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Die Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren für eine Gleitschiene eines Umschlingungsgetriebes, wobei die Gleitschiene zumindest folgende Komponenten umfasst:
- - einen Gleitkanal mit zwei antagonistischen Gleitflächen zum jeweils dämpfenden Anliegen an einem Trum eines Umschlingungsmittels eines Umschlingungsgetriebes; und
- - eine Schwenkmittelaufnahme zum schwenkbaren Abstützen der Gleitschiene auf einem Schwenkmittel eines Umschlingungsgetriebes. Das Fertigungsverfahren ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die folgenden Schritte in genannter Reihenfolge umfasst sind:
- a. Festlegen einer Geometrie des Gleitkanals;
- b. Einsetzen eines Platzhalters in den Gleitkanal, wobei der Platzhalter einem Trum eines Umschlingungsmittels mit größter zulässiger Höhe in Transversalrichtung entspricht, wobei sich ein Spiel zwischen dem Platzhalter und der verformten Geometrie einstellt;
- c. Erfassen des eingestellten Spiels; und
- d. zumindest teilweises Auffüllen des erfassten Spiels. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Gleitschiene für ein Umschlingungsgetriebe, ein Umschlingungsgetriebe mit einer solchen Gleitschiene für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einem solchen Umschlingungsgetriebe, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
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Ein Umschlingungsgetriebe, auch als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe oder als CVT (engl.: continuous variable transmission) bezeichnet, für einen Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs umfasst zumindest ein auf einer ersten Welle angeordnetes erstes Kegelscheibenpaar und ein auf einer zweiten Welle angeordnetes zweites Kegelscheibenpaar sowie ein zur Drehmomentübertragung zwischen den Kegelscheibenpaaren vorgesehenes Umschlingungsmittel. Ein Kegelscheibenpaar umfasst zwei Kegelscheiben, welche mit korrespondierenden Kegelflächen aufeinander zu ausgerichtet sind und relativ zueinander axial bewegbar sind. Die (erste) Kegelscheibe, auch als Losscheibe oder Wegscheibe bezeichnet, ist entlang Ihrer Wellenachse verlagerbar und die (zweite) Kegelscheibe, auch als Festscheibe bezeichnet, steht in Richtung der Wellenachse fest. Solche Umschlingungsgetriebe sind seit langem, beispielsweise aus der
DE 100 17 005 A1 bekannt.
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Im Betrieb des Umschlingungsgetriebes wird das Umschlingungsmittel infolge der Kegelflächen der Kegelscheiben mittels einer relativen Axialbewegung der Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaars zwischen einer inneren Position (kleiner Wirkkreis) und einer äußeren Position (großer Wirkkreis) in einer radialen Richtung verlagert. Das Umschlingungsmittel läuft damit auf einem veränderbaren Wirkkreis, also mit veränderbarem Laufradius, ab. Dadurch ist eine unterschiedliche Drehzahlübersetzung und Drehmomentübersetzung von einem Kegelscheibenpaar auf das andere Kegelscheibenpaar stufenlos einstellbar.
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Das Umschlingungsmittel bildet zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren zwei Trume, wobei je nach der Konfiguration und nach der Rotationsrichtung der Kegelscheibenpaare, eines der Trume ein Zugtrum und das andere Trum ein Schubtrum, beziehungsweise ein Lasttrum und ein Leertrum bilden.
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Die Richtung senkrecht zu dem (jeweiligen) Trum und von innenseitig nach außenseitig oder umgekehrt weisend wird als Transversalrichtung bezeichnet. Die Transversalrichtung des ersten Trums ist daher nur bei gleich großen Laufradien an den beiden Kegelscheibenpaaren parallel zu der Transversalrichtung des zweiten Trums. Die Richtung senkrecht zu den beiden Trumen und von einer Kegelscheibe zu jeweils der anderen Kegelscheibe eines Kegelscheibenpaares weisend wird als Axialrichtung bezeichnet. Dies ist also eine zu den Rotationsachsen der Kegelscheibenpaare parallele Richtung. Die dritte Raumrichtung in der (idealen) Ebene des (jeweiligen) Trums wird als Laufrichtung beziehungsweise als Gegenlaufrichtung oder als longitudinale Richtung bezeichnet. Die Laufrichtung, Transversalrichtung und Axialrichtung spannen somit ein (im Betrieb) mitbewegtes kartesisches Koordinatensystem auf. Es ist zwar angestrebt, dass die Laufrichtung die ideal-kürzeste Verbindung zwischen den anliegenden Laufradien der beiden Kegelscheibenpaare bildet, aber im dynamischen Betrieb kann die Ausrichtung des jeweiligen Trums kurzfristig oder dauerhaft von dieser ideal-kürzesten Verbindung abweichen.
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Bei solchen Umschlingungsgetrieben ist im Freiraum zwischen den Kegelscheibenpaaren zumindest eine Dämpfervorrichtung vorgesehen. Eine solche Dämpfervorrichtung ist an dem Zugtrum und/oder an dem Schubtrum des Umschlingungsmittels anordenbar und dient zur Führung und damit zur Einschränkung von Schwingungen des Umschlingungsmittels. Eine solche Dämpfervorrichtung ist schwerpunktmäßig hinsichtlich einer akustikeffizienten Zugmittelführung (Umschlingungsmittelführung) auszulegen. Dabei sind die Länge der anliegenden (Gleit-) Fläche zum Führen des Umschlingungsmittels und die Steifigkeit der Dämpfervorrichtung entscheidende Einflussfaktoren. Eine Dämpfervorrichtung ist beispielsweise als Gleitschuh beziehungsweise als Gleitführung mit lediglich einseitiger, meist bauraumbedingt (transversal zu dem Umschlingungsmittel) innenseitiger, also zwischen den beiden Trumen angeordneter, Gleitfläche ausgeführt. Alternativ ist die Dämpfervorrichtung als Gleitschiene mit beidseitiger Gleitfläche, also sowohl außenseitiger, also außerhalb des gebildeten Umschlingungskreises, als auch innenseitiger Gleitfläche zu dem betreffenden Trum des Umschlingungsmittels ausgebildet. Eine Gleitfläche wird auch als Führungsfläche bezeichnet. Bei einer Gleitschiene werden die beiden einander transversal gegenüberliegenden, also antagonistischen beziehungsweise antagonistisch auf das zu dämpfende Trum einwirkenden, Gleitflächen gemeinsam als Führungskanal oder Gleitkanal bezeichnet.
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Die Dämpfervorrichtung ist mittels einer Schwenkmittelaufnahme auf einem Schwenkmittel mit einer Schwenkachse gelagert, wodurch ein Verschwenken der Dämpfervorrichtung um die Schwenkachse ermöglicht ist. In einigen Anwendungen ist die Dämpfervorrichtung zudem transversal bewegbar, sodass die Dämpfervorrichtung einer (steileren Oval-) Kurve folgt, welche von einer Kreisbahn um die Schwenkachse abweicht. Die Schwenkachse bildet also das Zentrum eines (zweidimensionalen) Polarkoordinatensystems, wobei die (reine) Schwenkbewegung also der Änderung des Polarwinkels und die Transversalbewegung der Änderung des Polarradius entspricht. Diese die Schwenkbewegung überlagernde, also superponierte, translatorische Bewegung wird im Folgenden der Übersichtlichkeit halber außer Acht gelassen und unter dem Begriff Schwenkbewegung zusammengefasst. Die Schwenkachse ist quer zu der Laufrichtung des Umschlingungsmittels, also axial, ausgerichtet. Damit ist sichergestellt, dass beim Verstellen der Wirkkreise (Laufradien) des Umschlingungsgetriebes die Dämpfervorrichtung der daraus resultierenden neuen (tangentialen) Ausrichtung des Umschlingungsmittels geführt folgen kann.
