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Die Erfindung betrifft einen Variator für ein CVT-Getriebe, mit zwei durch ein Umschlingungsmittel miteinander verbundenen Scheibensätzen, die jeweils eine Festscheibe und eine Wegscheibe umfassen, die durch Aufbringung einer Axialkraft über einen Schiebesitz in axialer Richtung auf einer Variatorwelle bewegbar ist, um eine ausreichende Anpressung zwischen den Scheibensätzen und dem Umschlingungsmittel sicherzustellen.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 42 34 294 A1 ist ein stufenlos einstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit zwei zueinander verstellbaren Kegelscheibenpaaren bekannt, wobei wenigstens eines der Kegelscheibenpaare mittels eines Drehmomentfühlers zur Verspannung des Umschlingungsmittels beaufschlagbar ist, wobei der Drehmomentfühler Wälzkörper besitzt, die mit Abwälzflächen zusammenarbeiten, welche drehmoment- und übersetzungsabhängige Verspannungskräfte erzeugen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2015 205 824 A1 ist ein Drehmomentfühler mit einem Drehmomenteingangsteil und mit einem Fühlerkolben bekannt, wobei durch eine Schrägverzahnung eine drehmomentabhängige Axialkraft auf das Drehmomenteingangsteil wirkt, das mindestens einen Fühlerspalt aufweist, der in Abhängigkeit von der drehmomentabhängigen Axialkraft auf das Drehmomenteingangsteil mehr oder weniger freigegeben wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Anpressung im Betrieb eines Variators für ein CVT-Getriebe, mit zwei durch ein Umschlingungsmittel miteinander verbundenen Scheibensätzen, die jeweils eine Festscheibe und eine Wegscheibe umfassen, die durch Aufbringung einer Axialkraft über einen Schiebesitz in axialer Richtung auf einer Variatorwelle bewegbar ist, um eine ausreichende Anpressung zwischen den Scheibensätzen und dem Umschlingungsmittel sicherzustellen, zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Variator für ein CVT-Getriebe, mit zwei durch ein Umschlingungsmittel miteinander verbundenen Scheibensätzen, die jeweils eine Festscheibe und eine Wegscheibe umfassen, die durch Aufbringung einer Axialkraft über einen Schiebesitz in axialer Richtung auf einer Variatorwelle bewegbar ist, um eine ausreichende Anpressung zwischen den Scheibensätzen und dem Umschlingungsmittel sicherzustellen, dadurch gelöst, dass der Schiebesitz so schräg zur axialen Richtung ausgeführt ist, dass durch ein in die jeweilige Variatorwelle eingeleitetes Drehmoment über den Schiebesitz eine zusätzliche Axialkraft auf die Wegscheibe erzeugt wird. Ein Drehmoment zum Antrieb des CVT-Getriebes wird zum Beispiel durch einen Verbrennungsmotor bereitgestellt. Zu diesem Zweck ist eine Antriebswelle des Verbrennungsmotors über eine Anfahreinrichtung, die zum Beispiel als Kupplung ausgeführt ist, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Drehschwingungsdämpfers, drehfest mit einer Getriebeeingangswelle verbindbar. Die Getriebeeingangswelle wiederum ist drehfest, gegebenenfalls einstückig, mit der Variatorwelle eines antriebsseitigen Scheibensatzes verbunden. Die dem Wort Getriebe vorangestellten Großbuchstaben CVT stehen für die englischen Begriffe Continuously Variable Transmission. Die beiden Scheibensätze des Variators sind zur Drehmomentübertragung durch ein Zugmittel, wie eine Kette, miteinander koppelbar. Die Scheiben der Scheibensätze sind zum Beispiel als Kegelscheiben ausgeführt. Der Abstand der Kegelscheiben des jeweiligen Scheibensatzes oder Kegelscheibenpaars ist veränderbar, um die Übersetzung des CVT-Getriebes stufenlos zu variieren. Die axiale Richtung wird durch eine Drehachse der jeweiligen Variatorwelle definiert. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse. Die Axialkraft für die Anpressung kann hydraulisch, zum Beispiel mit einer hydraulischen Pumpe, oder elektromotorisch erzeugt werden. Durch die schräge Ausführung des Schiebesitzes kann auf einfache Art und Weise eine zusätzliche Anpresshilfe bereitgestellt werden, wobei die zusätzliche Axialkraft aus einem Eingangsdrehmomenterzeugt wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Variators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitz mindestens eine schräg verlaufende Führungsausnehmung umfasst. Bei der Führungsausnehmung handelt es sich zum Beispiel um eine Führungsnut. Ein Winkel zwischen der