WO2009127183A1 - Einrichtung zur verstellung der exzentrizität für ein kurbel-cvt-getriebe - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a crank-CVT transmission, in particular an adjusting device for the drive shaft adjustment of the crank-CVT transmission for changing the eccentricity of Exzenterbau former on the drive shaft.
- a crank-CVT transmission is known for example from DE 102 43 533 A1.
- this transmission is provided on an input shaft driven by a motor, which forms a driving shaft with respect to the transmission, an adjustable Exzenterantriebs kann with Exzenterbau former which is connected via connecting rod-like connecting elements with a driven shaft, which forms an output shaft with respect to the transmission ,
- the driven shaft is driven by the transmission of the stroke of the connecting elements by means of freewheel devices on the shaft, which are provided between the connecting elements and this shaft.
- an electric machine is further provided, which is selectively connectable via coupling means only with the drive side of the transmission or only with the motor or at the same time with the output side and the motor.
- the output side of the transmission is formed by a driven shaft and the engine by an internal combustion engine.
- the driving shaft has a recess extending in the direction of the shaft axis, which receives an adjusting shaft.
- the adjusting shaft is rotatably mounted in the recess.
- the adjusting shaft has an external toothing whose teeth are in engagement with the teeth of the internal toothing of the eccentric components.
- the adjusting shaft is centered or mounted in the recess of the driving shaft via the sections of the external toothing forming the tip circle of the external toothing.
- the invention is based on the idea to replace existing in known crank-CVT transmissions drive shaft with Stirnradver ein by a drive shaft in which a worm drive with thread adjustment is used to change the eccentricity.
- This offers the possibility to use self-locking thread, so that, unlike the known arrangements, no permanent energization of the adjusting motor at constant travel, i. without translation change, must be provided.
- from the combination of threaded and worm drive result in a very high overall ratio, so that no extra transmission gear is needed for the adjustment, which brings both weight and space advantages.
- the crankshaft can be made very stiff due to the large possible cross-section, high drive torques can be transmitted.
- the device according to the invention for adjusting the eccentricity of the axis of rotation of an eccentric relative to the axis of rotation of the crankshaft of a crank CVT transmission includes a crankshaft with at least one guide portion for an eccentric, whose outer circumference adapted to accommodate a rolling bearing for receiving connecting elements, such as connecting rod-like connecting elements is, and a snail.
- the crankshaft has an axially extending cavity into which the worm is inserted and is rotatable but not displaceable in the axial direction.
- an adjusting unit for displacing the eccentric member in a direction perpendicular to the axial direction of the crankshaft, which is engaged with the worm, so that the adjustment is made by rotating the worm.
- the eccentric component is designed in two parts. The two parts are connected, for example by screwing during assembly on the crankshaft such that an Exzenterbauteilhow is formed. This allows easy installation.
- the at least one guide region is arranged eccentrically with respect to the crankshaft axis.
- a stroke can be provided even in a starting position, without the eccentric components being additionally displaced from this position by means of the adjusting unit. This can be achieved already in the initial state, a certain translation, so that the displacement of the Exzenterbaumaschine can be kept relatively small.
- the spread of the crank-CVT transmission can be increased if the displacement path of the eccentric components provided by the adjustment unit is chosen to be relatively large and at the same time the eccentric components are provided on eccentric guide portions.
- the adjusting unit includes a worm gear engaged with the worm, which is fixed but rotatably mounted in the adjustment direction in the adjustment and is connected to the Exzenterbauteil via a threaded device such that by changing the threaded engagement position between the worm wheel and the threaded device the Eccentric component is displaceable relative to the crankshaft.
- the threaded device is designed as a self-locking thread, which offers the possibility to provide an energization of the drive motor for the screw only when the ratio of the transmission is to be actually changed.
- the thread means may be considered to be positionally stable, i. not rotatable, be carried out in the eccentric mounted screw, in which case the mating thread is formed as an internal thread in the worm wheel.
- a plurality of guide areas and eccentric components are arranged with associated adjusting units, which are connected to a common - A -
- Worm can be moved so that a synchronous adjustment of all Exzenterbaumaschine is ensured.
- Figure 1 is a perspective view of a crank CVT transmission
- Figure 2A shows in perspective view the device for adjusting the eccentricity of the transmission of Figure 1, wherein the eccentricity is minimal;
- Figure 2B is a view corresponding to Figure 2A, but with the eccentricity maximum
- Figure 3A is a front elevational view of the eccentricity adjustment device with the eccentricity being minimal;
- Figure 3B is a view corresponding to Figure 3A, but with the eccentricity at a maximum;
- Figure 4 shows a cross section through the means for adjusting the eccentricity in a plane perpendicular to the axial direction of the crankshaft
- Figure 5A is a longitudinal cross-sectional view of the eccentricity adjustment device with the eccentricity being minimal;
- Figure 5B is a view corresponding to Figure 5A, with the eccentricity maximum
- Figure 6 is a perspective view of the drive shaft without a worm gear unit
- Figure 7 is a perspective view of the drive shaft with Schneckenradiser
- Figures 8A and 8B are perspective views of the drive shaft with screw drive;
- Figure 9 is a perspective view of the worm gear unit;
- Figure 10 is a section through the worm gear unit
- Figure 11 shows the worm wheel in perspective view
- Figure 12 is a perspective view of a screw with anti-rotation, which is used in the device for adjusting the eccentricity.
