DE102009031794A1

DE102009031794A1 - Antriebsanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102009031794A1
Application number: DE102009031794A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Walter; Dirk Hofstetter
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-21
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2010-01-28
Also published as: DE112009002336A5; WO2010009698A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebswelle, an deren Endbereichen äußere Lager zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle in Bezug auf ein Getriebegehäuse angeordnet sind, wobei die Antriebswelle eine Ausnehmung aufweist, in der eine Verstellwelle verdrehbar anordenbar ist, bei deren Verdrehung Exzenterbauteile einer auf der Antriebswelle angeordneten Exzentereinrichtung stufenlos verstellbar sind. Die Antriebswelle weist in ihrem Bereich zwischen den äußeren Lagern wenigstens eine, drehfest mit ihr verbundene, zylindrische Lagerscheibe auf, an deren Außenfläche ein weiteres Lager zur Lagerung der Antriebsachse in Bezug auf das Getriebegehäuse angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges.
Aus der DE 102 43 535 A1 geht ein stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges hervor, das im Wesentlichen eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle umfasst, die parallel zueinander ausgerichtet in einem Getriebegehäuse verdrehbar gelagert sind. Dabei sind diese beiden Wellen über eine an der Antriebswelle vorgesehene Exzentereinrichtung und eine auf der Abtriebswelle angeordnete Freilaufeinrichtung miteinander verbunden. Der Exzentereinrichtung besteht aus mehreren Exzentereinheiten, die axial nebeneinander auf der Antriebswelle angeordnet sind. Die Freilaufeinrichtung besteht aus mehreren Freilaufeinheiten, die auf der Antriebswelle axial nebeneinander angeordnet sind.
Zur Bildung jeder Exzentereinheit weist die Antriebswelle einen gegenüber ihrer Rotationsachse exzentrisch versetzten Führungsbereich auf, auf dessen Mantelfläche ein Exzenterbauteil verdrehbar gelagert ist. Auf dem Exzenterbauteil ist bei der Ausgestaltung des stufenlosen Getriebes als Kurbel-CVT (Continous-Variable-Transmission) die eine Seite wenigstens einer Pleuelstange verdrehbar gelagert.
Jedes Exzenterbauteil besitzt eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Führungsbereiches der Antriebswelle, wobei um die Ausnehmung eine Innenverzahnung verläuft. Die Innenverzahnung ist dabei auf die Mantelfläche des Führungsbereiches derart abgestimmt, dass das Exzenterbauteil über die Innenverzahnung auf dem Führungsbereich zentriert ist.
Die Antriebswelle beziehungsweise die Führungsbereiche derselben weisen eine sich in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle erstreckende Ausnehmung auf, in der eine Verstellwelle verdrehbar angeordnet ist. Die Verstellwelle besitzt eine Außenverzahnung, die in die Innenverzahnung der Exzenterbauteile eingreift. Die Verstellwelle ist über die den Kopfkreis der Außenverzahnung bildenden Abschnitte der Außenverzahnung in der Ausnehmung der antreibenden Welle gelagert. Die Führungsbereiche sind derart mondsichelförmig ausgebildet, dass ihre Ausnehmungen über einen bestimmten Winkelbereich offen sind, sodass in diesen Winkelbereichen die Außenverzahnung der Verstellwelle gegenüber der äußeren Man telfläche der Führungsbereiche radial vorstehen kann, wobei ein Eingriff in die Innenverzahnung des Exzenterbauteiles ermöglicht wird.
Die scheibenartig ausgebildeten Führungsbereiche besitzen in Bezug auf ihre zylindrische Mantelfläche eine Mittellinie, die um einen bestimmten Abstand gegenüber der Rotationsachse der Antriebswelle exzentrisch angeordnet ist. Die Exzenterbauteile besitzen in Bezug auf ihre zylindrische Mantelflächen eine Mittellinie, die gegenüber der genannten Mittellinie der Führungsbereiche exzentrisch um einen Abstand so versetzt ist, dass die Exzentrizität der Mittellinie der Exzenterbauteile gegenüber der Rotationsachse der Antriebswelle doppelt so groß ist, wie die Exzentrizität der Mittellinie der Führungsbereiche gegenüber dieser Rotationsachse.