schräg verlaufenden Führungsausnehmung und einer Axialen ist vorzugsweise so mit der Größe des eingeleiteten Drehmoments abgestimmt, dass keine Selbsthemmung zwischen der Wegscheibe, die auch als Stellscheibe bezeichnet wird, und der Variatorwelle auftritt. Die Variatorwelle ist vorzugsweise einstückig mit der Festscheibe des jeweiligen Scheibensatzes verbunden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Variators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitz mindestens eine spiralförmig verlaufende Führungsausnehmung umfasst. Die spiralförmig verlaufende Führungsausnehmung ist zum Beispiel als Führungsnut oder Führungsrille ausgeführt. Die Führungsausnehmung ist schraubenförmig oder spiralförmig außen an der Variatorwelle und/oder innen an der Wegscheibe oder Stellscheibe vorgesehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Variators ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Variatorwelle als auch die Wegscheibe mit einer spiralförmig verlaufenden Führungsausnehmung versehen sind, in denen Kugeln geführt sind. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine schräge Kugelführung dargestellt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Variators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitz eine Schrägverzahnung umfasst. Durch die Schrägverzahnung kann auf einfache Art und Weise die gewünschte zusätzliche Axialkraft über den Schiebesitz auf die Wegscheibe erzeugt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Variators ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägverzahnung ein Evolventenzahnprofil aufweist. Durch das Evolventenzahnprofil kann die Kontaktfläche in den Schiebesitz zwischen der Variatorwelle und der Stellscheibe oder Wegscheibe klein gehalten werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Variators ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägverzahnung ein Vielnutprofil aufweist. Das Vielnutprofil umfasst mehrere Nuten, die gleichmäßig über einen Umfang der Variatorwelle beziehungsweise der Wegscheibe oder Stellscheibe verteilt sind.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Variators ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägverzahnung ein Keilwellenprofil aufweist. Das Keilwellenprofil ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Schrägverzahnung. Anstelle des Keilwellenprofils kann auch ein Kerbzahnprofil zur Darstellung der Schrägverzahnung verwendet werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Variators ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägverzahnung ein Sägezahnprofil aufweist. Das Sägezahnprofil hat sich zur Darstellung der gewünschten zusätzlichen Axialkraft auf die Wegscheibe als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Wegscheibe und/oder eine Variatorwelle für einen vorab beschriebenen Variator. Die Wegscheibe und die Variatorwelle sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Variators. Über den schräg zur axialen Richtung ausgeführten Schiebesitz kann im Betrieb des Variators auf einfache Art und Weise durch ein in die jeweilige Variatorwelle eingeleitetes Drehmoment eine zusätzliche Axialkraft auf die Wegscheibe erzeugt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 einen Variator für ein CVT-Getriebe mit zwei durch ein Umschlingungsmittel miteinander verbundenen Scheibensätzen im Längsschnitt;
- 2 einen Ausschnitt aus 1 im Querschnitt durch einen Schiebesitz mit einer Schrägverzahnung, die ein Keilwellenprofil aufweist;
- 3 eine ähnliche Darstellung wie in 2 mit einer schrägen Kugelführung;
- 4 eine weitere Ansicht zu 3 zum Veranschaulichen der schrägen Kugelführung;
- 5 eine weitere Ansicht zu 2 zum Veranschaulichen des schrägen Verlaufs der Keilwellenverzahnung;
- 6 eine ähnliche Darstellung wie in 2 mit einer Schrägverzahnung, die ein Evolventenzahnprofil aufweist;
- 7 eine ähnliche Darstellung wie in 2 mit einer Schrägverzahnung, die ein Kerbzahnprofil aufweist;
- 8 eine ähnliche Darstellung wie in 2 mit einer Schrägverzahnung, die ein Sägezahnprofil aufweist;
- 9 ein kartesisches Koordinatendiagramm, in welchem der Verlauf einer zusätzlichen Axialkraft über einem in eine Variatorwelle eingeleiteten Drehmoment aufgetragen ist; und
- 10 ein ähnliches Koordinatendiagramm wie in 9, in welchem der Verlauf der zusätzlichen Axialkraft über einem Spiralwinkel aufgetragen ist.
