DE10235342A1

DE10235342A1 - Umschlingungswandler

Info

Publication number: DE10235342A1
Application number: DE2002135342
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. Märkl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-02-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Umschlingungswandler für ein stufenloses Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Umschlingungsmittel und zwei im wesentlichen keilförmige Anlaufflächen aufweisenden Scheibenpaaren mit je einer Festscheibe und einer axial verstellbaren Wegscheibe auf je einer Getriebewelle, wobei durch Verstellen der Wegscheiben der wirksame Umschlingungsradius des Umschlingungsmittels von einer kurzen Anfahrübersetzung stufenlos in eine lange Endübersetzung verstellbar ist und wobei die Kontaktflächen des Umschlingungsmittels im Querschnitt gesehen konvex ausgebildet sind. Zur Optimierung der Übersetzungsbereiche bei gegebenen Einbauverhältnissen sind die Anlaufflächen zumindest eines der Scheibenpaare im Querschnitt betrachtet zumindest im Bereich der Anfahrübersetzung und/oder im Bereich der Endübersetzung konkav ausgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Umschlingungswandler für ein stufenloses Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Stufenlose Getriebe mit Umschlingungswandlern finden zunehmend insbesondere in Kraftfahrzeugen Verwendung, da sie hinsichtlich des Fahrkomforts und der verwirklichbaren Spreizung von der Anfahrübersetzung zur Endübersetzung Vorteile bieten. Problematisch kann jedoch der erforderliche Bauraum sein, der sich unter anderem aus den Durchmessern der beiden radial benachbart zueinander angeordneten Scheibenpaaren des Umschlingungswandlers ergibt. Daraus resultiert, dass bei der Auslegung des Umschlingungswandlers der Konstrukteur versuchen muss, unter Berücksichtigung der gegebenen Einbauverhältnisse eine möglichst große Spreizung und/oder günstige Anfahrübersetzung und/oder Endübersetzung zu verwirklichen, und zwar unter Berücksichtigung auch des Verschleißverhaltens und der Übertragungsleistung des Umschlingungswandlers.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Umschlingungswandler der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, der ohne Mehraufwand an Bauraum und Bauteilen günstigere Übersetzungsverhältnisse und/oder eine größere Spreizung und eine höhere Übertragungsleitung und/oder günstigeres Verschleißverhalten, ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angeführt.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Anlaufflächen zumindest eines der Scheibenpaare im Querschnitt betrachtet zumindest im Bereich der Anfahrübersetzung und/oder im Bereich der Endübersetzung konkav ausgeführt sind.

Dieser Vorschlag führt bei im wesentlichen keilförmig geneigten Anlaufflächen des einen Scheibenpaares oder beider Scheibenpaare dazu, dass im Kontaktbereich zwischen dem Umschlingungsmittel und den Scheibenpaaren der Kontaktpunkt (es wird auf die nachfolgende Zeichnung Bezug genommen) im Anfahrbereich radial nach innen und im Endübersetzungsbereich radial nach außen wandert und somit eine kürzere Anfahrübersetzung, eine längere Endübersetzung und daraus resultierend eine größere Getriebespreizung erzielt wird. Dabei ist lediglich die Bearbeitung der Anlaufflächen der Scheibenpaare und ggf. die Kontaktflächen des Umschlingungsmittels entsprechend umzustellen. Die Größe und Anzahl der Getriebebauteile bleibt unverändert.

Die Gestaltung der Anlaufflächen eines oder beider Scheibenpaare kann abhängig von den Leistungsanforderungen und der ge wünschten Übersetzungscharakteristik des Umschlingungswandlers gestaltet sein.

So ist es zumindest fertigungstechnisch vorteilhaft, wenn die Anlaufflächen mit einem einheitlichen, insgesamt eine konkave Konfiguration ergebenden Krümmungsradius ausgebildet sind.