Durch die Verdrehung der Verstellwelle in der Ausnehmung der Antriebswelle wird das Exzenterbauteil einer Exzentereinheit um die Mittellinie des entsprechenden Führungsbereiches verdreht. Dabei wandert die Mittelinie des Exzenterbauteiles um die Mittellinie des Führungsbereiches, wobei das Ausmaß der Exzentrizität des Exzenterbauteiles in Bezug auf die Rotationsachse der antreibenden Welle verändert wird.
Die Verstellwelle wird bei den bekannten stufenlosen Kurbel-CVT's üblicherweise ohne Lagerung und mit wenig Spiel in die Antriebswelle eingefügt. Ein Problem besteht dabei darin, dass sich die biegeweiche Antriebswelle unter Last auf der Verstellwelle abstützt, wobei ein erhöhtes Verstellmoment entsteht, das auf eine metallische Reibung beim Einklemmen der Verstellwelle in der axialen Ausnehmung der antreibenden Welle zurückzuführen ist. Da das Verstellmoment dabei erhöht wird, führt dies zu einem erhöhten Strombedarf auf der Seite des die Verstellwelle beim Verstellen drehenden elektrischen Antriebes.
Eine Durchbiegung der biegeweichen Antriebswelle kann gemäß einer Patentanmeldung vom gleichen Tage der vorliegenden Patentanmelderin dadurch minimiert werden, dass an der mit ihren äußeren Seiten in einem Getriebegehäuse gelagerten Antriebswelle axial voneinander beabstandete, zylindrische Versteifungsbereiche axial voneinander beabstandet zwischen den äußeren Lagerstellen der Antriebsachse vorgesehen werden, wobei sich die zylindrischen Innenflächen dieser mittleren Versteifungsbereiche an Rollkörper abstützen, die in Umfangsnuten der Verstellwelle angeordnet sind. Dadurch kann auch die Reibung zwischen der Verstellwelle und der Antriebswelle vermindert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges derart auszugestalten, dass eine Durchbiegung der Antriebswelle weitgehend reduziert bzw. vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges gelöst, die eine Antriebswelle aufweist, an deren Endbereichen äußere Lager zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle in einem Getriebegehäuse angeordnet sind. Die Antriebswelle weist eine Ausnehmung auf, in der eine Verstellwelle verdrehbar anordenbar ist, bei deren Verdrehung die Exzenterbauteile einer auf der Antriebswelle angeordneten Exzentereinrichtung stufenlos verstellbar sind. Die Antriebswelle weist in ihrem Bereich zwischen den äußeren Lagern wenigstens eine, drehfest mit ihr verbundene, zylindrische Lagerscheibe auf, an deren Außenfläche ein weiteres Lager zur Lagerung der Antriebsachse in dem Getriebegehäuse angeordnet ist.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung besteht darin, dass eine im Hinblick auf den beanspruchten Bauraum und das Gewicht günstige, festigkeits- und steifigkeitsoptimierte Lagerung der Antriebswelle durch die Vorsehung einer weiteren mittleren Lagerstelle, zusätzlich zu den äußeren Lagerstellen, ermöglicht wird. An beiden Seiten der Lagerscheibe, die vorzugsweise mittig zwischen den äußeren Lagern angeordnet ist, kann die Antriebsachse eine, bevorzugt jedoch mehrere in der Richtung ihrer Rotationsachse voneinander beabstandete Versteifungsbereiche aufweisen, die vorteilhafterweise zur Erhöhung der Biegesteifigkeit der Antriebswelle beitragen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Antriebswelle zur Erzielung einer besonders effektiven Lagerung in ihrem Bereich zwischen den äußeren Lagern mehrere, jeweils drehfest mit ihr verbundene, zylindrische Lagerscheiben auf, die in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle voneinander beabstandet sind.
Die Antriebswelle der Antriebsanordnung kann in der Richtung ihrer Rotationsachse mehrere voneinander beabstandete Versteifungsbereiche aufweisen, wobei wenigstens ein Versteifungsbereich als Lagerscheibe dient.