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Dämpfereinrichtungen bestehen zurzeit aus Kunststoff, zum Beispiel einem reibungsarmen Polyamid, beispielsweise Polyamid, bevorzugt PA46. Die Ausdehnungsänderung des Umschlingungsmittels, beispielsweise einer Kette aus Stahl, ist geringer als die des Kunststoffes der Dämpfereinrichtung, was für den Gleitkanal einer Gleitschiene problematisch sein kann hinsichtlich einer zu hohen Haltekraft infolge einer übermäßigen Klemmung und hinsichtlich einer guten Akustikeffizienz über den gesamten Betriebstemperaturbereich.
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Im Stand der Technik ist der Gleitkanal einer Gleitschiene in drei Hauptbereiche geteilt, nämlich zwei Randbereiche (auch als Ketteneinlauf und Kettenauslauf bezeichnet), sowie ein mittlerer Bereich in der Umgebung eines (transversal die Gleitflächen verbindenden) Stegs, welcher hier als Mittenbereich bezeichnet wird. Der Mittenbereich weist gemäß dem Stand der Technik eine größere Kanalhöhe auf als in dem Randbereich und die Übergänge zwischen Randbereich und dem Mittenbereich. Im Stand der Technik wird der Gleitkanal einer Gleitschiene eben ausgelegt, mit abweichend davon einer Kanalerweiterung in dem Mittenbereich (Stegbereich) um zu verhindern, dass die Gleitschiene das Umschlingungsmittel bei Kaltstart (niedrige Temperatur) mit einer zu hohen Kraft klemmt.
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Infolge eines betriebsbedingten Temperaturanstiegs in dem Umschlingungsgetriebe verändert sich das Volumen des Kunststoffes der Gleitschiene, so dass sich damit die Gleitschienengeometrie, insbesondere des Gleitkanals ändert. Ein Grund für die größere Kanalhöhe in dem Mittenbereich der Gleitschiene im Vergleich zu deren Randbereichen ist es, zu verhindern, dass das Umschlingungsmittel in dem Mittenbereich der Gleitschiene bei niedrigen Temperaturen übermäßig geklemmt wird. Der Mittenbereich der Gleitschiene ist nämlich steifer als deren Randbereiche, weil der Mittenbereich in der Nähe des (transversal die Gleitflächen verbindenden) Stegs angeordnet ist. Dieser Aufbau führt dazu, dass bei Betriebstemperatur in dem Mittenbereich mehr Spiel zwischen Gleitschiene und Umschlingungsmittel als erforderlich vorhanden ist. Die potenzielle akustische Wirksamkeit der Gleitschiene wird damit nicht komplett ausgenutzt. Die Art des Kontakts zwischen Gleitkanal und Umschlingungsmittel ist ein entscheidender Faktor für die Fähigkeit einer Gleitschiene, Schwingungen des Umschlingungsmittels zu beruhigen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft ein Fertigungsverfahren für eine Gleitschiene eines Umschlingungsgetriebes,
wobei die Gleitschiene zumindest folgende Komponenten umfasst:
- - einen Gleitkanal mit zwei antagonistischen Gleitflächen zum jeweils dämpfenden Anliegen an einem Trum eines Umschlingungsmittels eines Umschlingungsgetriebes; und
- - eine Schwenkmittelaufnahme zum schwenkbaren Abstützen der Gleitschiene auf einem Schwenkmittel eines Umschlingungsgetriebes, wobei die Gleitflächen drei Bereiche, nämlich einen ersten Randbereich mit einer ersten Kanalhöhe, einen zweiten Randbereich mit einer zweiten Kanalhöhe und einen Mittenbereich mit einer dritten Kanalhöhe, aufweist.
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Das Fertigungsverfahren ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die folgenden Schritte in genannter Reihenfolge umfasst sind:
- a. Festlegen einer Geometrie des Gleitkanals;
- b. Einsetzen eines Platzhalters in den Gleitkanal, wobei der Platzhalter einem Trum eines Umschlingungsmittels mit größter zulässiger Höhe in Transversalrichtung entspricht, und damit Spannen der Gleitschiene, wobei sich ein Spiel zwischen dem Platzhalter und der verformten Geometrie einstellt;
- c. Erfassen der Verformung der Geometrie des Gleitkanals und damit des eingestellten Spiels; und
- d. zumindest teilweises Auffüllen des erfassten Spiels zwischen dem Platzhalter und der verformten Geometrie des Gleitkanals.
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Es wird im Folgenden auf die genannten mitbewegten Raumrichtungen Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die Axialrichtung, Transversalrichtung oder die Longitudinalrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Die Gleitschiene ist gemäß dem Stand der Technik zum Führen beziehungsweise Dämpfen eines Umschlingungsmittels beziehungsweise zumindest eines Trums eines Umschlingungsmittels eines Umschlingungsgetriebes eingerichtet. Das Umschlingungsmittel und das Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise vorbekannt ausgeführt. Das Umschlingungsmittel ist beispielsweise eine Laschenkette mit Wiegedruckstücken in einem Zugmitteltrieb oder ein Schubgliederband in einem Schubgliedertrieb.
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Die Gleitschiene umfasst zwei antagonistische Gleitflächen, welche jeweils zum Anliegen an dem Umschlingungsmittel in einem als Trum ausgeformten Bereich eingerichtet ist. Der Gleitkanal weist eine Kanalhöhe auf, welche dem transversalen Abstand zwischen den zwei antagonistischen Gleitflächen entspricht. Die Gleitflächen unterteilen sich (zumindest theoretisch) in einen ersten Randbereich, beispielsweise einen Einlauf für das zu führende Trum, einen Mittenbereich in der Umgebung des die Gleitflächen verbindenden Stegs und einen zweiten Randbereich, beispielsweise einen Auslauf für das zu führende Trum. In einer Ausführungsform sind zwischen den genannten Bereichen Übergänge vorgesehen. In einer anderen Ausführungsform grenzen die genannten Bereiche unmittelbar aneinander. In einer Ausführungsform ist die jeweilige Kanalhöhe der genannten Bereiche über die gesamte longitudinale Erstreckung des jeweiligen Bereichs konstant. In einer Ausführungsform bezeichnet die jeweilige Kanalhöhe den jeweils minimalen (kürzesten) Abstand in Transversalrichtung, also den Abschnitt eines betreffenden Bereichs, welcher dem Trum am nächsten ist, beispielsweise die Anliegefläche bildet.
