DE4014868C2 - Kette für ein stufenlos verstellbares Getriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kette für ein stufenlos verstellbares Getriebe (CVT), wobei die Kette mit ihrer Innen­ seite um eine Scheibe läuft, mit mehreren, mittels Wiegegelen­ ken endlos miteinander verbundenen Kettenlaschen, wobei jedes Wiegegelenk zwei Wiegestücke aufweist und wobei die Wiegestücke zur gegenseitigen Anlage und zum wechselseitigen Abrollen die­ nende, gegenüberliegende bogenförmige Rollflächen aufweisen.

Stufenlos verstellbare Getriebe bestehen im allgemeinen aus ei­ nem Paar Scheiben, die auf einer Antriebswelle bzw. einer Ab­ triebswelle befestigt sind. Mehrere reibschlüssige Blöcke, die auf einer endlosen Kette befestigt sind, werden von den Schei­ ben mitgenommen. Die Scheiben haben gegenüberliegende konische Flächen zur Aufnahme der Friktionsblöcke der Kette. Die koni­ schen Flächen einer oder beider Scheiben können in ihrem Ab­ stand verändert werden, um den wirksamen Durchmesser der Scheibe einzustellen. Wenn der Abstand zwischen den ent­ sprechenden konischen Flächen der einen oder beider Scheiben verändert wird, ändert sich ebenfalls der Abstand von der Achse der Scheibe zur Berührungsstelle der reibschlüssigen Blöcke, so daß sich der wirksame Durchmesser der Scheibe ändert. Die sich ergebende Konstruktion wird allgemein als stufenlos verstellba­ res Getriebe oder CVT-Getriebe bezeichnet, da der Abstand der konischen Flächen stufenlos einstellbar ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kette für ein stufenlos veränderbares Getriebe mit einer Wiegestücke aufwei­ sender Verbindung, die doppelreihig oder einreihig ausgeführt sein kann. Die Blöcke sind an Kettenlaschen befestigt, die wie­ derum mittels Wiegestücken verbunden sind, wobei diese Verbin­ dung je zwei Wiegestücke umfaßt, die längs bogenförmiger Flä­ chen gegeneinander anliegen.

Fig. 1 zeigt eine einreihige CVT-Kette mit Wiegestücken dar, wobei mehrere Kettenlaschen L1, L2 endlos mittels mehrerer Wie­ gestücke bzw. Wiegestückverbindungen P verbunden sind, so daß eine endlose Getriebekette c gebildet wird. Mehrere reibschlüs­ sige Blöcke B sind an den Kettenlaschen L1, L2 befestigt. Im dargestellten Fall umgeben die Blöcke die Kettenlaschen an Stellen zwischen aufeinanderfolgenden Wiegegelenken P. Die V- förmig geneigten Flächen T, T der Blöcke B treten reibschlüssig mit den konischen Flächen der nicht gezeigten Scheiben in Ein­ griff, so daß ein stufenlos verstellbares Getriebe gebildet ist.

Bei einer der Anmelderin aus der Praxis bekannten Kette mit Wiegegelenken (vgl. Fig. 3a) bilden zwei Wiegestücke P1, P2 zu­ sammen ein Wiegegelenk, wobei sie gegeneinander an den Punkten A, A′ anliegen. Wenn die Kette so angeordnet ist, daß die Glie­ der auf einer geraden Linie liegen, sind die Berührungspunkte A, A′ der kreisförmigen gegenüberliegenden Abrollflächen A1, A2 der zwei Wiegestücke P1, P2 unterhalb der Linie N-N angeordnet, die durch Verbinden der Mittelpunkte der Einsetzbohrungen H, H der Wiegegelenke gebildet wird (d. h. innerhalb der Linie N-N relativ zur Bahn der endlosen Kette um ihre Scheiben). Die Be­ rührungspunkte A, A′ bewegen sich von der Mittellinie N-N beim Umbiegen der Verbindungen der Kettenlaschen nach oben, d. h. in Bezug auf die Kettenbahn nach außen, wie dies in Fig. 3b darge­ stellt ist.