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In 1 ist ein Variator 1 mit einem antriebsseitigen Scheibensatz 3 und einem abtriebsseitigen Scheibensatz 7 im Längsschnitt dargestellt. Der antriebsseitige Scheibensatz 3 umfasst eine Festscheibe 4 und eine Wegscheibe 5. Die Festscheibe 4 ist einstückig mit einer Variatorwelle 6 verbunden.
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Die Wegscheibe 5 ist durch einen Schiebesitz 11 in einer axialen Richtung hin und her bewegbar auf der Variatorwelle 6 geführt. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse 2 der Variatorwelle 6. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse 2.
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Der abtriebsseitige Scheibensatz 7 umfasst eine Festscheibe 8, die diagonal zu der Festscheibe 4 des antriebsseitigen Scheibensatzes 3 angeordnet ist. Die Festscheibe 8 ist einstückig mit einer Variatorwelle 10 verbunden.
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Auf der Variatorwelle 10 ist eine Wegscheibe 9 durch einen Schiebesitz 12 in axialer Richtung hin und her bewegbar aufgenommen. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse 13 der Variatorwelle 10.
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Die durch den jeweiligen Schiebesitz 11, 12 auf der Variatorwelle 6, 10 bewegbaren Wegscheiben 5, 9 werden auch als Losscheiben oder Stellscheiben bezeichnet. Auf ihrer der jeweiligen Festscheibe 4, 8 abgewandten Seite weisen die Wegscheiben 5, 9 eine Druckkammer 14, 15 auf. Durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Druckkammern 14, 15 können Axialkräfte auf die Wegscheiben 5, 9 ausgeübt werden, um eine ausreichende Anpressung zwischen den Scheibensätzen 3, 7 und den Umschlingungsmitteln sicherzustellen.
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In den 2 und 5 ist gezeigt, dass der Schiebesitz 11 eine Schrägverzahnung 17 umfasst. Durch einen Doppelpfeil 18 ist angedeutet, dass die Schrägverzahnung 17 schräg zur Drehachse 2 der Variatorwelle 6 verläuft. Durch einen Pfeil 19 ist eine zusätzliche Axialkraft angedeutet, die beim Einleiten eines Drehmoments in die Variatorwelle 6 auf die Stellscheibe oder Wegscheibe 5 ausgeübt wird.
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In den 3 und 4 ist dargestellt, dass der Schiebesitz 11 auch als schräge Kugelführung ausgeführt sein kann. Zu diesem Zweck dienen insgesamt drei beziehungsweise sechs Führungsausnehmungen 21 in der Variatorwelle 6 beziehungsweise 22 in der Wegscheibe 5. In den Führungsausnehmungen 21, 22 sind Kugeln 28 geführt.
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Durch einen Doppelpfeil 30 ist ein Winkel zwischen der schrägen Führungsausnehmung 21 und der Drehachse 2 der Variatorwelle 6 angedeutet. Durch einen Pfeil 31 ist eine zusätzliche Anpresskraft angedeutet, die beim Einleiten eines Drehmoments in die Variatorwelle 6 auf die Stellscheibe oder Wegscheibe 5 ausgeübt wird.