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Damit die Gleitflächen entsprechend der (Soll-) Ausrichtung des zu führenden Trums nachführbar ist, ist eine Schwenkmittelaufnahme für ein die Gleitschiene lagerndes Schwenkmittel vorgesehen. Das Schwenkmittel ist oftmals als stehendes Bauteil, beispielsweise als Rohr, ausgeführt und zwischen der Lagerfläche und dem Schwenkmittel findet eine Relativbewegung statt, wenn die Gleitschiene der geänderten Ausrichtung des Trums folgt. Das Schwenkmittel lagert die Gleitschiene schwenkbar. Mittels der Schwenkmittelaufnahme ist also die Gleitschiene auf einem Schwenkmittel eines Umschlingungsgetriebes schwenkbar abgestützt.
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Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft, die Gleitschiene mehrteilig, beispielsweise zweiteilig, auszuführen, beispielsweise für eine einfache Montierbarkeit in einem Umschlingungsgetriebe. Dann sind zwei oder mehr separate Trägerkörper vorgesehen, welche miteinander mechanisch, beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise als 1-Klick-Schiene, miteinander verbunden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Trägerkörper vorgesehen, welche jeweils baugleich hinsichtlich der zumindest einen Gleitfläche und der Lagerfläche, oder insgesamt identisch ausgeführt. Die beiden Trägerkörper weisen bevorzugt jeweils einen, beispielsweise gleichen, Anteil der jeweiligen Gleitfläche und/oder der Schwenkmittelaufnahme auf.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass nach Ausführen des Fertigungsverfahrens das Spiel zwischen dem zu führenden beziehungsweise zu dämpfenden Trum zumindest teilweise aufgefüllt ist, also ein Abstand zwischen der Gleitfläche und dem Trum überbrückt ist. Wie eingangs erläutert, ist die Art des Kontakts zwischen Gleitkanal und Umschlingungsmittel ein entscheidender Faktor für die Fähigkeit einer Gleitschiene, Schwingungen des Umschlingungsmittels zu beruhigen. Hier ist es nun derart eingerichtet, dass eine wie vorbekannt in dem Randbereich eingestellte (zulässige) Klemmung oder eine Klemmung in dem Mittenbereich für ein Trum mit maximal zulässiger Höhe, welche also Haltekräfte mit einem zulässigen Betrag auf das Umschlingungsmittel ausübt, nicht oder nur vernachlässigbar verändert wird. Zugleich wird aber die Anliegefläche mittels des zumindest teilweisen Auffüllens des Spiels vergrößert. Damit wird die Akustikeffizienz gesteigert.
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Dieses Ziel wird in einfacher Weise derart erreicht:
- In einem Schritt a. wird die Geometrie des Gleitkanals festgelegt. Es wird vorgeschlagen, die Gleitschiene zunächst so auszulegen, dass
- - die äußerste Geometrie der Gleitschiene an den vorhandenen Bauraum, beispielsweise begrenzt von den Kegelscheibenpaaren und der Innenwandung eines Getriebegehäuse, angepasst ist;
- - die Kanalgeometrie, also zumindest unter anderem die drei Bereiche, definiert werden;
- - optional die Randbereiche so nah wie möglich an dem Steg angeordnet sind, um die beste akustische Wirkung zu erreichen.
Beispielsweise wird diese Auslegung in vorbekannter Art durchgeführt, beispielsweise mit einem oder beiden Randbereichen zum (zulässigen) Klemmen mit einem Trum mit maximal zulässiger, also größter, Höhe in Transversalrichtung. In einer Ausführungsform ist der Bereich eines Klemmens an einer oder einer Mehrzahl von anderen Stellen angeordnet. Das Klemmen bewirkt eine maximal zulässige Haltekraft auf das Umschlingungsmittel und das Klemmen zu einer Verformung der Geometrie des Gleitkanals, beispielsweise zu einer Verformung der gesamten Gleitschiene führt. Damit wird die Gleitschiene also gespannt.
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Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Geometrie, welche hier verändert wird, stets nur auf eine bestimmte Temperatur und unter Vorgabe bestimmter Toleranzen betrachtet werden kann. Beispielsweise wird von einer Nominal-Geometrie ausgegangen, welche sich aus dem Bauraum und/oder Lastenheft ergibt. Dann wird eine Temperatur eingestellt (beziehungsweise angenommen), bei welcher die Kanalhöhe kritischer wird. Dies tritt beispielsweise bei der laut Lastenheft geringst-zulässigen Temperatur auf. Es ergibt sich also eine Temperatur-Geometrie, bei welcher die Kanalhöhe verringert ist. Diese wiederum (oder in umgekehrter Reihenfolge) ist von der Fertigungstoleranz überlagert, welche einer unteren Toleranz, also einem minimalen Untermaß, des Gleitkanals entspricht.
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Daraus ergibt sich die (Minimal-) Geometrie des Gleitkanals, von welcher hier ausgegangen wird.
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In einem nachfolgenden Schritt b. wird ein Platzhalter in den Gleitkanal eingesetzt, wobei der Platzhalter einem Trum eines Umschlingungsmittels mit größter zulässiger Höhe in Transversalrichtung entspricht. Dieses Einsetzen (beziehungsweise Simulieren, vergleiche weiter unten) eines solchen Trums eines Umschlingungsmittels in der Gleitschiene umfasst alle schlechtesten Anwendungsfälle (Worst-Case-Szenario) und ermöglicht so die Erfassung (beziehungsweise Berechnung) der Verformung der Gleitschiene. Beispielsweise ist der Platzhalter ein Trum eines Umschlingungsmittels. Damit wird die Gleitschiene gespannt.
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Im nachfolgenden Schritt c. wird die Verformung der Geometrie des Gleitkanals erfasst. Dies wird beispielsweise mittels Aufmessen, Belichten, Abdrücken oder Einfärben erreicht. Damit ist das Spiel zwischen dem Platzhalter und der verformten Geometrie des Gleitkanals in diesem Zustand bekannt.
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Im nachfolgenden Schritt d. wird nun das erfasste Spiel zumindest teilweises aufgefüllt. Beispielsweise wird das Spiel, beziehungsweise die Luft, zwischen Trum und Gleitflächen aufgefüllt. Bei einem vollständigen Auffüllen ergibt sich bei einer Ausführungsform eine (Kanal-) Geometrie mit einem nicht-kontinuierlichen Verlauf und/oder die Teil-Geometrien für jeweils die innere und die äußere Gleitfläche sind unterschiedlich und/oder die Kanalhöhe ist entlang der Longitudinalrichtung variabel.
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In einer Ausführungsform wird die erste Kanalhöhe des ersten Randbereichs, die zweite Kanalhöhe des zweiten Randbereichs und/oder die dritte Kanalhöhe des Mittenbereichs reduziert und damit in dem genannten gespannten Zustand eine (akustik-wirksame) Anliegefläche. Die jeweilige reduzierte Kanalhöhe entspricht zwar im genannten gespannten Zustand dann der Höhe des Platzhalters und damit dem transversalen Abstand im Bereich einer Klemmung, aber übt selbst in diesem gespannten Zustand keine oder nur eine vernachlässigbare Klemmung aus. In einer Ausführungsform wird das gesamte Spiel aufgefüllt.