Die Antriebswelle der vorliegenden Antriebsanordnung kann Teil eines Kurbel-CVT's sein, wobei die Drehung der Antriebswelle über eine an der Antriebswelle angeordnete Exzentereinrichtung und Pleuelstangen auf eine Freilaufeinrichtung einer in dem Getriebegehäuse pa rallel zur Antriebswelle gelagerten Abtriebswelle übertragen wird. Die Exzentereinrichtung umfasst auf der Antriebswelle in axialer Richtung voneinander beabstandete Exzenterbauteile, die auf der Antriebswelle entweder zwischen der Lagerscheibe und den äußeren Lagern oder auf der Antriebswelle zwischen Lagerscheiben und/oder zwischen einem äußeren Lager und einer benachbarten Lagerscheibe oder auf der Antriebswelle zwischen Versteifungsbereichen, und/oder zwischen einem Versteifungsbereich und einer Lagerscheibe und/oder zwischen einem äußeren Lager und einem benachbarten Versteifungsbereich angeordnet sind.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt einer Antriebswelle der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung und
2 eine perspektivische Darstellung der Anordnung der 1.
Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Eine möglichst biegefreie, bauraumsparende und leichte Anordnung der Antriebswelle in einem Getriebegehäuse kann dadurch erreicht werden, dass von der üblichen Struktur der Antriebswelle mit den direkt nebeneinander angeordneten Exzenterbauteilen abgegangen und zusätzlich zu den äußeren Lagerstellen, in denen die äußeren Seiten der Antriebswelle in Bezug auf das Getriebegehäuse gelagert sind, wenigstens eine weitere Lagerstelle im mittleren Bereich der Antriebswelle zu deren zusätzlichen Lagerung bzw. Abstützung in Bezug auf das Getriebegehäuse vorgesehen wird.
In der 1, ist die Antriebswelle eines stufenlosen Getriebes mit 1 bezeichnet. In einer axialen Ausnehmung der Antriebswelle 1 ist in an sich bekannter Weise eine Verstellwelle (nicht dargestellt) angeordnet. Die äußeren Endbereiche der Antriebswelle 1 sind in einem Getriebegehäuse 4 mit der Hilfe von Lagern 6 und 7 drehbar gelagert, wie dies schematisch dargestellt ist.
Die Antriebswelle 1 weist vorzugsweise die eingangs bereits erwähnten Versteifungsbereiche 3 auf, die in axialer Richtung der Antriebswelle 1 voneinander beabstandet zwischen den Lagern 6 und 7 angeordnet sind und zur Erhöhung der Steifigkeit der Antriebswelle 1 beitragen. Die Versteifungsbereiche 3 weisen jeweils die Form von zylindrischen Kreisscheiben auf, die konzentrisch zur Rotationsachse 8 der Antriebswelle 1 angeordnet sind. Es wird darauf hin gewiesen, dass Versteifungsbereiche 3 in unterschiedlichen Anzahlen vorgesehen werden können. Auch ist eine Ausführungsform der Erfindung ohne Versteifungsbereiche 3 denkbar.
In der ersichtlichen Weise ist erfindungsgemäß im Bereich zwischen den Lagern 6 und 7, vorzugsweise mittig eine Lagerscheibe 5 drehfest mit der Antriebsachse 1 verbunden bzw. ausgebildet, die zur zusätzlichen Lagerung der Antreibsachse 1 in Bezug auf das Getriebegehäuse 4 dient. Die Lagerscheibe 5 weist die Form einer zylindrischen Kreisscheibe auf, die konzentrisch zur Rotationsachse 8 der Antriebswelle 1 angeordnet sind. Auf der Außenfläche der Lagerscheibe 5 ist das schematisch dargestellte Lager 9 angeordnet. Es wird darauf hingewiesen, dass auch mehrere Lagerscheiben 5 zur zusätzlichen Abstützung im Bereich zwischen den Lagern 6 und 7 vorgesehen sein können. Auch ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung denkbar, die zylindrischen Außenflächen der Versteifungsbereiche 3 zur Bildung zusätzliche Lagerstellen heranzuziehen.
