Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebswellenanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für ein Kurbel-CVT

Aus der DE 102 43 535 A1 geht ein derartiges stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges hervor, das im wesentlichen eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle umfasst, die parallel zueinander ausgerichtet in einem Getriebegehäuse verdrehbar gelagert sind. Dabei sind die Antriebswelle und die Abtriebswelle über eine an der Antriebswelle vorgesehene Exzentereinrichtung, eine auf der Abtriebswelle angeordnete Freilaufeinrichtung sowie eine zwischen der Exzentereinrichtung und der Freilaufeinrichtung angeordnete Pleueleinrichtung miteinander verbunden. Die Exzentereinrichtung besteht aus mehreren Exzentereinheiten, die axial nebeneinander auf der Antriebswelle angeordnet sind. Die Freilaufeinrichtung besteht aus mehreren Freilaufeinheiten, die auf der Abtriebswelle axial nebeneinander angeordnet sind. Entsprechend umfasst die Pleueleinrichtung mehrere Pleuelteile, die jeweils eine Exzentereinheit und eine Freilaufeinheit miteinander verbinden.

Dabei weist die in dem Getriebegehäuse 10 gelagerte Antriebswelle 1 gemäß Figur 1 einteilig mit ihr ausgebildete, gegenüber ihrer Rotationsachse 3 exzentrisch versetzte, mondsichelförmige Nockenteile 4 auf, auf deren Mantelflächen 2 jeweils ein Exzenterbauteil 5 verdrehbar gelagert ist. Auf dem Exzenterbauteil 5 ist die eine Seite wenigstens eines Pleuelteiles 7 mit einem Lager 18 verdrehbar gelagert.

Jedes Exzenterbauteil 5 besitzt eine Ausnehmung 15 (Figur 3) zur Aufnahme des Nockenteiles 4, wobei um die Ausnehmung 15 eine Innenverzahnung 6 verläuft. Die Innenverzahnung 6 ist dabei auf die Mantelfläche 2 des Nockenteiles 4 derart abgestimmt, dass das Exzenterbauteil 5 über die Innenverzahnung 6 auf dem Nockenteil 4 zentriert ist.

Die Antriebswelle 1 , beziehungsweise die Nockenteile 4 derselben, weisen eine sich in Richtung der Rotationsachse 3 der Antriebswelle 1 erstreckende Ausnehmung 8 auf, in der eine Verstellwelle 9 verdrehbar angeordnet ist. Die Verstellwelle 9 besitzt eine Außenverzahnung 13, die in die Innenverzahnung 6 der Exzenterbauteile 5 eingreift. Die Verstellwelle 9 ist über die den Kopfkreis der Außenverzahnung 13 bildenden Abschnitte der Außenverzahnung 13 in der Ausnehmung 8 der Antriebswelle 1 gelagert. Die Nockenteile 4 sind derart mondsichel- förmig ausgebildet, dass ihre Ausnehmungen 8 über einen bestimmten Winkelbereich offen sind, sodass in diesen offenen Winkelbereichen die Außenverzahnung 13 der Verstellwelle 9 gegenüber der äußeren Mantelfläche 2 der Nockenteile 4 radial vorsteht, wobei ein Eingriff in die Innenverzahnung 6 des Exzenterbauteiles 5 ermöglicht wird.

Die Nockenteile 4 besitzen in Bezug auf ihre zylindrische Mantelfläche 2 eine Mittelachse 16 (Figur 3), die um einen bestimmten Abstand gegenüber der Rotationsachse 3 der Antriebswelle 1 exzentrisch angeordnet ist. Die Exzenterbauteile 5 besitzen in Bezug auf ihre zylindrische Mantelflächen 12 eine Mittelachsel 4, die gegenüber der genannten Mittelachse 16 der Nockenteile 4 exzentrisch um einen Abstand so versetzt ist, dass die Exzentrizität der Mittelachse 14 der Exzenterbauteile 5 gegenüber der Rotationsachse 3 der Antriebswelle 1 beispielsweise doppelt so groß ist, wie die Exzentrizität der Mittelachse 16 der Nockenteile 4 gegenüber der Rotationsachse 3.

Durch die Verdrehung der Verstellwelle 9 in der Ausnehmung 8 der Antriebswelle 1 wird das Exzenterbauteil 5 um die Mittelachse 16 des entsprechenden Nockenteiles 4 verdreht. Dabei wandert die Mittelachse 14 des Exzenterbauteiles 5 um die Mittelachse 16 des Nockenteiles 4, wobei das Ausmaß der Exzentrizität des Exzenterbauteiles 5 in Bezug auf die Rotationsachse 3 der Antriebswelle 1 verändert wird. Die Verstellwelle 9 wird durch einen Verstellantrieb in der Form eines Elektromotors 17 verdreht, wobei zwischen den Elektromotor 17 und die Verstellwelle 9 ein Übersetzungsgetriebe 19 geschaltet ist.