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In einer Ausführungsform wird die Struktur der Gleitschiene mittels des Auffüllens des erfassten Spiels verstärkt und die Klemmung damit beeinflusst. Diese Stärkung ist entweder vernachlässigbar oder das Verfahren wird wiederholt beziehungsweise ein Optimum schrittweise angenähert, bis eine zulässige Klemmung bei gleichzeitigem Reduzieren des Spiels erreicht ist.
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In einer Ausführungsform wird die Struktur der Gleitschiene mittels des Auffüllens des erfassten Spiels derart verändert, dass sich der Bereich der Klemmung in dem genannten gespannten Zustand verlagert. Diese Verlagerung ist entweder vernachlässigbar oder das Verfahren wird wiederholt beziehungsweise ein Optimum schrittweise angenähert, bis eine gewünschte Lage der (zulässigen) Klemmung bei gleichzeitigem Reduzieren des Spiels erreicht ist.
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In einer Ausführungsform ist beispielsweise eine bereits ausgelegte und unter Umständen schon ausgelieferte Gleitschiene, welche in vorbekannter Weise in einem Schritt a. zum Klemmen ausgelegt ist, aufgrund von inzwischen gestiegenen Anforderungen oder unzureichender Eigenschaften hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften der Gleitschiene mittels dieses Verfahrens verbessert.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fertigungsverfahrens vorgeschlagen, dass in Schritt d. das Spiel mit dem gleichen Material aufgefüllt wird, aus welchem zumindest die entsprechende Gleitfläche der Gleitschiene gebildet ist.
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Dies hat den Vorteil, dass das thermische Verhalten identisch oder einzig vernachlässigbar unterschiedlich ist. Beispielsweise wird eine derart gute stoffschlüssige Bindung zu dem übrigen Material der Gleitschiene erreicht, dass diese (wie) einstückig gebildet ausgeführt ist. In einer Ausführungsform wird das Auffüllen mittels einer entsprechend eingerichteten Gussform erzielt, wobei das Einspritzen des Materials für die übrige Gleitschiene und für den Auffüllbereich der Gleitflächen stattfindet, und zwar bevorzugt gleichzeitig.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fertigungsverfahrens vorgeschlagen, dass in Schritt d. das Spiel mit einem Material aufgefüllt wird, welches sich von dem Material der entsprechenden Gleitfläche der Gleitschiene unterscheidet, bevorzugt mit dem Umschlingungsmittel eine verringerte Reibung verursacht.
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Damit lässt sich die Funktion einer Reibungsminderung in die akustik-wirksame Auffüll-Schicht der jeweiligen Gleitfläche integrieren. Bei einer geeigneten Materialwahl lässt sich der zuvor genannte Vorteil einer gleichen Materialwahl erreichen, beispielsweise bei einem Kunststoff mit dem gleichen Matrixwerkstoff und anderen Zuschlagstoffen oder zuschlagfrei beziehungsweise verbundmittelfrei. Beispielsweise ist das übrige Material mit einem Verstärkungsverbundmittel, beispielsweise Fasermaterial oder Kugeln, versehen und die Auffüll-Schicht ist unverstärkt, und bevorzugt mit einem Mittel zur Selbstschmierung versetzt, beispielsweise mit Polytetrafluorethylen [PTFE].
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fertigungsverfahrens vorgeschlagen, dass zumindest einer der Schritte a. bis c. per Simulation ausgeführt wird und/oder der Schritt d. einzig bei einem Prototypen durchgeführt wird, wobei bevorzugt nach Schritt c. oder nach Schritt d. in einem Schritt e. eine Fertigungsvorgabe erzeugt wird, beispielsweise für eine Spritzgussform.
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Bei dieser Ausführungsform kann das Fertigungsverfahren auch als Auslegungsverfahren bezeichnet werden. Es wird also nach Schritt a., wobei die Geometrie der Gleitschiene beispielsweise auf Erfahrungswerten beruhend oder mittels Simulation ausgelegt wird, in Schritt b. ein Platzhalter eingesetzt, beispielsweise virtuell nur in einer Simulation, beispielsweise in einem FEM-Berechnungsprogramm [Finite-Elemente-Methode], oder in einem Versuchsstand mit einem physischen Platzhalter in einer physischen Gleitschiene, welche dann der Prototyp oder Zwischen-Prototyp ist.
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Im nachfolgenden Schritt c. wird die Verformung der Geometrie des Gleitkanals erfasst. Dies wird bei einem Prototypen beispielsweise wie zuvor genannt ausgeführt. Bei einer Simulation wird die Verformung von der Simulation angezeigt. Damit ist das Spiel zwischen dem Platzhalter und der verformten Geometrie des Gleitkanals in diesem Zustand bekannt.
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Im nachfolgenden Schritt d. wird nun das erfasste Spiel zumindest teilweises aufgefüllt. Die daraus folgende entspannte Form ist dann das Ergebnis am Prototypen und wir aufgemessen oder das Ergebnis der Simulation nach einem Entfernen des virtuellen Platzhalters ausgegeben. Danach wird die Fertigungsvorgabe mit der derart ermittelten (Kanal-) Geometrie der Gleitschiene erzeugt, beispielsweise eine Fertigungsvorgabe für eine Spritzgussform und/oder ein Verfahrensablauf eines Mehr-Komponenten-Spritzgießens festgelegt.
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In einer Ausführungsform wird die (Minimal-) Geometrie der Gleitschiene nicht einzig hinsichtlich des Spiels der Gleitflächen verändert, sondern auch die Steifigkeit der Gleitschiene verändert, beispielsweise die Gleitschiene weicher gestaltet und die Klemmung, also die Haltekraft reduziert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Gleitschiene vorgeschlagen für ein Umschlingungsgetriebe, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Gleitkanal mit zwei antagonistischen Gleitflächen zum jeweils dämpfenden Anliegen an einem Trum eines Umschlingungsmittels eines Umschlingungsgetriebes; und
- - eine Schwenkmittelaufnahme zum schwenkbaren Abstützen der Gleitschiene auf einem Schwenkmittel eines Umschlingungsgetriebes,
wobei die Gleitflächen drei Bereiche aufweist, nämlich einen ersten Randbereich mit einer ersten Kanalhöhe, einen zweiten Randbereich mit einer zweiten Kanalhöhe und einen Mittenbereich mit einer dritten Kanalhöhe.
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Die Gleitschiene ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Gleitflächen in einem entspannten Zustand uneben ist und die Kanalhöhen des Mittenbereichs und zumindest eines Randbereichs in einem solchen gespannten Zustand gleich sind, bei welchem ein Trum eines Umschlingungsmittels mit maximal zulässiger Höhe in Transversalrichtung in dem Gleitkanal eingesetzt ist.
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Die Gleitschiene ist gemäß dem Stand der Technik zum Führen beziehungsweise Dämpfen eines Umschlingungsmittels beziehungsweise zumindest eines Trums eines Umschlingungsmittels eines Umschlingungsgetriebes eingerichtet. Das Umschlingungsmittel und das Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise vorbekannt ausgeführt. Das Umschlingungsmittel ist beispielsweise eine Laschenkette mit Wiegedruckstücken in einem Zugmitteltrieb oder ein Schubgliederband in einem Schubgliedertrieb.
