Die gezielten Elastizitäten können durch unterschiedliche Wandstärken, Profilierungen usw. erzielt werden. Die Federringscheiben müssen nicht zwingend einander gleich sein. Die Befesti­ gung bzw. Verbindung zwischen den Bauteilen an den Stellen 36 und 38 muß nicht über Nieten erfolgen, sondern kann auch durch Verschrauben oder fe­ derndes Einschnappen geschehen. Jede Federringscheibe kann aus mehre­ ren, übereinander angeordneten Blechteilen gebildet sein, die entsprechend den jeweiligen Erfordernissen bezüglich Schub- und Druckbeanspruchung sowie der Verformbarkeit in axialer und radialer Richtung ausgebildet sind.

Zur Vermeidung von Verkippungen oder Verdrehungen können die Verbin­ dungsstellen 36 zusätzlich geführt sein, wie in Fig. 7 dargestellt. Wie ersicht­ lich, ist der Niet 30 in axialer Richtung beidseitig durch Stifte 42 verlängert, die in Buchsen 44 radial beweglich, aber in Umfangsrichtung unbeweglich geführt sind, wobei eine der Buchsen 44 in den Stützring 12 eingesetzt ist und die andere Buchse 44 in das Ringwandbauteil 6 eingesetzt ist. Wie ein Vergleich zwischen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte der Fig. 7 zeigt, sind die Zapfen 42 innerhalb der Buchsen 44 in der Relativstellung zwischen Welle 2 und Wegscheibe 4 gemäß Fig. 7 unten im Vergleich zu der Stellung gemäß Fig. 7 oben radial einwärts verschoben. Es versteht sich, daß für die radiale Bewegbarkeit und Unbeweglichkeit in Umfangsrichtung der Verbindungsstellen 36 unterschiedliche mechanische Möglichkeiten bestehen, beispielsweise, indem die Bauteile 6 und 12 lediglich mit radial verlaufenden Führungsschlitzen versehen werden, in die entsprechende Stifte eingreifen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehmomentübertragung zwischen einer Welle und einem relativ zur Welle axial verschiebbar angeordneten, die Welle umgreifenden Ringteil, insbesondere zwischen einer Welle und einer Wegscheibe eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, enthaltend eine erste, die Welle umgreifende Federringscheibe, die an wenigstens zwei in Umfangsrichtung voneinander entfernten Stellen in Umfangsrichtung starr mit der Welle verbunden ist, und eine zweite, die Welle umgreifende Feder­ ringscheibe, die an wenigstens zwei in Umfangsrichtung voneinander entfern­ ten Stellen in Umfangsrichtung starr mit dem Ringteil verbunden ist, wobei die beiden Federringscheiben an in Umfangsrichtung zwischen ihren Befesti­ gungsstellen an der Welle und dem Ringteil liegenden Stellen in Umfangsrich­ tung starr miteinander verbunden sind.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkma­ lskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Tech­ nik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, be­ hält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu ver­ stehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elemen­ ten oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Drehmomentübertragung zwischen einer Welle und ei­ nem relativ zur Welle axial verschiebbar angeordneten, die Welle um­ greifenden Ringteil, insbesondere zwischen einer Welle und einer Weg­ scheibe eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, enthaltend eine erste, die Welle umgreifende Federringscheibe, die an wenigstens zwei in Umfangsrichtung voneinander entfernten Stellen in Umfangsrichtung starr mit der Welle verbunden ist, und eine zweite, die Welle umgreifende Fe­ derringscheibe, die an wenigstens zwei in Umfangsrichtung voneinander entfernten Stellen in Umfangsrichtung starr mit dem Ringteil verbunden ist, wobei die beiden Federringscheiben an in Umfangsrichtung zwischen ihren Befestigungsstellen an der Welle und dem Ringteil liegenden Stel­ len in Umfangsrichtung starr miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befesti­ gungsstellen der Federringscheiben an der Welle und dem Ringteil axial miteinander fluchten und in Umfangsrichtung gleiche Abstände aufweisen und daß die Verbindungsstellen der Federringscheiben die Umfangswin­ kel zwischen den Befestigungsstellen halbieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Abstände der Befestigungsstellen und der Verbindungsstellen von der Wellenachse etwa gleich groß sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringscheiben derart ausgebildet sind, daß sie zwischen den Befestigungsstellen und den Verbindungsstellen zugsteif und biegeweich bezüglich einer axialen und radialen Biegeachse sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringscheiben zwischen den Befestigungsstellen und den jeweils benachbarten Verbindungsstellen etwa geradlinig verlaufen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringscheiben aus Federblech gebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder­ blech zur Erhöhung der Drucksteifigkeit profiliert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federbleche in Bereichen um die Verbindungsstellen und Befestigungs­ stellen zur Erhöhung der Elastizität geschwächt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen zwischen den Federringscheiben radial be­ weglich und in Umfangsrichtung unbeweglich geführt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungen und/oder Verbindungen durch Vernieten, Ver­ schrauben oder federndes Einschnappen gebildet sind.