Ein Problem einer derartigen Antriebswellenanordnung besteht darin, dass sich durch das Gewicht des Exzenterbauteiles 5 bei der Drehung der Antriebswelle 1 ein nach außen wirkendes Drehmoment ergibt, das durch den Elektromotor 17 mit dem zugehörigen Übersetzungsgetriebe 19 abgestützt werden muss. Bei einer Konstantfahrt des Kraftfahrzeuges bzw. bei langsamen Verstellungen muss deshalb der Elektromotor 17 bestromt werden. Das Drehmoment, das sich aus der Pleuelzugkraft ergibt, ist in vielen Betriebspunkten zu klein, um das Drehmoment aus der Fliehkraft auszugleichen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Antriebswellenanordnung für ein Getriebe, insbesondere für ein Kurbel-CVT so auszugestalten, dass in den Hauptfahrbereichen des Kraftfahrzeuges die aus der Fliehkraft und aus der Pleuelzugkraft an dem Exzenterbauteil entstehenden Drehmomente ausgeglichen werden. Diese Aufgabe wird durch eine Antriebswellenanordnung für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für ein Kurbel-CVT, mit einer in einem Getriebegehäuse gelagerten Antriebswelle gelöst, wobei an der Antriebswelle wenigstens ein gegenüber ihrer Rotationsachse versetztes Nockenteil drehfest angeordnet ist, auf dessen Mantelfläche ein Exzenterbauteil verdrehbar gelagert ist. Auf der Mantelfläche des Exzenterbauteiles ist das eine Ende eines Pleuelteiles mit einem Lager verdrehbar gelagert. Die Exzentrizität des Exzenterbauteiles ist durch einen Verstellmechanismus verstellbar. Das Exzenterbauteil besitzt einen Ausgleichsmassenbereich, der Drehmomente zumindest teilweise ausgleicht, die auf die bei der Drehung des Exzenterbauteiles entstehende Fliehkraft und/oder auf die an dem Pleuelteil bewirkte Pleuelzugkraft zurückzuführen sind.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebswellenanordnung besteht darin, dass durch die Vorsehung einer Zusatz- bzw. Ausgleichsmasse an dem Exzenterbauteil eines Kur- bel-CVT's erreicht wird, dass in den Hauptfahrbereichen eines Kraftfahrzeuges die auf die Fliehkraft und die Pleuelzugkraft zurückzuführenden Drehmomente ausgeglichen werden.

Diese Drehmomente müssen daher nicht durch den Verstellmotor mit dem dazugehörigen Übersetzungsgetriebe ausgeglichen werden. Bei einer Konstantfahrt des Kraftfahrzeuges bzw. bei langsamen Verstellungen des Exzenterbauteiles muss der Elektromotor daher vorteilhafter Weise nicht bestromt werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung west das Exzenterbauteil als besonders vorteilhaften Verstellmechanismus eine in Bezug auf seine Mittelachse exzentrisch versetzte Aussparung auf, in der das Nockenteil verdrehbar gelagert ist, wobei die Antriebswelle eine axial verlaufende Ausnehmung besitzt, in der eine Verstellwelle mit einer Außenverzahnung drehbar angeordnet ist. An dem Innenumfang der exzentrischen Aussparung des Exzenterbauteiles ist eine Innenverzahnung angeordnet. Das Nockenteil ist derart mondsichelförmig ausgebildet, dass die Ausnehmung in seinem Bereich über einen bestimmten Winkelbereich offen ist, sodass in diesem Winkelbereich die Außenverzahnung der Verstellwelle in die Innenverzahnung des Exzenterbauteiles eingreift. Dabei kann die Innenverzahnung der Aussparung des Exzenterbauteiles derart auf die Mantelfläche des Nockenteiles abgestimmt sein, dass das Exzenterbauteil über den Kopfkreis seiner Innenverzahnung auf dem Nockenteil zentriert ist. Ferner kann die Außenverzahnung der Verstellwelle derart bemessen sein, dass die Verstellwelle über den Kopfkreis ihrer Außenverzahnung in der Ausnehmung der Antriebswelle drehbar gelagert ist. - A -

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der Ausgleichsmassenbereich derart am Exzenterbautei! angeordnet ist, dass er dem Schwerpunkt des Exzenterbauteiles in Bezug auf die Mittelachse desselben gegenüberliegt. Zweckmäßigerweise liegt der Ausgleichsmassenbereich dem Schwerpunkt des Exzenterbauteiles in Bezug auf die Mittelachse desselben diametral gegenüber. Es ist aber auch denkbar, je nach der Art der zu kompensierenden Kraft den Ausgleichsmassenbereich von der Mittelachse des Exzenterbauteiles aus gesehen auf der Seite des Schwerpunktes anzuordnen, um die Fliehkraft zu erhöhen.