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Die Gleitschiene ist einteilig oder mehrteilig aufgeführt und umfasst zwei antagonistische Gleitflächen und eine Schwenkmittelaufnahme in einer Ausführungsform und Funktion, wie sie eingangs mit Bezug auf das Fertigungsverfahren vor Ausführung des Fertigungsverfahrens beschrieben sind.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass ein konventionell vorhandenes Spiel zwischen dem zu führenden beziehungsweise zu dämpfenden Trum reduziert ist, indem die Kanalhöhen der drei Bereiche in einem solchen gespannten Zustand gleich sind. Damit unterscheidet sich die hier vorgeschlagene Gleitschiene maßgeblich von vorbekannten Ausführungsformen; denn bei vorbekannten Ausführungsformen ist bei gleicher Kanalhöhe der drei Bereiche keine Klemmung eingestellt, sondern ein deutliches Spiel eingestellt, um gerade eben eine Klemmung zu vermeiden. Die Klemmung hat sich aber als vorteilhaft für die Akustikeffizienz der Gleitschiene erwiesen und wird hier beibehalten. Demgegenüber weist die Gleitschiene aber eine gesteigerte Akustikeffizienz auf, indem die Anliegefläche vergrößert ist.
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Hier ist es nun derart eingerichtet, dass eine wie vorbekannt in dem Randbereich eingestellte Klemmung für ein Trum mit maximal zulässiger Höhe in dem Randbereich und/oder eine Klemmung in dem Mittenbereich für ein Trum mit maximal zulässiger Höhe, welche also Haltekräfte mit einem zulässigen Betrag auf das Umschlingungsmittel ausübt, nicht oder nur vernachlässigbar verändert wird. Zugleich wird aber die Anliegefläche mittels des zumindest teilweisen Auffüllens des Spiels vergrößert. Damit wird die Akustikeffizienz gesteigert.
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Es sei hier darauf hingewiesen, dass die Randbereiche an den Mittenbereich jeweils unmittelbar angrenzen oder mittels jeweils eines Übergangs beabstandet sind. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass die Kanalhöhe nur einen Teilbereich der betroffenen Bereiche oder die gesamte Fläche definiert. Beispielsweise sind lokal Einengungen geschaffen, welche bevorzugt in Ihrer longitudinalen Lage an ein Schwingungsbild des zu führenden Trums in einem oder in mehreren vorbestimmten Betriebspunkten angepasst sind. Bei einer minimalen Ausführungsform ist bei (zulässiger) Klemmung in zumindest einem der Randbereiche lediglich zusätzlich in dem Mittenbereich eine zusätzliche Anliegefläche gebildet. In einer maximalen Ausführungsform ist zumindest einer der Übergänge, sofern vorgesehen, ebenfalls aufgefüllt, bevorzugt ein durchgehender Gleitkanal mit konstanter Kanalhöhe gebildet. Bevorzugt ist eine Anliegefläche über zumindest 50 % [fünfzig Prozent], bevorzugt über 70 % an einer der beiden Gleitflächen geschaffen, bevorzugt an beiden Gleitflächen, wobei besonders bevorzugt eine der beiden Gleitflächen, bevorzugt die transversal-innere Gleitfläche, eben gebildet ist, also dort eine 100 %-ige Anliegefläche gebildet ist.
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In einer Ausführungsform ist der Gleitkanal einzig derart verändert, dass die Kanalhöhe nicht soweit (transversal) reduziert wird, dass eine Anliegefläche für ein ideal-tangential ausgerichtetes Trum gebildet ist. Im Gegenteil ist die Kanalhöhe einzig (transversal) reduziert, also das Spiel reduziert. Somit ist für bestimmte Betriebspunkte eine verbesserte Dämpfung erreicht. Die Reibfläche ist für andere Betriebspunkte jedoch nicht vergrößert.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Gleitschiene vorgeschlagen, dass die Gleitschiene mittels eines Fertigungsverfahrens nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung gefertigt und/oder ausgelegt ist.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Gleitschiene vorgeschlagen, dass zumindest in einem entspannten Zustand:
- - zumindest einer der beiden Randbereiche in Longitudinalrichtung aus dem Gleitkanal herausweisend eine sich in Transversalrichtung verjüngende Öffnung bildet; und/oder
- - der Mittenbereich eine in den Gleitkanal in Transversalrichtung hervorstehende Ausballung bildet.
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Ein entspannter Zustand liegt dann vor, wenn das zu führende Trum nicht die größte zulässige Höhe aufweist. Ein maximal entspannter Zustand liegt vor, wenn kein Trum in dem Gleitkanal eingesetzt ist oder kein Kontakt beziehungsweise keine Klemmung zwischen den Gleitflächen und dem zu führenden Trum vorliegt. Zumindest bei dem maximal entspannten Zustand liegt eine oben beschriebene Form des Gleitkanals vor.
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Bei einer Ausführungsform mit Klemmung in einem der Randbereiche und/oder nahe bei dem betreffenden Randbereich ist in dem gespannten Zustand mit eingesetztem Trum mit maximal zulässiger Höhe der betreffende Randbereich weggerichtet von diesem Klemmabschnitt, also weg von dem Mittenbereich, aufgebogen, wobei sich die besagte Kanalhöhe eingestellt hat. Wird das Spannen des Randbereichs reduziert oder aufgehoben (maximal entspannt) so stellt sich eine verjüngende Öffnung beziehungsweise Mündung ein. In zumindest einem entspannten Zustand erweitert sich der Gleitkanal also von longitudinal-außen hin zu dem Mittenbereich. Für eine Ausführungsform ist dazu zumindest einlaufseitig ein Einführtrichter, beispielsweise eine Phase oder Rundung an einer Eintrittskante des Gleitkanals gebildet, sodass das Umschlingungsmittel bei einem Wechsel der tangentialen Ausrichtung oder einer Änderung der Schwingungsform nicht mit der Eintrittskante der Einlaufseite in Linienkontakt kommt und ein Verschleiß an der Eintrittskante auftritt. In einer anderen Ausführungsform ist die Gleitschiene ausreichend weich gestaltet, sodass kein oder zumindest kein verschleißverursachender Linienkontakt auftritt.