- the crank CVT transmission 1 shown in perspective view in FIG. 1, the housing of which is not shown, contains a driving crankshaft 4 and a driven shaft 5, which are aligned parallel to one another and in each case are rotatably mounted in the housing (not illustrated). Torque introduced, for example, into the crankshaft 4 by an internal combustion engine is transmitted to the driven shaft 5 by the crank CVT transmission and can be attacked there, for example, to drive wheels of a vehicle.
- the transmission 1 provides for a suitable translation.
- the driving crankshaft 4 and the driven shaft 5 are to drive by means of several on the crankshaft 4 in the axial direction of the crankshaft 4 successively arranged eccentric units 6, on which connecting rod-like connecting elements 8 are mounted on roller bearings, and a corresponding plurality of on the driven shaft 5 in the axial direction one behind the other arranged freewheel units 7, to which the connecting elements 8 are articulated.
- the connecting rod-like connecting element 8 is pivotally mounted on a hinge region 47, which is formed on an outer ring 45 of the freewheel unit 7.
- the freewheel unit 7 per se is formed by a polygonal profile 50 formed on the outer circumferential surface of the driven shaft 5, in association with clamping bodies 42 formed by rollers interposed between the polygonal profile 50 and the inner circumferential surface of the outer race 45.
- the clamping effect is achieved as a "roller freewheel” by a profiled inner race of the polygonal profile 50 in conjunction with rollers as clamping bodies 42.
- the clamping body 42 can block a rotation of these components relative to each other, so that the shaft 5 and the outer ring are rotated together only together. Either in the other direction of relative rotation no blocking effects generated by the clamping body 42, or There are provided so-called reversible freewheels, which in addition to a neutral position in which they allow a relative rotation of the shaft 5 and the outer ring 45, have two blocking positions in which the two components block in a first and second relative rotational direction and thus in the first and second Turning direction to be twisted together. Thereby, the rotational direction of the driven shaft 5 can be changed as an output shaft, so that, for example, a reverse gear can be realized.
- FIGS. 2A to 5B show a device 10 for adjusting the eccentricity of the axis of rotation of an eccentric component 12 provided on the crankshaft 4 relative to the axis of rotation of the crankshaft 4 in different views, namely in FIGS. 2A and 2B in a perspective view, wherein the eccentric components 12 different eccentricity in Figure 2A and Figure 2B, a front view of the crankshaft 4 in Figures 3A and 3B, in turn, the eccentric 12 have different eccentricity, a sectional view in Figure 4, wherein the section is a sectional plane perpendicular to the axial direction of the crankshaft. 4 and in longitudinal sectional views along the axial direction of the crankshaft 4 in Figs. 5A and 5B, again showing different eccentricities.
- the means 10 for adjusting the eccentricity comprises a plurality of axially arranged in succession on the crankshaft 4 eccentric units 6 with Exzenterbau tone 12, the eccentric units 6 are constructed substantially the same, so that only one will be described here.
- a storage on other suitable bearings instead of the ball bearings is also possible for the connecting elements 8.
- Each eccentric component 12 consists of two halves 13, 14, which result from a halving of the eccentric component 12 substantially along the diameter direction.
- the eccentric component halves 13, 14 are screwed and joined together by means of screws 15 provided in these recesses and threads (see FIG. 4).
- the eccentric 12 are mounted on respective guide portions 18 of the crankshaft 4 in a plane perpendicular to the crankshaft axis slidably. These guide areas 18 are arranged on the crankshaft 4 eccentric areas which are designed Kulissen Installationsartig.
- the crankshaft 4 with the corresponding guide regions 18 can best be seen from FIG. In the embodiment shown in FIG. 6, four guide regions 18 are provided, so that the associated eccentric components 12 can each be displaced on the associated guide region 18.
- crankshaft 4 Since four guide portions 18 are provided, these are mutually offset and rotated in the circumferential direction about the crankshaft axis by 90 °, so that the displacement direction of the Exzenterbaumaschine in mutually offset by 90 ° in the circumferential direction of the crankshaft axis directions, and their own eccentricity with respect to the axis the crankshaft 4 is also offset so that the provided by the individual eccentric 12 stroke during rotation of the crankshaft 4 by 360 ° uniformly, ie at equal angular intervals, is transmitted from the crankshaft 4 to the driven shaft 5 of the crank-CVT transmission.
- eccentric units 6 are to be arranged circumferentially offset with respect to their eccentricity, which is equal in size with respect to the direction of displacement, and with respect to their orientation offset.
- the guide regions 18 are shifted equally far out of the center with respect to the axis of the crankshaft 4, ie have the same dimensions of eccentricity, and are arranged rotated by 3607n relative to one another in the case of n-guide regions 18.
- adjustment units 20 for adjusting the eccentricity of the axis of rotation of the eccentric components 12 relative to the axis of rotation of the crankshaft 4 are provided in the guide regions 18 of the crankshaft 4.
- the adjustment unit 20 is shown in more detail in a perspective view in FIG. 9 and in a sectional view in FIG.
- the adjustment unit 20 includes a worm wheel 22, which is also shown in a perspective view in FIG.
- the worm wheel 22 has an internal thread 24, which extends in the adjustment of the eccentric 12 by the worm wheel and is designed as a self-locking thread 24.
- the thread 24 is brought into engagement with a screw 26, which is shown in FIG. 12, and which is secured against rotation in the adjustment direction in the respective eccentric component 12.