Bei einer besonders einfachen und kompakten Ausführungsform der vorliegenden Antriebswellenanordnung befindet sich der Ausgleichsmassenbereich zumindest teilweise radial außerhalb des inneren Durchmessers des Lagers für das Pleuelteil, insbesondere axial gesehen an einer Seite des Lagers. Der Ausgleichsmassenbereich kann dabei einen radial an einer Seite des Lagers verlaufenden Massenbereich aufweisen, an den ein axial verlaufender Haltebereich angeformt sein kann, der zwischen der Mantelfläche des Exzenterbauteiles und dem Innenring des Lagers gehalten wird.

Besonders bevorzugt und konstruktiv einfach befindet sich der symmetrisch angeordnete Ausgleichsmassenbereich axial gesehen an beiden Seiten des Lagers, wobei der Ausgleichsmassenbereich einen ersten radial an einer Seite des Lagers verlaufenden ersten Massenbereich und an der dem ersten Massenbereich axial gegenüberliegenden Seite des Lagers einen radial verlaufenden zweiten Massenbereich aufweisen kann. Dabei können an den ersten Massenbereich ein axial verlaufender erster Haltebereich und an den zweiten Massenbereich ein zweiter axial verlaufender Haltebereich angeformt sein, wobei der erste Haltebereich und der zweite Haltebereich zwischen der Mantelfläche des Exzenterbauteiles und dem Innenring des Lagers gehalten werden.

Zur Gewichtsreduzierung kann das Exzenterbauteil wenigstens eine Materialaussparung an der dem Ausgleichsmassenbereich in Bezug auf seine Mittelachse gegenüberliegenden Seite aufweisen. Zweckmäßigerweise ist axial gesehen an jeder Seite des Exzenterbauteiles eine Materialaussparung vorgesehen.

Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 im Schnitt eine bekannte Antriebswellenanordnung eines Kurbel-CVT's; Figur 2 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung;

Figur 3 zum Teil im Schnitt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Antriebswellen anordnung; und

Figur 4 einen Längsschnitt durch die erdfindungsgemäße Antriebswellenanordnung der Figur 3 entlang der Linie IV-IV.

Gemäß Figur 2 entstehen beim Betrieb eines die beschriebene Antriebswellenanordnung gemäß Figur 1 aufweisenden Getriebes die folgenden Kräfte. Wenn sich das Nockenteil 4 in die Richtung des Pfeils P1 , d. h. also nach links, dreht, wirkt auf das sich um die Mittelachse 16 drehende Exzenterbauteil 5 eine Zugkraft K1 ein, die auf die Fliehkraft zurückzuführen ist. Es entsteht das auf die Fliehkraft zurückzuführende Drehmoment D1 an dem Extzenterbauteil 5. Auf die Pleuelstange 7 wirkt die Zugkraft K2 ein, die auf das Antriebsmoment zurückzuführen ist. Dadurch entsteht am Exzenterbauteil 5 das auf die Zugkraft K2 zurückzuführende Drehmoment D2. Um nun die Drehmomente D1 und/oder D2 zu kompensieren, kann erfindungsgemäß am Exzenterbauteil 5 ein Ausgleichsmassenbereich 22 vorgesehen werden, wie dies nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 näher erläutert wird.

Einzelheiten der Figur 3, die bereits im Zusammenhang mit der Figur 1 erläutert wurden, sind in der entsprechenden Weise bezeichnet. In der ersichtlichen Weise ist in einer Ausnehmung 8 des Nockenteiles 4 und der Antriebswelle (nicht dargestellt) eine Verstellwelle 9 angeordnet. Die Verstellwelle 9 weist eine axiale Außenverzahnung 13 auf und ist über den Kopfkreis dieser Außenverzahnung 13 in der Ausnehmung 8 drehbar gelagert.