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Bei einer Ausführungsform mit einem klemmenden Mehrpunktkontakt sind Abschnitte zwischen den klemmenden Kontaktabschnitten in Transversalrichtung aufgebogen. Wird die Gleitschiene wieder maximal entspannt, ergibt sich dort, wo ein vollständiger Abschnitt zwischen den klemmenden Kontaktabschnitten vollständig aufgefüllt wurde, eine bauchige Form. Aber auch bei einer dritten Kanalhöhe über einzig einen Teilabschnitt beziehungsweise eine Auffüllung einzig eines Teilabschnitts des Mittenbereichs ergibt sich eine bauchig Form. Diese bauchige Form in einem entspannten Zustand ist dann eine Ausballung des Mittenbereichs, unter Umständen umfasst diese Ausballung zumindest einen Teil von (optionalen) Übergängen zu den Randbereichen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Umschlingungsgetriebe vorgeschlagen für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Getriebeeingangswelle mit einem ersten Kegelscheibenpaar;
- - eine Getriebeausgangswelle mit einem zweiten Kegelscheibenpaar;
- - ein Umschlingungsmittel, mittels welchem das erste Kegelscheibenpaar mit dem zweiten Kegelscheibenpaar drehmomentübertragend verbunden ist und zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren zwei Trume bildet; und
- - zumindest eine Gleitschiene nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die zumindest eine Gleitschiene zum Dämpfen des Umschlingungsmittels mit den Gleitflächen an einem der Trume des Umschlingungsmittels anliegt.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Umschlingungsgetriebe ist ein Drehmoment von einer Getriebeeingangswelle auf eine Getriebeausgangswelle, und umgekehrt, übersetzend beziehungsweise untersetzend übertragbar, wobei die Übertragung zumindest bereichsweise stufenlos einstellbar ist. Ein Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise wie eingangs dargestellt ausgeführt und die Gleitschiene erfüllt die eingangs erläuterte Aufgabe.
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Die Komponenten des Umschlingungsgetriebes sind meist von einem Getriebegehäuse eingefasst und/oder gelagert. Beispielsweise ist das Schwenklager für die Schwenkmittelaufnahme als Halterohr an dem Getriebegehäuse befestigt und/oder bewegbar gelagert. Die Getriebeeingangswelle und die Getriebeausgangswelle erstrecken sich von außerhalb in das Getriebegehäuse hinein und sind bevorzugt mittels Lagern an dem Getriebegehäuse abgestützt. Die Kegelscheibenpaare sind mittels des Getriebegehäuses eingehaust, und bevorzugt bildet das Getriebegehäuse das Widerlager für das axiale Betätigen der bewegbaren Kegelscheiben. Weiterhin bildet das Getriebegehäuse bevorzugt Anschlüsse zum Befestigen des Umschlingungsgetriebes und beispielsweise für die Versorgung mit hydraulischer Flüssigkeit. Das Getriebegehäuse weist dazu eine Vielzahl von Randbedingungen auf und muss in einen vorgegebenen Bauraum passen. Aus diesem Zusammenspiel ergibt sich eine Innenwandung, welche die Form und Bewegung der Komponenten beschränkt. Diese stellt gerade für die schwenkbare Gleitschiene die maßgebliche Begrenzung dar, sodass die Form zum Erreichen einer möglichst guten Dämpfungseigenschaft anhand des Getriebegehäuses beziehungsweise dessen Innenwandung konstruiert werden muss.
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Das hier vorgeschlagene Umschlingungsgetriebe weist eine oder zwei Gleitschienen auf, von denen zumindest eine Gleitschiene gemäß obiger Beschreibung eine besonders gute Dämpfungseigenschaft unter Ausschluss einer übermäßigen Klemmwirkung und bei gleichzeitig geringer Verschleißwirkung an dem Umschlingungsmittel und/oder der Gleitschiene aufweist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Antriebsaggregat mit einer Antriebswelle, zumindest einen Verbraucher und ein Umschlingungsgetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Antriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels des Umschlingungsgetriebes mit dem zumindest einen Verbraucher mit veränderbarer Übersetzung verbindbar ist.
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Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einem oder einer Mehrzahl von Antriebsaggregaten, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrischen Maschine, bereitgestelltes und über ihre jeweilige Antriebswelle, beispielsgemäß also die Verbrenner-Antriebswelle und/oder die elektrische Antriebswelle (Rotorwelle), abgegebenes Drehmoment für eine Nutzung durch einen Verbraucher bedarfsgerecht zu übertragen, also unter Berücksichtigung der benötigten Drehzahl und des benötigten Drehmoments. Eine Nutzung ist beispielsweise ein elektrischer Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie oder die Übertragung eines Drehmoments auf ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs zu dessen Vortrieb.
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Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen, ist die Verwendung des oben beschriebenen Umschlingungsgetriebes besonders vorteilhaft, weil eine große Übersetzungsspreizung auf geringem Raum erreichbar ist sowie das Antriebsaggregat mit einem kleinen optimalen Drehzahlbereich betreibbar ist. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer Trägheitsenergie, von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten, welches dann in der obigen Definition ein Antriebsaggregat bildet, mittels des Umschlingungsgetriebes auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation (der elektrischen Speicherung von Bremsenergie) mit einem entsprechend eingerichteten Drehmomentübertragungsstrang umsetzbar. In einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Antriebsaggregaten vorgesehen, welche in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind und deren Drehmoment mittels eines Umschlingungsgetriebes gemäß der obigen Beschreibung bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden kann. Ein Anwendungsbeispiel ist ein Hybrid-Antriebsstrang, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine und eine Verbrennungskraftmaschine.
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Das hier vorgeschlagene Umschlingungsgetriebe ermöglicht den Einsatz einer Gleitschiene, bei welcher sehr gute Dämpfungseigenschaften aufgrund eines über einen großen Betriebsbereich engen Gleitkanals erzielbar sind. Damit sind die Geräuschemissionen eines solchen Antriebsstrang reduziert. Damit ist auch der Wirkungsgrad infolge einer Minderung der Schwingungen steigerbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen teilweise das Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Maschine, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der radiale Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, ein Umschlingungsgetriebe kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz eines Umschlingungsgetriebes in motorisierten Zweirädern, für welche im Vergleich zu vorbekannten Zweirädern stets gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird. Mit der Hybridisierung der Antriebsstränge verschärft sich diese Problemstellung auch für Hinterachsanordnungen, und auch hier sowohl in Längsanordnung als auch in Queranordnung der Antriebsaggregate.
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Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug mit dem oben beschriebenen Antriebsstrang wird eine geringe Geräuschemission erreicht, womit ein geringerer Aufwand hinsichtlich der Schalldämmung erforderlich ist. Damit ist ein geringerer Bauraumbedarf für das Umschlingungsgetriebe erreicht. Zudem ist es möglich, alternativ oder ergänzend eine geringe Geräuschemission und eine lange Lebensdauer einzurichten.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka+ oder Renault Clio. Bekannte Voll-Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3, der Audi A3 e-tron oder der Toyota Yaris Hybrid.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: schematisch eine Gleitschiene in einer konventionellen Ausführungsform;
- 2: schematisch eine Gleitschiene mit aufgefülltem Spiel;
- 3: ein Umschlingungsgetriebe mit einem mittels Gleitschiene geführten Trum; und
- 4: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Umschlingungsgetriebe.