- the thread 24 and the screw 26 with its external thread together form a threaded device.
- this is designed at its two opposite ends with a polygonal profile, here a cuboid extension 27, which engages in a corresponding recess on the eccentric component and thus prevents rotation of the screw 26.
- the thread of the screw 26 is designed as an external thread and corresponds in terms of self-locking the internal thread 24 in the worm wheel 22nd
- radial bearings 28 and thrust bearings 29 are provided so that the worm wheel 22 about its axis corresponding to the threaded axis of the thread 24, rotatable, but not displaceable in the axial direction, is stored.
- the radial bearings 28 also prevent radial displacement, but allow the mentioned rotation.
- corresponding guide regions 30 for the radial bearings 28 and 31 for the axial bearings 29 are provided on the worm wheel 22.
- the guide portions 18 are each designed with a tapered recess, which allows the insertion of the worm wheel 22 from one side.
- the worm wheel 22 is fastened after insertion together with the bearings 28, 29 by means of a nut 32.
- a toothed area 34 is further provided, which lies on the outer peripheral surface of the worm wheel 22 and is adapted to engage a worm 40, not shown in FIG. 10, so that an adjusting rotational movement of the worm 40 as a rotational movement into the worm wheel 22 is initiated.
- FIGS. 8A and 8B show, in different perspective views, the crankshaft 4 with the guide regions 18 and the adjusting units 20 used, including the screw 26.
- the position and positioning of the worm 40 can also be seen from the longitudinal cross-section through the crankshaft 4 shown in FIGS. 5A and 5B.
- the screw 40 is inserted into a designed as an axial bore cavity 41, which extends in the longitudinal direction, ie axial direction, in the crankshaft 4 as a blind hole.
- the position of the worm 40 and the worm wheels 22 are selected such that the tooth regions 34 of the worm wheels 22 with the worm 40 can comb.
- the worm 40 itself is rotatably supported by needle bearings 43 inserted into the cavity 41 and is held by thrust bearing 44 in position with respect to the axial direction.
- the screw 40 is rotated by an electric motor or other drive means not shown in the figures.
- the worm 40 can not move due to axial fixing in the axial direction.
- the worm 40 is engaged with the worm wheels 22 of the adjusting units 20 housed in the guide portions 18 of the crankshaft 4. By the rotation of the worm 40, the worm wheels 22 are also rotated.
- the position of the adjusting unit 20 relative to the position of the eccentric component 12 is changed by means of the threaded engagement between the screw 26 which is fixed in the Exzenterbau former 12, and the adjustment unit 20 mounted in the crankshaft 4.
- the worm wheel 22 shifts along the axial direction of the screw 26 and thus in the adjustment direction of the eccentric units 12 with respect to the crankshaft 4.
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Abstract
Eine Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität der Drehachse eines Exzenterbauteils gegenüber der Drehachse einer Kurbelwelle eines Kurbel-CVT-Getriebes enthält eine Kurbelwelle mit mindestens einem Führungsbereich für ein Exzenterbauteil, dessen Außenumfang zum Aufpassen von einem Wälzlager angepasst ist, und eine Schnecke, wobei die Kurbelwelle in Axialrichtung einen Hohlraum aufweist und die Schnecke in den Hohlraum der Kurbelwelle eingesetzt ist. Ferner ist in dem mindestens einen Führungsbereich eine Verstelleinheit zur Verschiebung des Excenterbauteils in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung der Kurbelwelle durch Drehen der Schnecke vorgesehen.
Description
Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität für ein Kurbel-CVT-Getriebe
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kurbel-CVT-Getriebe, insbesondere eine Verstelleinrichtung für die Antriebswellenverstellung des Kurbel-CVT-Getriebes zur Veränderung der Exzentrizität von Exzenterbauteilen auf der Antriebswelle.
Ein Kurbel-CVT-Getriebe ist beispielsweise aus der DE 102 43 533 A1 bekannt. Bei diesem Getriebe ist auf einer von einem Motor antreibbaren Eingangswelle, die im Bezug auf das Getriebe eine antreibende Welle bildet, eine verstellbare Exzenterantriebsordnung mit Exzenterbauteilen vorgesehen, die über pleuelähnliche Verbindungselemente mit einer getriebenen Welle verbunden ist, welche im Bezug auf das Getriebe eine Ausgangswelle bildet. Die getriebene Welle wird durch die Übertragung des Hubs der Verbindungselemente mittels Freilaufeinrichtungen auf die Welle angetrieben, die zwischen den Verbindungselementen und dieser Welle vorgesehen sind.
Bei der Anordnung gemäß der DE 102 43 533 A1 ist ferner eine elektrische Maschine vorgesehen, die über Kupplungsmittel wahlweise nur mit der Antriebsseite des Getriebes oder nur mit dem Motor oder aber gleichzeitig mit der Abtriebsseite und dem Motor antriebsmäßig verbindbar ist. Die Abtriebsseite des Getriebes wird durch eine getriebene Welle und der Motor durch eine Brennkraftmaschine gebildet.