Die Anlaufflächen können aber auch mit unterschiedlichen Krümmungsradien ausgeführt sein, wobei die Krümmungsradien bevorzugt im inneren Bereich der Scheiben abnehmen und/oder im äußeren Bereich der Scheiben zunehmen. Der Vorteil unterschiedlicher Krümmungsradien liegt darin, dass damit zusätzlich der Kontaktpunkt in der Übertragung zwischen Umschlingungsmittel und Anlaufflächen beeinflussbar ist.

So kann auch in mittleren Übersetzungsbereichen der Kontaktpunkt zur gezielten Verminderung von Verschleiß an dem Umschlingungsmittel verschoben werden, wodurch insgesamt gesehen die örtliche Beanspruchung des Umschlingungsmittels besser verteilbar ist (gleichmäßigere Beanspruchung deren Kontaktflächen).

Dabei kann ferner das antreibende Scheibenpaar und das abtreibende Scheibenpaar mit hinsichtlich der Krümmungsradien unterschiedlichen Profilen versehen sein, um in noch größerem Umfang den spezifischen Anforderungen des Umschlingungswandlers Rechnung zu tragen. So kann beispielsweise zur Erhöhung der Anfahrleistung das antreibende Scheibenpaar im An fahrübersetzungsbereich (= kleinster Umschlingungsradius am antreibenden Scheibensatz) mit einem kleineren Krümmungsradius ausgeführt sein als das angetriebene Scheibenpaar, dessen kleinster Umschlingungsradius ggf. bei der Endübersetzung wirksam wird. Gleiches gilt im umgekehrten Falle im Endübersetzungsbereich, auch hier können unterschiedliche Krümmungsradien gezielt den tribologischen und wirkungsgradgünstigsten Verhältnissen angepasst werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
1 einen Umschlingungswandler eines stufenlosen Getriebes für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Scheibenpaar, einem abtreibendem Scheibenpaar und einer Kette als Umschlingungsmittel; und
2 abschnittsweise die Anlauffläche einer Scheibe des antreibenden Scheibenpaares und die Kontaktfläche eines der Übertragungselemente der Kette im Anfahr- und Endübersetzungsbereich.
In der 1 ist grob schematisch ein Umschlingungswandler 10 dargestellt, der sich zusammensetzt aus einem über eine erste Welle 12 angetriebenem Scheibenpaar 14, einem auf einer zwei ten Welle 16 angeordneten, abtreibenden Scheibenpaar 18 und einem durch eine Kette 20 gebildetem Umschlingungsmittel.
Soweit nicht beschrieben kann der Umschlingungswandler bekannter Bauart und in ein bekanntes stufenloses Getriebe eines Kraftfahrzeuges integriert sein.
Ein jedes Scheibenpaar 14, 18 weist eine Festscheibe 22 und eine Wegscheibe 24 auf. Die Wegscheiben 24 sind in bekannter Weise in axialer Richtung auf den Wellen 12, 16 axial verschiebbar geführt und können z.B. hydraulisch verstellt werden.
An den Fest- und Wegscheiben 22, 24 sind im wesentlichen keilförmig und einander zugewandt einheitlich mit 26 bezeichnete Laufflächen ausgebildet, an denen die Kontaktflächen 28 von Übertragungselementen 30 der Kette 20 anlaufen.
Die Übersetzungsänderung durch den Umschlingungswandler 10 erfolgt in bekannter Weise durch Verstellen der Wegscheiben 24 relativ zu den Festscheiben 22, wobei sich der wirksame Umschlingungsradius der Kette 20 jeweils bei dem einen Scheibenpaar 14, 18 vergrößert und bei dem anderen entsprechend verkleinert.
Die 2 zeigt abschnittsweise eine Scheibenhälfte einer der beschriebenen Fest- oder Wegscheiben 22, 24 des Scheibenpaares 14 auf der antreibenden Welle 12 mit der Lauffläche 26, die wie ohne weiteres ersichtlich konkav zu einer nur gestrichelt an gedeuteten keilförmig planen Konfiguration mit einem Krümmungsradius r gestaltet ist.
Der Krümmungsradius r ist jedoch nicht konstant, sondern er nimmt in Richtung des kleinsten Laufflächen-Durchmessers (= Anfahrübersetzungsbereich) ab und in Richtung des größten Laufflächen-Durchmessers (= Endübersetzungsbereich) zu.
Daraus resultiert, dass bei der dargestellten, ggf. entsprechend zu modifizierenden, konvexen Gestaltung der Kontaktfläche 28 der Übertragungselemente 30 der Kette 20 die momentanen Kontaktpunkte (als Punkte eingezeichnet) gegenüber der dem Stand der Technik entsprechenden planen oder konvexen Konfiguration der Lauffläche 26 im Anfahrübersetzungsbereich (kleinster Umschlingungsradius) radial nach innen und im Endübersetzungsbereich radial nach außen verlagert werden. Hinsichtlich der Kette 20 bleibt noch zu erwähnen, dass diese mit Ausnahme der Modifizierung der Kontaktflächen 28 handelsüblicher Bauart sein kann.
Die beschriebene Verlagerung der Kontaktpunkte bewirkt zum einen eine Vergrößerung des Übersetzungsbereiches (der Spreizung) des Umschlingungswandlers 10, sowie eine kürzere Anfahrübersetzung und eine längere Endübersetzung.
Ferner zeigt das eingezeichnete Kräfteparallelogramm, dass aufgrund des konfigurierten Krümmungsradius r z.B. im Anfahrübersetzungsbereich eine Veränderung des Kraftvektors der Normalkraft F_N erzielbar ist, die eine Verminderung der in der Getriebe steuerung aufzubringenden Axialkraft F_ax erlaubt und dadurch im Kontaktpunkt und im anpresskrafterzeugenden System die Verluste reduziert, zu einem geringerem Verschleiß an Kette oder Scheibe führt oder ein höheres Anfahrmoment übertragbar macht.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel begrenzt. So sind im Rahmen der formulierten Patentansprüche vielerlei Abwandlungen in der Gestaltung der beschriebenen Lauffläche 26 hinsichtlich derer Krümmungsradien r möglich; ferner können auch zwischen den beiden Scheibenpaaren 14, 18 unterschiedliche Laufflächen 26 mit unterschiedlichen Krümmungsradien abhängig von den getriebespezifischen Anforderungen angezeigt sein.