Entsprechend wird beim Umlenken der Kette auf die Kettenlasche auf der Innenseite der Mittellinie N-N eine Druckkraft bzw. auf der Außenseite der Mittellinie N-N auf die Kettenlasche eine Zugkraft aufgebracht.

Eine genauere Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 3c. Eine Zuakraft F1 wirkt am Berührungspunkt A der Wiegestücke an einer Verbindung und eine Zugkraft F2 wirkt am Berührungs­ punkt A′ in entgegengesetzte Richtung an der anderen Verbin­ dung, da die aufeinanderfolgenden Kettenglieder einander längs der Kettenbahn ziehen. Die genannten Zugkräfte F1 und F2 sind als Zugkraftkomponenten Ft₁ und -Ft₂ parallel zur Mittellinie N-N ausgerichtet dargestellt. Weiter wirken Biegekraftkomponen­ ten Fb₁ und Fb₂ nach innen, wenn die Kette um die Scheiben her­ umläuft. Innerhalb des Materials der Kettenlasche L wirkt eine Druckbeanspruchung innerhalb der Mittellinie N-N relativ zur Scheibe und außerhalb der Mittellinie N-N wirkt einerseits eine Zugbelastung in Folge der Zugkraftkomponenten Ft₁ und Ft₂ und wirken andererseits Biegekräfte.

Auf den Querschnittsflächenabschnitt D, der zwischen der Stifteinsetzbohrung und dem äußeren Umfang der Kettenlasche L angeordnet ist, wirkt eine größere Zugkraft als auf den Quer­ schnittsabschnitt D′, der zwischen der Stifteinsetzbohrung und dem inneren Umfang der Kettenlasche L angeordnet ist. Folglich handelt es sich hierbei um einen kritischen Querschnitt.

Wenn es sich bei den Kettenlaschen L der Kette C um übliche Kettenlaschen handelt, haben die zwei minimalen Querschnitts­ flächenabschnitte D, D′ noch die gleiche Querschnittsfläche. Somit erfolgt zumeist ein Bruch am äußeren Querschnittsflächen­ abschnitt D, an dem die Kräfte größer sind.

Wie oben ausgeführt, bewegen sich die Berührungspunkte A, A′ der gegenüberliegenden Rollflächen A1 und A2 der Wiegestücke P1, P2 von der Fig. 3a gezeigten Stellung, bei der die Glieder in einer Linie gerade sind, zu der gebogenen Stellung gemäß Fig. 3b aufgrund der winkligen Verschiebung der aufeinanderfol­ genden Glieder beim Umbiegen der Kette C. Bei einer üblichen CVT-Kette bestehen die gegenüberliegenden Rollberührungsflächen A1 und A2 aus bogenförmigen Flächen mit gleichförmigem Krüm­ mungsradius, d. h. sie bilden den Bogen eines Kreises. Wenn sich die Kette in der geraden Stellung gemäß Fig. 3a befindet, lie­ gen entsprechend die Berührungspunkte A, A′ um einen Betrag ε₁ innerhalb der Mittellinie N-N. Hierdurch wird bei einer geraden Kette die Zugbelastung teilweise auf den inneren Quer­ schnittsflächenabschnitt D′ verschoben, wodurch die Festigkeit dieser Abschnitte abnimmt.

Lediglich beispielhaft wird auf die CH-PS 656 198 hingewiesen, wonach bei einer Laschenkette für stufenlos verstellbare Kegel­ scheibengetriebe der obere und der untere Steg der Kettenlasche unterschiedlich breit sind. Genauergesagt ist dort ein schma­ lerer oberer Steg und ein breiterer unterer Steg realisiert, was aufgrund der im abgewinkelten Zustand der Kette in die Ket­ tenlasche eingeleiteten Biegekraftmomente äußerst ungünstig ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine CVT-Kette der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Kettenla­ schen und Wiegestücke derart bemessen sind, daß die auf die Kettenlaschen aufgebrachten Belastungen ungefähr ausgeglichen sind. Hierdurch soll die Kette größeren Belastungen pro Kettengewichtseinheit widerstehen.

Voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspru­ ches 1 gelöst. Danach ist die eingangs genannte Kette derart ausgebildet, daß der Steg zwischen dem zur Wiegestückaufnahme dienenden Durchgang und der äußeren Umfangsseite der Kettenla­ sche höher ausgebildet ist als der Steg zwischen dem Durchgang und der inneren Umfangsseite der Kettenlasche.

Mit der Erfindung sollen die oben aufgezeigten Nachteile be­ kannter Konstruktionen von CVT-Ketten behoben werden. Bei einer CVT-Kette mit Wiegegelenken, bei der mehrere Kettenlaschen end­ los mittels Wiegegelenken miteinander verbunden sind, wobei die Wiegegelenke jeweils Wiegestücke umfassen, die mittels eines Paares gegenüberliegender bogenförmiger Rollflächen in Rollbe­ rührung stehen, wird die Querschnittsfläche, die zwischen der Einsetzbohrung der Kettenlasche und dem äußeren Umfang der Ket­ tenlasche ausgebildet ist, größer ausgebildet als die Quer­ schnittsfläche, die zwischen der Einsetzbohrung der Kettenla­ sche und dem inneren Umfang der Kettenlasche ausgebildet ist. Die Krümmungsradien der inneren Rollberührungsflächen werden kleiner als jene der äußeren Rollberührungsflächen ausgelegt.

Wie oben bereits ausgeführt, wirken beim Umbiegen bzw. Umlenken der Kette Biegemomentkräfte auf die Kettenlaschen, nämlich die Zugkraft Ft₁ und Ft₂. Darüber hinaus wirken Biegekräfte. Indem man nun die Querschnittsfläche zwischen der Einsetzbohrung der Kettenlasche und dem Außenumfang der Kettenlasche größer als die der Querschnittsfläche zwischen der Einsetzbohrung der Ket­ tenlasche und dem inneren Umfang der Kettenlasche macht, wird die Ermüdungsfestigkeit der Querschnittsflächenabschnitte ge­ steigert. Dadurch, daß man die Krümmungsradien der inneren Rollberührungsflächen kleiner als jene der äußeren Rollberüh­ rungsflächen macht, wird die Abweichung der Berührungspunkte der gegenüberliegenden Rollberührungsflächen zur Mittellinie N- N kleinstmöglich ausgelegt, wenn nämlich die Kettenglieder ge­ radlinig angeordnet sind, wodurch die auf die inneren Querschnittsflächenabschnitte wirkende Belastung vermindert wird (Belastung bei D′).

Die CVT-Kette wird hauptsächlich in einem automatischen Ge­ triebe eines Fahrzeuges verwendet, bei dem eine Kette mit ge­ ringer Teilung angestrebt wird, das zu übertragende Drehmoment jedoch äußerst hoch ist. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine CVT-Kette geschaffen, die eine wesentlich höhere Ermü­ dungsfestigkeit aufgrund der oben erwähnten Konstruktion auf­ weist und die den genannten Anforderungen gerecht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Kette für ein stu­ fenlos verstellbares Getriebe mit Wiegegelenken,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer Kettenlasche der er­ findungsgemäßen Kette,

Fig. 3a eine Ansicht einer Kettenlasche einer bekannten CVT- Kette, bei der die Wiegestücke in einer geraden Lage der Kette angeordnet sind,

Fig. 3b eine Ansicht der Kette, wenn die Kette gemäß Fig. 3a von einer Scheibe mitgenommen wird und

Fig. 3c eine vergrößerte Ansicht einer Kettenlasche gemäß Fig. 3b.

Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt das Wiegegelenk der erfin­ dungsgemäßen Kette Wiegestücke 2, 3, die in eine in einer Ket­ tenlasche 1 ausgebildeten Bohrung 7 eingesetzt sind. Mehrere Kettenlaschen 1 können wechselseitig über die Breite der Kette angeordnet sein. Die entsprechenden Berührungsflächen 4, 5 der Wiegestücke 2, 3 treten an einem Punkt 6 miteinander in Berüh­ rung. Wenn sich die Kette in dem geraden, gespannten Zustand befindet, liegt der Berührungspunkt innerhalb der Mittelline N- N (unterhalb der Mittellinie in Fig. 2), und zwar um den Ab­ stand ε₁. Wenn die Kette um eine Scheibe herumläuft und dabei abgewinkelt wird, rollen die Berührungsfläche 5 des Wiegestücks 3 und die Berührungsfläche der Rollfläche 4 des Wiegestücks 2 aufeinander ab. Hierdurch bewegt sich der Berührungspunkt zwi­ schen den Flächen 4, 5 in bezug auf die Mittellinie N-N nach außen (bzw. in Fig. 2 nach oben).

Innerhalb der Rollberührung, d. h. unterhalb von N, ist der Krümmungsradius r der Rollflächen 4, 5 kleiner als der Krümmungsradius R der Rollflächen 4, 5 oberhalb von N. Der Be­ trag der Abweichung des Berührungspunktes ε₁ zwischen den Flä­ chen 4, 5 (wie oben definiert) ist somit relativ gering, da der Betrag wie folgt berechnet wird:

rtan a = ε₁,

wobei α der Neigungswinkel der aufeinanderfolgenden Glieder in bezug auf die Mittellinie N-N ist. D.h. mit anderen Worten, wie in Fig. 2 dargestellt, Punkt 0 (Mittelpunkt des größten Radius R), 0′ (Mittelpunkt des kleinsten Radius r) und der Punkt 0′′ (Mittelpunkt der Bohrung 7) liegen auf der gleichen Linie, die um den Winkel α relativ zur Mittellinie N-N geneigt ist.

Wenn die Kette, wie in Fig. 3c dargestellt ist, abgewinkelt ist, wird eine Zugbelastung infolge eines Biegemoments auf den minimalen Querschnittsflächenabschnitt 8 zwischen der Bohrung 7 und dem äußeren Umfang der Kettenlasche 1 aufgebracht. Zusätz­ lich werden Zugbelastungen Ft₁ und Ft₂ infolge der linearen Zugbelastung der Kette aufgebracht. Um die Querschnittsfläche 8 gegen die Belastung zu verstärken, wird dieser Querschnittsflä­ chenabschnitt 8 größer gemacht als der gegenüberliegende ent­ sprechende Querschnittsflächenabschnitt 9, der zwischen der Bohrung 7 und dem inneren Umfang der Kettenlasche 1 ausgebildet ist. Dies verbessert die Ermüdungsfestigkeit des Abschnittes 8 und somit die Festigkeit der Kette insgesamt.

Claims (3)

1. Kette für ein stufenlos verstellbares Getriebe, wobei die Kette mit ihrer Innenseite um eine Scheibe läuft, mit mehreren, mittels Wiegegelenken endlos miteinander verbundenen Kettenla­ schen (1), wobei jedes Wiegegelenk zwei Wiegestücke (2, 3) auf­ weist und wobei die Wiegestücke (2, 3) zur gegenseitigen Anlage und zum wechselseitigen Abrollen dienende, gegenüberliegende bogenförmige Rollflächen (4, 5) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (8) zwischen dem zur Wiegestückaufnahme dienenden Durchgang (7) und der äußeren Umfangsseite der Kettenlasche (1) höher ausge­ bildet ist als der Steg (9) zwischen dem Durchgang (7) und der inneren Umfangsseite der Kettenlasche (1).

2. Kette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollflächen (4, 5) der Wiegestücke (2, 3) zur Innenseite der Kettenlasche (1) hin einen kleineren Krümmungsradius als zur Außenseite hin aufweisen.

3. Kette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte (0, 0′) des größeren und des kleineren Krümmungs­ radius auf einer relativ zur Mittellinie (N-N) der Kettenlasche (1) um einen Winkel α geneigten gemeinsamen Linie angeordnet sind.