Zur Verstellung der Exzentrizität und damit des Hubs der Verbindungselemente weist die antreibende Welle eine sich in Richtung der Wellenachse erstreckende Ausnehmung auf, welche eine Verstellwelle aufnimmt. Die Verstellwelle ist in der Ausnehmung verdrehbar gelagert. Die Verstellwelle besitzt eine Außenverzahnung, deren Zähne mit den Zähnen der Innenverzahnung der Exzenterbauteile in Eingriff stehen. Die Verstellwelle ist über die den Kopfkreis der Außenverzahnung bildenden Abschnitte dieser Außenverzahnung in der Ausnehmung der antreibenden Welle zentriert bzw. gelagert. Durch Verdrehung der Verstellwelle gegenüber der antreibenden Welle werden über die ineinandergreifenden Verzahnungen die Exzenterbauteile der Exzentereinheit um den entsprechenden Führungsbereich verdreht bzw. verschwenkt. Durch diese Verdrehung der Verstellwelle wandert die Mittellinie der Exzenterbauteile entlang eines Kreises, der seinen Mittelpunkt als Mittelpunkt der Führungsbereiche hat, so dass dadurch eine Verringerung bzw. Vergrößerung des Abstands der Mittellinie der Exzenterbauteile zur Rotationsachse der antreibenden Welle erfolgt. Dies bedeutet, dass die Exzentrizität der Exzenterbauteile gegenüber der Rotationsachse der antreibenden Welle verrin-
gert oder vergrößert wird und somit auch der auf die Verbindungselemente bzw. Pleuelstangen übertragbare Hub.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität der Exzenterbauteile gegenüber der Drehachse der Eingangswelle vorzusehen, mit der hohe Antriebsmomente von der Kurbelwelle übertragen werden können. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einer solchen Einrichtung vorzusehen.
Diese Aufgabe wird mit einer Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. einem Kurbel-CVT-Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die bei bekannten Kurbel-CVT-Getrieben vorhandene Antriebswelle mit Stirnradverstellung durch eine Antriebswelle zu ersetzen, bei der ein Schneckenantrieb mit Gewindeverstellung zur Veränderung der Exzentrizität eingesetzt wird. Dies bietet die Möglichkeit, selbsthemmende Gewinde einzusetzen, so dass, anders als bei den bekannten Anordnungen, keine dauerhafte Bestromung des Verstellmotors bei Konstantfahrt, d.h. ohne Übersetzungsänderung, vorgesehen werden muss. Außerdem kann sich aus der Kombination aus Gewinde- und Schneckentrieb eine sehr hohe Gesamtübersetzung ergeben, so dass kein extra Übersetzungsgetriebe für die Verstellung benötigt wird, was sowohl Gewichts- als auch Bauraumvorteile mit sich bringt. Da schließlich die Kurbelwelle aufgrund des großen möglichen Querschnitts sehr steif gestaltet werden kann, können hohe Antriebsmomente übertragen werden.
Insbesondere enthält die erfindungsgemäße Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität der Drehachse eines Exzenterbauteils gegenüber der Drehachse der Kurbelwelle eines Kurbel- CVT-Getriebes eine Kurbelwelle mit mindestens einem Führungsbereich für ein Exzenterbauteil, dessen Außenumfang zum Aufpassen von einem Wälzlager zur Aufnahme von Verbindungselementen, beispielsweise pleuelartigen Verbindungselementen angepasst ist, und eine Schnecke. Die Kurbelwelle weist einen sich in Axialrichtung erstreckenden Hohlraum auf, in den die Schnecke eingesetzt ist und drehbar, aber in Axialrichtung nicht verschiebbar, gelagert ist. In dem mindestens einen Führungsbereich der Kurbelwelle ist eine Verstelleinheit zur Verschiebung des Exzenterbauteils in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung der Kurbelwelle vorgesehen, die mit der Schnecke in Eingriff ist, so dass die Verstellung durch Drehung der Schnecke erfolgt.
Bevorzugterweise ist das Exzenterbauteil zweiteilig ausgeführt. Die beiden Teile werden beispielsweise durch Verschraubung bei der Montage auf der Kurbelwelle derart verbunden, dass eine Exzenterbauteileinheit gebildet wird. Dies erlaubt eine einfache Montage.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der mindestens eine Führungsbereich bezüglich der Kurbelwellenachse exzentrisch angeordnet. Insbesondere wenn mehrere Führungsbereiche vorgesehen sind und diese alle jeweils exzentrisch gegenüber der Kurbelwellenachse angeordnet sind, kann auch in einer Ausgangsposition ein Hub bereitgestellt werden, ohne dass die Exzenterbauteile aus dieser Position mittels der Verstelleinheit zusätzlich verschoben sind. Damit kann bereits im Ausgangszustand eine gewisse Übersetzung erreicht werden, so dass der Verschiebeweg der Exzenterbauteile verhältnismäßig klein gehalten werden kann. Alternativ kann die Spreizung des Kurbel-CVT-Getriebes erhöht werden, wenn der durch die Verstelleinheit bereitgestellte Verschiebeweg der Exzenterbauteile verhältnismäßig groß gewählt ist und gleichzeitig die Exzenterbauteile auf an sich exzentrischen Führungsbereichen vorgesehen sind.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Verstelleinheit ein mit der Schnecke in Eingriff stehendes Schneckenrad, das in Verstellrichtung ortsfest aber drehbar im Führungsbereich gelagert ist und mit dem Exzenterbauteil über eine Gewindeeinrichtung derart verbunden ist, dass durch Veränderung der Gewindeeingriffsposition zwischen dem Schneckenrad und der Gewindeeinrichtung das Exzenterbauteil relativ zur Kurbelwelle verschiebbar ist.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Gewindeeinrichtung als selbsthemmendes Gewinde ausgeführt, was die Möglichkeit bietet, eine Bestromung des Antriebsmotors für die Schnecke nur dann vorzusehen, wenn die Übersetzung des Getriebes tatsächlich verändert werden soll.