Das Exzenterbauteil 5 weist eine exzentrische Aussparung 15 auf, an deren Innenumfang sich eine Innenverzahnung 6 befindet. Diese Innenverzahnung 6 ist auf die Mantelfläche 2 des Nockenteiles 4 so abgestimmt, dass das Exzenterbauteil 5 über die Innenverzahnung 6 auf dem Nockenteil 4 zentriert ist. Wie dies eingangs bereits erwähnt wurde, sind die Nockenbereiche 4 derart mondsichelförmig ausgebildet, dass ihre Ausnehmungen 8 über einen bestimmten Winkelbereich offen sind, sodass in diesen offenen Winkelbereichen die Außenverzahnung 13 der Verstellwelle 9 gegenüber der äußeren Mantelfläche 2 der Nockenteile 4 radial vorsteht, wobei ein Eingriff in die Innenverzahnung 6 des Exzenterbauteiles 5 ermöglicht wird. Beim Drehen der Verstellwelle 9 wird daher die Exzentrizität des Exzenterbauteiles 5 in Bezug auf die Rotationsachse 3 der Antriebswelle 1 verändert. Der Mittelpunkt des Nockenteiles 4 ist mit 16 und der Mittelpunkt des Exzenterbauteiles 5 mit 14 bezeichnet.

Am Außenumfang 12 des Exzenterbauteiles 5 ist ein Lager 18 für die Pleuelstange 7 angeordnet (Figur 4).

Das Exzenterbautei! 5 kann in an sich bekannter Weise zur Gewichtsreduzierung zwei sich vorzugsweise axial gegenüberliegende Materialaussparungen 20 aufweisen.

Erfindungsgemäß ist in der ersichtlichen Weise an dem kreisscheibenförmigen Exzenterbauteil 5 ein Ausgleichsmassenbereich 21 vorgesehen, der sich im Wesentlichen radial außerhalb des Lagers 18 für die Pleuelstange 7 befindet. Der Ausgleichsmassenbereich 21 liegt dem Schwerpunkt des Exzenterbauteiles 5 in Bezug auf die Mittelachse 16 desselben vorzugsweise um 180°gegenüber. Es ist auch denkbar, bei sehr langsamen Motoren die Masse auf auf dieselbe Seite wie der Schwerpunkt zu legen, um die Fliehkraft zu erhöhen.

Die Größe des Ausgleichsmassenbereiches 21 wird erfindungsgemäß so gelegt, dass sich in den Hauptfahrbereichen des Kraftfahrzeuges die durch die Fliehkraft und die Pleuelzugkraft bewirkten Drehmomente D1 , D2 gerade ausgleichen. Dadurch wird vorteilhafter weise erreicht, dass das Haltemoment an der Verstellwelle 9 auf ein Minimum sinkt. Zudem wird ein gutes Notfahrverhalten des Getriebes erreicht, weil bei steigender Motordrehzahl automatisch in Richtung Overdrive und bei fallender Motordrehzahl oder bei steigendem Radmoment in Richtung Übersetzung unendlich verstellt wird.

In der aus den Figuren 3 und 4, insbesondere der Figur 4, ersichtlichen Weise ist der Ausgleichsmassenbereich 21 vorteilhafterweise auf beide Seiten des Lagers 18 der Pleuelstange 7 aufgeteilt. Es verlaufen demgemäß ein erster Massenbereich 22 an einer Seite des Lagers 18 radial nach außen und ein zweiter Massenbereich 23 an der gegenüberliegenden Seite des Lagers 18 radial nach außen. An den ersten Massenbereich 22 ist vorzugsweise ein axial verlaufender Haltebereich 24 an der der Verstellwelle 9 zugewandten Seite angeformt, der bis zur Hälfte der axialen Erstreckung des Lagers 18 verläuft. Entsprechend ist an den zweiten Massenbereich 23 ein axial verlaufender Haltebereich 25 an der der Verstellwelle 9 zugewandten Seite angeformt, der bis zur Hälfte der axialen Erstreckung des Lagers 18 in Richtung auf den Haltebereich 24, vorzugsweise bis zu demselben, verläuft. Durch eine sol- che Ausgestaltung wird erreicht, dass die beiden Haltebereiche 24, 25 durch den Presssitz des Lagers 18 der Pleuelstange 7 zusammengehalten werden.

Es ist auch denkbar, einen Ausgleichsmassenbereich nur an einer Seite des Lagers 18 anzuordnen.

Bezuqszeichenliste Antriebswelle Mantelfläche Rotationsachse Nockenteil Exzenterbauteil Innenverzahnung Pleuelteil Ausnehmung Verstellwelle Getriebegehäuse Mantelfläche Außenverzahnung Mittelachse Aussparung Mittelachse Elektromotor Lager Übersetzungsgetriebe Materialaussparung Ausgleichsmassenbereich Massenbereich Massenbereich Haltebereich Haltebereich