Die mit Pleuelstangen verbundenen Exzenterbauteile 2 können in der ersichtlichen Weise zwischen der Lagerscheibe 5, den Versteifungsbereichen 3 und den Lagern 6, 7 angeordnet sein.

1: Antriebswelle
2: Exzenterbauteil
3: Versteifungsbereich
4: Getriebegehäuse
5: Lagerscheibe
6: Lager
7: Lager
8: Rotationsachse
9: Lager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10243535 A1 [0002]

Claims

Antriebsanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebswelle (1), an deren Endbereichen äußere Lager (6, 7) zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle (1) in Bezug auf ein Getriebegehäuse (4) angeordnet sind, wobei die Antriebswelle (1) eine Ausnehmung aufweist, in der eine Verstellwelle verdrehbar anordenbar ist, bei deren Verdrehung Exzenterbauteile (2) einer auf der Antriebswelle (1) angeordneten Exzentereinrichtung stufenlos verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) in ihrem Bereich zwischen den äußeren Lagern (6, 7) wenigstens eine, drehfest mit ihr verbundene, zylindrische Lagerscheibe (5) aufweist, an deren Außenfläche ein weiteres Lager (9) zur Lagerung der Antriebsachse (1) in Bezug auf das Getriebegehäuse (4) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) in ihrem Bereich zwischen den äußeren Lagern (6, 7) mehrere, jeweils drehfest mit ihr verbundene, zylindrische Lagerscheiben (5) aufeist, die in Richtung der Rotationsachse (8) der Antriebswelle (1) voneinander beabstandet sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (1) mehrere in der Richtung ihrer Rotationsachse voneinander beabstandete, beidseits der Lagerscheibe (5) angeordnete Versteifungsbereiche (3) aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (1) mehrere in der Richtung ihrer Rotationsachse voneinander beabstandete Versteifungsbereiche (3) aufweist, wobei wenigstens ein Versteifungsbereich (3) als Lagerscheibe (5) dient.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) Teil eines Kurbel-CVT's ist, wobei die Drehung der Antriebswelle (1) über eine an der Antriebswelle (1) angeordnete Exzentereinrichtung und Pleuelstangen auf eine Freilaufeinrichtung einer in dem Getriebegehäuse (4) parallel zur Antriebswelle (1) gelagerten Abtriebswelle übertragen wird, wobei die Exzentereinrichtung auf der Antriebswelle (1) in axialer Richtung voneinander beabstandete Exzenterbauteile (2) umfasst, die auf der Antriebswelle (1) zwischen der Lagerscheibe (5) und den äußeren Lagern (6, 7) angeordnet sind.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) Teil eines Kurbel-CVT's ist, wobei die Drehung der Antriebswelle (1) über eine an der Antriebswelle (1) angeordnete Exzentereinrichtung und Pleuelstangen auf eine Freilaufeinrichtung einer in dem Getriebegehäuse (4) parallel zur Antriebswelle (1) gelagerten Abtriebswelle übertragen wird, wobei die Exzentereinrichtung auf der Antriebswelle (1) in axialer Richtung voneinander beabstandete Exzenterbauteile (2) umfasst, die auf der Antriebswelle (1) zwischen den Lagerscheiben (5) und zwischen jeweils einer Lagerscheibe (5) und dem benachbarten äußeren Lager (6, 7) angeordnet sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) Teil eines Kurbel-CVT's ist, wobei die Drehung der Antriebswelle (1) über eine an der Antriebswelle (1) angeordnete Exzentereinrichtung und Pleuelstangen auf eine Freilaufeinrichtung einer in dem Getriebegehäuse (4) parallel zur Antriebswelle (1) gelagerten Abtriebswelle übertragen wird, wobei die Exzentereinrichtung auf der Antriebswelle (1) in axialer Richtung voneinander beabstandete Exzenterbauteile (2) umfasst, die zwischen den Versteifungsbereichen (3), zwischen der Lagerscheibe (5) und jeweils einem benachbarten Versteifungsbereich (3) und jeweils zwischen einem äußeren Lager (6, 7) und einem benachbarten Versteifungsbereich (3) angeordnet sind.