Die Gewindeeinrichtung kann als eine lagefest, d.h. nicht drehbar, in dem Exzenterbauteil gelagerte Schraube ausgeführt sein, wobei in diesem Fall das Gegengewinde als Innengewinde im Schneckenrad gebildet ist.
Vorzugsweise sind entlang der Axialrichtung der Kurbelwelle mehrere Führungsbereiche und Exzenterbauteile mit zugeordneten Verstelleinheiten angeordnet, die mit einer gemeinsamen
- A -
Schnecke verschoben werden können, so dass eine synchrone Verstellung aller Exzenterbauteile gewährleistet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Kurbel-CVT-Getriebes zeigt;
Figur 2A in perspektivischer Ansicht die Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität des Getriebes aus Figur 1 zeigt, wobei die Exzentrizität minimal ist;
Figur 2B eine Ansicht entsprechend Figur 2A ist, wobei jedoch die Exzentrizität maximal ist;
Figur 3A eine Ansicht von vorne auf die Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität ist, wobei die Exzentrizität minimal ist;
Figur 3B eine Ansicht entsprechend Figur 3A ist, wobei jedoch die Exzentrizität maximal ist;
Figur 4 einen Querschnitt durch die Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung der Kurbelwelle zeigt;
Figur 5A eine Querschnittsansicht in Längsrichtung durch die Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität ist, wobei die Exzentrizität minimal ist;
Figur 5B eine Ansicht entsprechend Figur 5A ist, wobei die Exzentrizität maximal ist;
Figur 6 eine perspektivische Ansicht der Antriebswelle ohne Schneckenradeinheit ist;
Figur 7 eine perspektivische Ansicht der Antriebswelle mit Schneckenradeinheit ist;
Figuren 8A und 8B perspektivische Ansichten der Antriebswelle mit Gewindetrieb sind;
Figur 9 eine perspektivische Ansicht der Schneckenradeinheit ist;
Figur 10 ein Schnitt durch die Schneckenradeinheit ist;
Figur 11 das Schneckenrad in perspektivischer Darstellung zeigt; und
Figur 12 eine perspektivische Ansicht einer Schraube mit Verdrehsicherung ist, die in der Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität verwendet wird.
Das in perspektivischer Ansicht in Figur 1 gezeigte Kurbel-CVT-Getriebe 1 , dessen Gehäuse nicht dargestellt ist, enthält eine antreibende Kurbelwelle 4 und eine getriebene Welle 5, die zueinander parallel ausgerichtet sind und im nicht dargestellten Gehäuse jeweils verdrehbar gelagert sind. Von beispielsweise einem Verbrennungsmotor in die Kurbelwelle 4 eingeleitetes Drehmoment wird durch das Kurbel-CVT-Getriebe an die getriebene Welle 5 übertragen und kann dort beispielsweise zum Antreiben von Rädern eines Fahrzeugs angegriffen werden. Das Getriebe 1 sorgt für eine geeignete Übersetzung.
Die antreibende Kurbelwelle 4 und die getriebene Welle 5 (Ausgangswelle) sind dazu antriebsmäßig mittels mehrerer auf der Kurbelwelle 4 in Axialrichtung der Kurbelwelle 4 hintereinander angeordneter Exzentereinheiten 6, auf denen pleuelartige Verbindungselemente 8 über Wälzlager gelagert sind, und einer entsprechenden Mehrzahl von auf der getriebenen Welle 5 in axialer Richtung hintereinander angeordneter Freilaufeinheiten 7 verbunden, an denen die Verbindungselemente 8 angelenkt sind.
An einer jeweiligen Freilaufeinheit 7 ist das pleuelartige Verbindungselement 8 an einem Anlenkbereich 47, der an einem Außenring 45 der Freilaufeinheit 7 geformt ist, schwenkbar gelagert. Die Freilaufeinheit 7 an sich ist durch ein an der Außenumfangsfläche der getriebenen Welle 5 gebildetes Polygonprofil 50 geformt, in Verbindung mit durch Rollen gebildete Klemmkörper 42, die zwischen das Polygonprofil 50 und die Innenumfangsfläche des Außenrings 45 eingebracht sind. Somit wird als „Rollenfreilauf' durch eine profilierte Innenlaufbahn des Polygonprofils 50 in Verbindung mit Rollen als Klemmkörpern 42 die Klemmwirkung erzielt. In einer Relativdrehrichtung zwischen dem Außenring 45 und der Welle 5 können die Klemmkörper 42 eine Verdrehung dieser Bauteile relativ zueinander blockieren, so dass die Welle 5 und der Außenring nur gemeinsam miteinander verdreht werden. Entweder wird in der anderen Relativdrehrichtung keine Sperrwirkungen durch die Klemmkörper 42 erzeugt, oder
es werden sogenannte umschaltbare Freiläufe vorgesehen, welche neben einer Neutralstellung, in der sie eine Relativdrehung der Welle 5 und des Außenrings 45 erlauben, zwei Blockierpositionen aufweisen, in denen die beiden Bauteile in eine erste bzw. zweite Relativdrehrichtung blockieren und somit in die erste und zweite Drehrichtung gemeinsam verdreht werden. Dadurch kann die Drehrichtung der getriebenen Welle 5 als Ausgangswelle verändert werden, so dass beispielsweise ein Rückwärtsgang realisiert werden kann.