Claims

Umschlingungswandler für ein stufenloses Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Umschlingungsmittel und zwei im wesentlichen keilförmige Anlaufflächen aufweisenden Scheibenpaaren mit je einer Festscheibe und einer axial verstellbaren Wegscheibe auf je einer Getriebewelle, wobei durch Verstellen der Wegscheiben der wirksame Umschlingungsradius des Umschlingungsmittels von einer kurzen Anfahrübersetzung stufenlos in eine lange Endübersetzung verstellbar ist und wobei die Kontaktflächen der Umschlingungsmittel im Querschnitt gesehen konvex ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufflächen (26) zumindest eines der Scheibenpaare (14, 18) im Querschnitt betrachtet zumindest im Bereich der Anfahrübersetzung und/oder im Bereich der Endübersetzung konkav ausgeführt sind.
Umschlingungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufflächen (26) insgesamt konkav ausgebildet sind.
Umschlingungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufflächen (26) einen einheitlichen Krümmungsradius r aufweisen.
Umschlingungswandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufflächen mit unterschiedlichen Krümmungsradien r ausgeführt sind, wobei die Krümmungsradien r im Bereich der Anfahrübersetzung zunehmen und/oder im Bereich der Endübersetzung abnehmen.
Umschlingungswandler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das antreibende Scheibenpaar (14) und dass abtreibende Scheibenpaar (18) mit hinsichtlich der Krümmungsradien r unterschiedlichen Profilen versehen sind.