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In 1 ist eine Gleitschiene 1 in schematischer Ansicht von der Seite gezeigt, sodass sich in der Darstellung in der Blattebene die Longitudinalrichtung 20 waagerecht und die Transversalrichtung 18 vertikal, sowie die Axialrichtung 47 senkrecht in die Blattebene hinein (oder hinaus) erstreckt. Die Laufrichtung 52 des zu führenden beziehungsweise zu dämpfenden Trums 29, 30 des Umschlingungsmittels 6 (vergleiche 3) entspricht beispielsweise der dargestellten Pfeilrichtung der Longitudinalrichtung 20 und definiert so den Verlauf durch den Gleitkanal 3, welcher von der ersten Gleitfläche 4 und der (mittels eines Stegs 48 verbundene) dazu antagonistisch ausgerichteten zweiten Gleitfläche 5 der Gleitschiene 1 gebildet ist. Eine Schwenkmittelaufnahme 7 ermöglicht die Ausrichtbarkeit des Gleitkanals 3 (vergleiche 3). Der Gleitkanal 3 weist einen ersten Randbereich 9, einen Mittenbereich 13 und einen zweiten Randbereich 11 auf, wobei die Randbereiche 9, 11 hier (optional) jeweils zu dem Mittenbereich 13 durch jeweils einen Übergang beabstandet sind. Die durchgezogene Linie zeigt die Gleitschiene 1 bei einer maximal zulässigen Kanalverengung bei laut Lastenheft geringst-zulässiger Temperatur und mit in dieser Richtung maximaler Fertigungstoleranz. Bei dieser maximal zulässigen Kanalverengung, welche also auslegungsgemäß bei der unteren Toleranz des Gleitkanals 3 beziehungsweise der Gleitschiene 1 auftritt, ist der Gleitkanal 3 also einem engst-zulässigen Zustand gezeigt. Weiterhin dargestellt ist:
- - mit strich-punktierter Linie eine Nominal-Geometrie 50, also gemäß der Fertigungsvorschrift ohne Toleranzen und bei Raumtemperatur ohne temperarturbedingte Volumenänderungen; und
- - mit punktierter Linie eine Temperatur-Geometrie 51 bei laut Lastenheft geringst-zulässiger Temperatur.
Das gezeigte Trum 29, 30 des Umschlingungsmittels 6 ist hier bei oberer Toleranzgrenze, also mit maximal zulässiger Höhe 17 und bei der laut Lastenheft geringst-zulässigen Temperatur gezeigt. In diesem Fall des minimalen Spiels zwischen dem Trum 29, 30 und den Gleitflächen 4, 5 bei laut Lastenheft geringst-zulässiger, also niedrigster, Temperatur verformt sich die Gleitschiene (vergleiche 2), weil das Trum 29, 30 des Umschlingungsmittels 6 höher ist als der Gleitkanal 3.
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Bei der (Minimal-) Geometrie 15 des Gleitkanals 3 sind in der gezeigten Ausführungsform sowohl die erste Gleitfläche 4 als auch die zweite Gleitfläche 5 mit einem Übermaß 53 bezogen auf ein Trum 29 mit maximal zulässiger Höhe 17 bei einer (Minimal-) Geometrie 15 (durgezogene Linie) ausgelegt. In der Darstellung in 1 ist das Trum (Lasttrum 29 oder Leertrum 30) des Umschlingungsmittels 6 der Anschaulichkeit lediglich überlagert dargestellt. Der dargestellte Zustand entspricht also nicht einem eingesetzten Trum 29, 30 beziehungsweise Platzhalter 16. Dazu vergleiche 2. Das so eingestellte Übermaß 53 ist, beispielsweise in vorbekannter Weise, derart eingerichtet, dass eine maximal zulässige Haltekraft auf das Trum 29, 30 nicht überschritten wird. Das Übermaß 53 tritt hier einzig in dem ersten Randbereich 9 mit der ersten Kanalhöhe 10 und dem zweiten Randbereiche 11 mit der zweiten Kanalhöhe 12 auf. Der Mittenbereich 13 mit der dritten Kanalhöhe 14 ist hiervon dem Trum 29, 30, beispielsweise in vorbekannter Art, beabstandet, um ein übermäßiges Klemmen in diesem Bereich zu vermeiden. Hier liegt also ein Spiel 19 vor. Wenn dieses Spiel 19 einfach (vollständig) bis zu dem Trum 29, 30 (also ohne Übermaß 53) aufgefüllt würde, dann würde damit eine unzulässig hohe Haltekraft erzeugt, wie im Zusammenhang mit der Darstellung in 2 ersichtlich wird.
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In 2 ist die Gleitschiene 1 gemäß 2 in einem maximal gespannten Zustand gezeigt, bei welchem ein Platzhalter 16 eingesetzt ist. Die (einzige) dargestellte Linie der Gleitschiene 1 entspricht der (Minimal-) Geometrie 15 gemäß 1. Aufgrund des Übermaßes 53 in den Randbereichen 9, 11 sind die Öffnungen 21, 22 beziehungsweise Mündungen des Gleitkanals 3 aufgebogen. Auch der Mittenbereich 13 oder zumindest die Übergänge dazu sind verformt. Schraffiert ist dargestellt, an welcher Stelle in diesem Fall Spiel beziehungsweise Luft vorhanden ist. Um die akustische Wirksamkeit zu verbessern, kann dieser schraffierte Bereich, welcher also das (verformte) Spiel widerspiegelt, mit Gleitschienenmaterial ausgefüllt werden. Dieses verformte Spiel 19, welches mittels physischer Erfassung oder mittels Simulation erfasst wird, wird hier (optional) vollständig aufgefüllt. Die aus dem Übermaß 53 (vergleiche 1) resultierenden Klemmabschnitt 54 in den Randbereichen 9, 11 bleiben dabei die einzigen Abschnitte, welche eine Klemmung und damit Haltekräfte auf das Trum 29 (vergleiche 3) verursachen. Bei aufgefülltem Spiel 19 und in einem entspannten Zustand (nicht dargestellt) verjüngen sich nun die erste Öffnung 21 und die zweite Öffnung 22. Ebenso bildet sich dann in dem Mittenbereich 13 (zusammen mit den Übergängen) eine Ausballung 23, welche hier gerade gebogen dargestellt ist. Beispielsweise ist an der Eintrittskante 55 zudem eine Rundung oder Fase vorgesehen (nicht dargestellt). Dennoch ist die Anliegefläche beider Gleitflächen 4 maximiert. Bei einer (Minimal-) Geometrie 15, welche von der in 1 gezeigten (dargestellt in einem maximal entspannten Zustand) abweicht ergibt sich ein anderes Spiel 19 und eine andere Auffüllung.
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In 3 ist schematisch eine Gleitschiene 1 in einem Umschlingungsgetriebe 2 gezeigt, wobei ein erstes Trum 29 eines Umschlingungsmittels 6 mittels der Gleitschiene 1 geführt und damit gedämpft ist. Das Umschlingungsmittel 6 verbindet drehmomentübertragend ein erstes Kegelscheibenpaar 26 mit einem zweiten Kegelscheibenpaar 28. An dem ersten (hier eingangsseitigen) Kegelscheibenpaar 26, welches hier beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle 25 um eine eingangsseitige Rotationsachse 40 rotierbar drehmomentübertragend verbunden ist, liegt durch entsprechende Beabstandung in Axialrichtung 47 (entspricht der Ausrichtung der Rotationsachsen 40, 41) ein eingangsseitiger Wirkkreis 43 an, auf welchem das Umschlingungsmittel 6 abläuft. An dem zweiten (hier ausgangsseitigen) Kegelscheibenpaar 28, welches hier beispielsweise mit einer Getriebeausgangswelle 27 um eine ausgangsseitige Rotationsachse 41 rotierbar drehmomentübertragend verbunden ist, liegt durch entsprechende Beabstandung in Axialrichtung 47 ein ausgangsseitiger Wirkkreis 44 an, auf welchem das Umschlingungsmittel 6 abläuft. Das (veränderbare) Verhältnis der beiden Wirkkreise 43, 44, und ergibt das Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle 25 und der Getriebeausgangswelle 27.