In Figur 2A bis 12 sind die montierten Exzentereinheiten 6 sowie deren Einzelbauteile im Detail gezeigt. In Figur 2A bis Figur 5B ist eine Einrichtung 10 zur Verstellung der Exzentrizität der Drehachse eines auf der Kurbelwelle 4 vorgesehenen Exzenterbauteils 12 gegenüber der Drehachse der Kurbelwelle 4 in unterschiedlichen Ansichten gezeigt, nämlich in Figuren 2A und 2B in einer perspektivischen Ansicht, wobei die Exzenterbauteile 12 unterschiedliche Exzentrizität in Figur 2A und Figur 2B aufweisen, einer Ansicht von vorne auf die Kurbelwelle 4 in Figuren 3A und 3B, wobei wiederum die Exzenterbauteile 12 unterschiedliche Exzentrizität aufweisen, einer Schnittansicht in Figur 4, wobei der Schnitt eine Schnittebene senkrecht zur Axialrichtung der Kurbelwelle 4 ist, und in Längsschnittansichten entlang der Axialrichtung der Kurbelwelle 4 in Figuren 5A und 5B, wobei wiederum unterschiedliche Exzentrizitäten gezeigt sind.
Wie in den Figuren dargestellt ist, enthält die Einrichtung 10 zur Verstellung der Exzentrizität mehrere in Axialrichtung hintereinander auf der Kurbelwelle 4 angeordnete Exzentereinheiten 6 mit Exzenterbauteilen 12, wobei die Exzentereinheiten 6 im Wesentlichen gleich aufgebaut sind, so dass hier nur eine beschrieben wird.
Insbesondere sind um die insgesamt kreisförmig gebauten Exzenterbauteile 12 jeweils Wälzlager 17, z.B. Kugellager angeordnet, über die die Verbindungselemente 8, die in Figuren 2A bis 4 nur schematisch gezeigt sind, gelagert sind. Eine Lagerung über andere geeignete Lager statt der Kugellager ist für die Verbindungselemente 8 ebenfalls möglich.
Jedes Exzenterbauteil 12 besteht aus zwei Hälften 13, 14, die aus einer Halbierung des Exzenterbauteils 12 im Wesentlichen entlang der Durchmesserrichtung resultieren. Bei der Montage auf der Kurbelwelle 4 werden die Exzenterbauteilhälften 13, 14 durch in diesen vorgesehene Ausnehmungen und Gewinde mittels Schrauben 15 verschraubt und zusammengefügt (siehe Figur 4).
Die Exzenterbauteile 12 sind auf entsprechenden Führungsbereichen 18 der Kurbelwelle 4 in einer Ebene senkrecht zur Kurbelwellenachse verschiebbar gelagert. Diese Führungsbereiche 18 sind auf der Kurbelwelle 4 angeordnete exzentrische Bereiche, die kulissenführungsartig gestaltet sind. Die Kurbelwelle 4 mit den entsprechenden Führungsbereichen 18 ist am besten aus Figur 6 zu erkennen. In der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform sind vier Führungsbereiche 18 vorgesehen, so dass die zugehörigen Exzenterbauteile 12 jeweils auf dem zugeordneten Führungsbereich 18 verschoben werden können. Da vier Führungsbereiche 18 vorgesehen sind, sind diese zueinander in Umfangsrichtung um die Kurbelwellenachse um 90° versetzt und verdreht, so dass auch die Verschieberichtung der Exzenterbauteile in zueinander um 90° in Umfangsrichtung der Kurbelwellenachse versetzte Richtungen erfolgt, und die ihnen eigene Exzentrizität bezüglich der Achse der Kurbelwelle 4 ebenso versetzt ist, so dass der durch die einzelnen Exzenterbauteile 12 vorgesehene Hub bei Drehung der Kurbelwelle 4 um 360° gleichmäßig, d.h. in gleichen Winkelintervallen, von der Kurbelwelle 4 auf die getriebene Welle 5 des Kurbel-CVT-Getriebes übertragen wird. Werden mehr als vier Exzentereinheiten 6 vorgesehen, so sind diese in Umfangsrichtung im Hinblick auf ihre Exzentrizität, die jeweils in der Größe gleich bezüglich der Verschieberichtung ist, und im Hinblick auf ihre Ausrichtung entsprechend versetzt anzuordnen. Insbesondere gilt, dass die Führungsbereiche 18 gleich weit aus der Mitte bezüglich der Achse der Kurbelwelle 4 verschoben sind, d.h. gleiche Maße der Exzentrizität aufweisen, und bei n-Führungsbereichen 18 um 3607n zueinander verdreht angeordnet sind.
Wie am besten aus Figur 7 zu erkennen ist und im Querschnitt in Figur 4 gezeigt ist, sind in die Führungsbereiche 18 der Kurbelwelle 4 Verstelleinheiten 20 zur Verstellung der Exzentrizität der Drehachse der Exzenterbauteile 12 gegenüber der Drehachse der Kurbelwelle 4 vorgesehen. Die Verstelleinheit 20 ist in perspektivischer Ansicht in Figur 9 und in Schnittansicht in Figur 10 genauer gezeigt.