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Die Führungsausnehmung 21 kann, anders als in 4 dargestellt, auch spiralförmig über die Mantelfläche der Variatorwelle 6 gewunden sein. Analog können die Führungsausnehmungen 22 in der Stellscheibe oder Wegscheibe 5 ebenfalls spiralförmig gewunden sein.
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In 6 ist dargestellt, dass die Schrägverzahnung zur Darstellung des Schiebesitzes 11 auch ein Evolventenzahnprofil 34 aufweisen kann.
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In 7 ist dargestellt, dass die Schrägverzahnung des Schiebesitzes 11 auch ein Keilwellenprofil 36 aufweisen kann.
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In 8 ist dargestellt, dass die Schrägverzahnung des Schiebesitzes 11 auch ein Sägezahnprofil 38 aufweisen kann.
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In 9 sind durch einen Doppelpfeil 41 eine y-Achse und durch einen Doppelpfeil 42 eine x-Achse eines kartesischen Koordinatendiagramms dargestellt. Auf der x-Achse 42 ist in einer geeigneten Einheit ein Drehmoment aufgetragen, das in die Variatorwelle (6 in den 1 bis 8) eingeleitet wird. Auf der y-Achse 41 ist die zusätzliche Kraft (31 und 19 in den 4 und 5) in einer geeigneten Krafteinheit aufgetragen.
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Durch eine Linie 44 ist der Verlauf der zusätzlichen Axialkraft über dem eingeleiteten Drehmoment aufgetragen. In der Nähe eines Koordinatenursprungs des kartesischen Koordinatendiagramms ist die zusätzliche Axialkraft bei einem kleinen eingeleiteten Drehmoment ebenfalls klein. Mit zunehmender Größe des eingeleiteten Drehmoments nimmt die zusätzliche Axialkraft im Wesentlichen linear zu.
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In 10 sind durch einen Doppelpfeil 51 eine y-Achse und durch einen Doppelpfeil 52 eine x-Achse eines kartesischen Koordinatendiagramms angedeutet. Auf der x-Achse 52 ist ein Spiralwinkel einer schrägen oder spiralförmigen Führungsausnehmung (21 in 4) in Grad aufgetragen. Auf der y-Achse 51 ist die zusätzliche Axialkraft in einer geeigneten Krafteinheit aufgetragen.
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Durch eine Linie 54 ist der Verlauf der zusätzlichen Axialkraft über dem Spiralwinkel aufgetragen. In der Nähe des Koordinatenursprungs des kartesischen Koordinatendiagramms ist die zusätzliche Axialkraft bei einem kleinen Spiralwinkel eher klein. Mit zunehmender Größe des Spiralwinkels nimmt die Größe der zusätzlichen Axialkraft im Wesentlichen linear zu.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Variator
- 2
- Drehachse
- 3
- antriebsseitiger Scheibensatz
- 4
- Festscheibe
- 5
- Wegscheibe
- 6
- Variatorwelle
- 7
- abtriebsseitiger Scheibensatz
- 8
- Festscheibe
- 9
- Wegscheibe
- 10
- Variatorwelle
- 11
- Schiebesitz
- 12
- Schiebesitz
- 13
- Drehachse
- 14
- Druckkammer
- 15
- Druckkammer
- 17
- Schrägverzahnung
- 18
- Doppelpfeil
- 19
- Pfeil
- 21
- Führungsausnehmung
- 22
- Führungsausnehmung
- 28
- Kugel
- 30
- Doppelpfeil
- 31
- Pfeil
- 34
- Evolventenzahnprofil
- 36
- Keilwellenprofil
- 38
- Sägezahnprofil
- 41
- Doppelpfeil
- 42
- Doppelpfeil
- 44
- Linie
- 51
- Doppelpfeil
- 52
- Doppelpfeil
- 54
- Linie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4234294 A1 [0002]
- DE 102015205824 A1 [0002]