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Zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren 26, 28, sind das erste (hier geführte) Trum 29 und das zweite Trum 30 in idealer tangentialer Ausrichtung dargestellt, sodass sich die dazu parallele Ausrichtung der Longitudinalrichtung 20 einstellt. Die hier dargestellte Transversalrichtung 18 ist senkrecht zu der Longitudinalrichtung 20 und senkrecht zu der Axialrichtung 47 als dritte Raumachse definiert, wobei dies als ein (wirkkreisabhängig) mitbewegtes Koordinatensystem zu verstehen ist. Daher gilt sowohl die dargestellte Longitudinalrichtung 20 als auch die Transversalrichtung 18 nur für die gezeigte Gleitschiene 1 und das erste Trum 29, und zwar nur bei dem dargestellten eingestellten eingangsseitigen Wirkkreis 43 und korrespondierenden ausgangsseitigen Wirkkreis 44.
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Die Gleitschiene 1 liegt mit ihrer ersten (hier transversal-inneren) Gleitfläche 4 und ihrer mittels des Stegs 48 damit verbundenen zweiten (hier transversal-äußeren) Gleitfläche 5 an dem ersten Trum 29 des Umschlingungsmittels 6 an. Damit die Gleitflächen 4, 5, der veränderlichen tangentialen Ausrichtung, also der Longitudinalrichtung 20, bei Verändern der Wirkkreise 43, 44 folgen können, ist die Schwenkmittelaufnahme 7 auf einem Schwenkmittel 8 mit einer Schwenkachse 45, beispielsweise einem konventionellen Halterohr, gelagert. Dadurch ist die Gleitschiene 1 um die Schwenkachse 45 verschwenkbar gelagert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel setzt die Schwenkbewegung sich aus einer Überlagerung einer reinen Winkelbewegung und einer transversalen Bewegung entlang einer Transversalachse 46 zusammen, sodass sich abweichend von einer Bewegung entlang einer Kreisbahn eine Bewegung entlang einer ovalen (steileren) Kurvenbahn einstellt.
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Bei der beispielhaft gezeigten Umlaufrichtung 42 und bei Drehmomenteingang über die Getriebeeingangswelle 25 bildet die Gleitschiene 1 in der Darstellung links die Einlaufseite und rechts die Auslaufseite aus. Das erste Trum 29 bildet bei einer Ausführung als Zugmitteltrieb dann das Lasttrum als Zugtrum und das zweite Trum 30 das Leertrum. Die Laufrichtung 52 entspricht der dargestellten Pfeilrichtung der Longitudinalrichtung 20. Bei einer Ausführung des Umschlingungsmittels 6 als Schubgliederband ist unter ansonsten gleichen Bedingungen entweder das erste Trum 29 als Leertrum mittels der Gleitschiene 1 geführt oder das erste Trum 29 ist als Lasttrum 29 und Schubtrum ausgeführt und:
- - die Umlaufrichtung 42 und die Laufrichtung 52 sind bei Drehmomenteingang über das erste Kegelscheibenpaar 26 umgekehrt; oder
- - die Getriebeausgangswelle 27 und die Getriebeeingangswelle 25 sind vertauscht, sodass das zweite Kegelscheibenpaar 28 den Drehmomenteingang bildet.
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In 4 ist ein Antriebsstrang 24 in einem Kraftfahrzeug 37 mit seiner Motorachse 39 (optional) quer zur Längsachse 38 (optional) vor der Fahrerkabine 49 angeordnet. Hierbei ist das Umschlingungsgetriebe 2 eingangsseitig mit der elektrischen Antriebswelle 34 der elektrischen Maschine 32 und mit der Verbrenner-Antriebswelle 33 der Verbrennungskraftmaschine 31 verbunden. Von diesen Antriebsaggregaten 31, 32, beziehungsweise über deren Antriebswellen 33, 34, wird gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten ein Drehmoment für den Antriebsstrang 24 abgegeben. Es ist aber auch ein Drehmoment von zumindest einem der Antriebsaggregate 31, 32, aufnehmbar, beispielsweise mittels der Verbrennungskraftmaschine 31 zum Motorbremsen und/oder mittels der elektrischen Maschine 32 zur Rekuperation von Bremsenergie. Ausgangsseitig ist das Umschlingungsgetriebe 2 mit einem rein schematisch dargestellten Abtrieb verbunden, sodass hier ein linkes Antriebsrad 35 (Verbraucher) und ein rechtes Antriebsrad 36 (Verbraucher) mit einem Drehmoment von den Antriebsaggregaten 31, 32, mit veränderbarer Übersetzung versorgbar sind.
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Mit der hier vorgeschlagenen Gleitschiene ist eine effiziente Dämpfung über einen weiten Betriebsbereich unter gleichzeitigem Ausschluss eines übermäßigen Klemmens erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gleitschiene
- 2
- Umschlingungsgetriebe
- 3
- Gleitkanal
- 4
- erste Gleitfläche
- 5
- zweite Gleitfläche
- 6
- Umschlingungsmittel
- 7
- Schwenkmittelaufnahme
- 8
- Schwenkmittel
- 9
- erster Randbereich
- 10
- erste Kanalhöhe
- 11
- zweiter Randbereich
- 12
- zweite Kanalhöhe
- 13
- Mittenbereich
- 14
- dritte Kanalhöhe
- 15
- Minimal-Geometrie
- 16
- Platzhalter
- 17
- Höhe
- 18
- Transversalrichtung
- 19
- Spiel
- 20
- Longitudinalrichtung
- 21
- erste Öffnung
- 22
- zweite Öffnung
- 23
- Ausballung
- 24
- Antriebsstrang
- 25
- Getriebeeingangswelle
- 26
- erstes Kegelscheibenpaar
- 27
- Getriebeausgangswelle
- 28
- zweites Kegelscheibenpaar
- 29
- Lasttrum
- 30
- Leertrum
- 31
- Verbrennungskraftmaschine
- 32
- elektrische Maschine
- 33
- Verbrenner-Antriebswelle
- 34
- elektrische Antriebswelle
- 35
- linkes Antriebsrad
- 36
- rechtes Antriebsrad
- 37
- Kraftfahrzeug
- 38
- Längsachse
- 39
- Motorachse
- 40
- eingangsseitige Rotationsachse
- 41
- ausgangsseitige Rotationsachse
- 42
- Umlaufrichtung
- 43
- eingangsseitiger Wirkkreis
- 44
- ausgangsseitiger Wirkkreis
- 45
- Schwenkachse
- 46
- Transversalachse
- 47
- Axialrichtung
- 48
- Steg
- 49
- Fahrerkabine
- 50
- Nominal-Geometrie
- 51
- Temperatur-Geometrie
- 52
- Laufrichtung
- 53
- Übermaß
- 54
- Klemmabschnitt
- 55
- Eintrittskante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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