Insbesondere enthält die Verstelleinheit 20 ein Schneckenrad 22, das in perspektivischer Ansicht auch in Figur 11 dargestellt ist. Das Schneckenrad 22 hat ein Innengewinde 24, das sich in Verstellrichtung der Exzenterbauteile 12 durch das Schneckenrad erstreckt und als selbsthemmendes Gewinde 24 gestaltet ist. Das Gewinde 24 wird mit einer Schraube 26, die in Figur 12 dargestellt ist, und die in Verstellrichtung verdrehsicher im jeweiligen Exzenterbauteil 12 gelagert ist, in Eingriff gebracht. Das Gewinde 24 und die Schraube 26 mit ihrem Außengewinde bilden zusammen eine Gewindeeinrichtung. Durch Verdrehen des Schneckenrads 22 gegenüber der Schraube 26 werden das in der Kurbelwelle 4 in Verstellrichtung nicht verschiebbar gelagerte Schneckenrad 22 und die bezüglich des Exzenterbauteils 12 lagefeste
Schraube 26 zueinander relativ in Verstellrichtung bewegt. Dies führt zu einer Verschiebung und Veränderung der Exzentrizität des Exzenterbauteils 12 gegenüber der Kurbelwelle 4.
Zur Verdrehsicherung der Schraube 26 ist diese an ihren beiden gegenüberliegenden Enden mit einem Polygonprofil, hier einem quaderförmigen Fortsatz 27 gestaltet, der in eine entsprechende Ausnehmung am Exzenterbauteil eingreift und somit ein Drehen der Schraube 26 verhindert. Das Gewinde der Schraube 26 ist als Außengewinde gestaltet und entspricht hinsichtlich der Selbsthemmung dem Innengewinde 24 in dem Schneckenrad 22.
Zur Lagerung der Verstelleinheit 20 in der dafür vorgesehenen Ausnehmung in der Kurbelwelle 4, insbesondere den Führungsbereichen 18 der Kurbelwelle 4, sind Radiallager 28 und Axiallager 29 vorgesehen, so dass das Schneckenrad 22 um seine Achse, die der Gewindeachse des Gewindes 24 entspricht, drehbar, aber in Axialrichtung nicht verschiebbar, gelagert ist. Die Radiallager 28 verhindern ferner eine Verschiebung in Radialrichtung, lassen jedoch die erwähnte Drehung zu. Dazu sind auf dem Schneckenrad 22 entsprechende Führungsbereiche 30 für die Radiallager 28 und 31 für die Axiallager 29 vorgesehen. Zum Einsetzen des Schneckenrads 22 in den jeweiligen Führungsbereich 18 sind die Führungsbereiche 18 jeweils mit einer sich verjüngenden Ausnehmung gestaltet, die das Einführen des Schneckenrads 22 von einer Seite erlaubt. Das Schneckenrad 22 wird nach dem Einsetzen zusammen mit den Lagern 28, 29 mit Hilfe einer Mutter 32 befestigt.
Am Schneckenrad 22 ist ferner ein Zahnbereich 34 vorgesehen, der an der Außenumfangs- fläche des Schneckenrads 22 liegt und angepasst ist, mit einer in Figur 10 nicht dargestellten Schnecke 40 in Eingriff zu gelangen, so dass eine Verstelldrehbewegung der Schnecke 40 als Drehbewegung in das Schneckenrad 22 eingeleitet wird.
In Figuren 8A und 8B sind in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten die Kurbelwelle 4 mit den Führungsbereichen 18 sowie den eingesetzten Verstelleinheiten 20, einschließlich der Schraube 26 gezeigt.
Aus dem in Figuren 5A und 5B gezeigten Querschnitt in Längsrichtung durch die Kurbelwelle 4 ist ferner die Lage und Positionierung der Schnecke 40 erkennbar. Die Schnecke 40 ist in einen als Axialbohrung gestalteten Hohlraum 41 eingesetzt, der sich in Längsrichtung, d.h. Axialrichtung, in der Kurbelwelle 4 als Sackloch erstreckt. Dabei sind die Position der Schnecke 40 und der Schneckenräder 22 so gewählt, dass die Zahnbereiche 34 der Schneckenrä-
der 22 mit der Schnecke 40 kämmen können. Die Schnecke 40 an sich ist durch Nadellager 43 drehbar gelagert in den Hohlraum 41 eingesetzt und wird durch Axiallager 44 in Position bezüglich der Axialrichtung gehalten.
Soll die Exzentrizität der Exzenterbauteile 12 gegenüber der Drehachse der Kurbelwelle 4 verändert werden, d.h. die Drehachse der Exzenterbauteile 12 gegenüber der Drehachse der Kurbelwelle 4 verändert werden, so wird durch einen in den Figuren nicht dargestellten Elektromotor oder eine andere Antriebseinrichtung die Schnecke 40 gedreht. Die Schnecke 40 kann sich aufgrund der axialen Festlegung in Axialrichtung nicht bewegen. Die Schnecke 40 ist in Eingriff mit den Schneckenrädern 22 der Verstelleinheiten 20, die in den Führungsbereichen 18 der Kurbelwelle 4 untergebracht sind. Durch die Drehung der Schnecke 40 werden die Schneckenräder 22 ebenfalls in Drehung versetzt. Dadurch wird mittels des Gewindeeingriffs zwischen der Schraube 26, die in den Exzenterbauteilen 12 befestigt ist, und der in der Kurbelwelle 4 befestigten Verstelleinheit 20 die Lage der Verstelleinheit 20 relativ zur Lage des Exzenterbauteils 12 verändert. Damit wird der Hub, der auf die Verbindungselemente 8 (siehe Figur 1) übertragen werden kann, verändert, was wiederum die Übersetzung des Getriebes 1 ändert. Durch die Drehung der Schnecke 40 und der damit einhergehenden Drehung des Schneckenrads 22 verschiebt sich das Schneckenrad 22 entlang der Axialrichtung der Schraube 26 und damit in Verstellrichtung der Exzentereinheiten 12 bezüglich der Kurbelwelle 4.
Da mittels der einen Schnecke 40 gleichzeitig alle an der Kurbelwelle 4 vorgesehenen Exzentereinheiten 12 über die Verstelleinrichtungen 20 gleichmäßig verstellt werden, ist keine spezielle Einrichtung zur Synchronisierung der verschiedenen Verstellungen für die einzelnen Exzenterbauteile 12 erforderlich. Dadurch, dass das Gewinde 26 in Verbindung mit dem Innengewinde 24 der Schnecke 22 selbsthemmend gestaltet ist, bleibt, auch wenn der Verstellmotor zur Drehung der Schnecke 40 nicht bestromt ist, jedes Exzenterbauteil 12 in seiner Relativposition bezüglich der Kurbelwelle 4, so dass keine durchgängige Bestromung erforderlich ist, wenn die Übersetzung des Getriebes 1 nicht verändert werden soll. Ferner ergibt sich insgesamt eine sehr hohe Gesamtübersetzung zwischen der Schnecke 40 und dem Verstellweg zwischen Kurbelwelle 4 und Exzenterbauteil 12, so dass ein Elektromotor die Schnecke 40 ohne zusätzliches Zwischengetriebe direkt antreiben kann. Außerdem kann die Kurbelwelle 4 verhältnismäßig steif gestaltet werden, da sie insgesamt, auch in den Bereichen der Führungsbereiche 18, einen relativ großen Querschnitt aufweisen kann.
Bezugszeichenliste
Kurbel-CVT-Getriebe
Kurbelwelle getriebene Welle
Exzentereinheit
Freilaufeinheit
Verbindungselement
Einrichtung zur Verstellung der Exzentrizität
Exzenterbauteil
Exzenterbauteilhälfte
Exzenterbauteilhälfte
Schraube
Wälzlager
Führungsbereich
Verstelleinheit
Schneckenrad
Innengewinde
Schraube
Fortsatz
Radiallager
Axiallager
Führungsbereich
Radiallager
Mutter
Zahnbereich
Schnecke
Hohlraum
Klemmkörper
Nadellager
Axiallager
Außenring
Anlenkbereich
Polygonprofil
Claims
1. Einrichtung (10) zur Verstellung der Exzentrizität der Drehachse eines Exzenterbauteils (12) gegenüber der Drehachse der Kurbelwelle (4) eines Kurbel-CVT-Getriebes (1), enthaltend eine Kurbelwelle (4) mit mindestens einem Führungsbereich (18) für ein Exzenterbauteil (12), dessen Außenumfang zum Aufpassen von einem Wälzlager (17) ange- passt ist, und eine Schnecke (40), wobei die Kurbelwelle (4) in Axialrichtung einen Hohlraum (41 ) aufweist und die Schnecke (40) in den Hohlraum (41) der Kurbelwelle (4) eingesetzt ist, und eine in dem mindestens einen Führungsbereich (18) vorgesehene Verstelleinheit (20) zur Verschiebung des Exzenterbauteils (12) in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung der Kurbelwelle (4) durch Drehen der Schnecke (40).
2. Einrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Exzenterbauteil (12) zweiteilig ausgeführt ist, wobei die beiden Teile (13, 14) bei der Montage auf der Kurbelwelle (4) miteinander verbunden werden.
3. Einrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Führungsbereich (18) bezüglich der Achse der Kurbelwelle (4) exzentrisch angeordnet ist.
4. Einrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (20) ein mit der Schnecke (40) in Eingriff stehendes Schneckenrad (22) enthält, das in Verstellrichtung der Exzentrizität ortsfest aber drehbar in dem Führungsbereich (18) gelagert ist und über eine Gewindeeinrichtung (24, 26) mit dem Exzenterbauteil (12) verbunden ist, dass das Exzenterbauteil (12) relativ zu dem zugeordneten Führungsbereich (18) der Kurbelwelle (4) verschiebbar ist.
5. Einrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeeinrichtung (24, 26) selbsthemmend ausgeführt ist.
6. Einrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Gewindeeinrichtung als Innengewinde (24) in dem Schneckenrad (22) und Außengewinde einer drehfest am Exzenterbauteil (12) gelagerten Schraube (26) ausgeführt ist.
7. Einrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Führungsbereiche (18) und Exzenterbauteile (12) entlang der Axialrich- tung der Kurbelwelle (4) angeordnet sind, die mit einer gemeinsamen Schnecke (40) verschoben werden.
8. Kurbel-CVT-Getriebe (1 ) mit einer Einrichtung (10) zur Verstellung der Exzentrizität der Drehachse eines Exzenterbauteils (12) gegenüber der Drehachse einer Kurbelwelle (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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