Die Erfindung betrifft eine Lagerstruktur für eine Baugruppe eines stufenlos verstellbaren Kurbelgetriebes, mit der wenigstens die Antriebswelle, der Exzenterantrieb, die Abtriebswelle und eine Freilaufeinrichtung in einem Getriebegehäuse gelagert sind. Die Erfindung betrifft auch ein stufenlos verstellbares Kurbelgetriebe mit einer Lagerstruktur sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Kurbelgetriebe.

DE 102 43 535 A1 zeigt eine Antriebseinheit aus einem Kurbelgetriebe und einem Hybridantrieb. Die Antriebseinheit ist durch einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine und durch das Kurbelgetriebe gebildet.

Das Kurbelgetriebe weist eine antreibende Welle auf, die in der Regel die Getriebeeingangswelle ist. Weiterhin weist das Getriebe eine angetriebene Welle (auch als Abtriebswelle bezeichnet) auf, die in der Regel eine Getriebeausgangswelle ist. Die beiden Wellen sind parallel zueinander ausgerichtet und drehbar in einem Getriebegehäuse gelagert. Außerdem sind die Wellen getrieblich miteinander verbunden. Die getriebliche Verbindung ist durch mindestens einen Exzenterantrieb auf der Antriebswelle und mindestens eine Freilaufeinrichtung auf der angetriebenen Welle sowie eine pleuelartige Verbindung zwischen dem Exzenterantrieb und der Freilaufeinrichtung hergestellt.

Die betrachtete Ausführung des Exzenterantriebs weist mehrere nebeneinander auf der Antriebswelle angeordnete Exzentereinheiten auf, von denen jeweils eine mit einer Freilaufeinrichtung verbunden ist. Deshalb weist die Freilaufeinrichtung mehrere auf der angetriebenen Welle nebeneinander angeordnete Freilaufeinheiten auf.

Eine Exzentereinheit ist aus einem Führungsabschnitt und aus einem Exzenterbauteil gebildet. Der Führungsabschnitt ist entweder einteiliger Bestandteil der Antriebswelle oder auf diese aufgesetzt. Der Führungsabschnitt ist außen zylindrisch gestaltet. Die Mittelachse des Führungsabschnitts ist gegenüber der Rotationsachse der Antriebswelle exzentrisch angeordnet, so dass die Antriebswelle einer Kurbelwelle ähnelt, wobei jedoch in diesem Fall der Zapfen der "Kurbelwelle" angetrieben wird. Auf der außenzylindrischen Mantelfläche des Führungsabschnitts sitzt dreh- oder schwenkbar das Exzenterbauteil. Das anfangs erwähnte Verbindungselement zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle ist verdrehbar bzw. verschwenkbar auf dem Exzenterbauteil aufgenommen. Das Verbindungselement bzw. die Pleuelstange ist mittels eines Wälzlagers auf dem Exzenterbauteil gelagert.

Das jeweilige Exzenterbauteil ist ringartig gestaltet. Auf jedem Exzenterbauteil sind zwei der Pleuelstangen nebeneinander gelagert. Radial innen ist an dem hohlen Exzenterbauteil eine Innenverzahnung ausgebildet. Der Kopfkreis der Innenverzahnung ist ein Hüllkreis, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der außenzylindrischen Mantelfläche des Führungsabschnitts entspricht, so dass das Exzenterbauteil mittels der Zahnköpfe radial auf der Mantelfläche des Führungsabschnittes abgestützt und zentriert ist.

Das Führungsbauteil weist eine zur Rotationsachse der Antriebswelle parallel verlaufende radiale Vertiefung auf, in die teilweise radial eine Verstellwelle eingelegt und in der Vertiefung drehbar gelagert ist. Die Verstellwelle ist mit einer Außenverzahnung versehenen, von der Zähne mit der Innenverzahnung am Exzenterbauteil im Eingriff stehen. Die Verstellwelle ist in die Vertiefung so eingelegt, dass ein radialer Anteil dieser radial aus der Vertiefung herausragt. Dieser radiale Anteil entspricht in etwa dem radialen Anteil der Zähne der Außenverzahnung, der radial zwischen die Innenverzahnung eingreift.

Die Rotationsachse der Verstellwelle und die Rotationsachse der Antriebswelle sind konzentrisch zueinander angeordnet, so dass Verstellwelle und Antriebswelle um eine gemeinsame Rotationsachse rotieren können.

Wie anfangs schon erwähnt, ist die Mittelachse der außenzylindrischen Mantelfläche des Führungsabschnitts mit einem ersten radialen Abstand exzentrisch zur Rotationsachse der Antriebswelle angeordnet. Außerdem ist die Drehachse der äußeren zylindrischen Mantelfläche des Exzenterbauteils, auf der das Wälzlager abläuft, mit einem zweiten radialen Abstand exzentrisch zur Mittelachse der Mantelfläche des Führungsabschnittes angeordnet. Der erste und der zweite Abstand sind gleich groß, so dass der Abstand der Drehachse der äußeren zylindrischen Mantelfläche des Exzenterbauteils zur Rotationsachse doppelt so groß ist wie der Abstand der Mittelachse der außenzylindrischen Mantelfläche des Führungsbauteils zur Rotationsachse. Durch diese Anordnung kann an der Pleuelstange pro Umdrehung der Antriebswelle ein maximaler Hub, der dem Doppelten aus der Summe des ersten und des zweiten Ab- stands entspricht, erzeugt werden.

Auf die Verstellwelle wirkt ein Verstellmechanismus, der die Verstellwelle um die Rotationsachse verdreht. Durch das Verdrehen der Verstellwelle um die Rotationsachse gegenüber der Antriebswelle wird das Exzenterbauteil durch die ineinander greifenden Verzahnungen der Verstellwelle und des Exzenterbauteils auf dem Führungsabschnitt um den Führungsabschnitt verschwenkt. Durch diese Schwenkbewegung wandert die Drehachse der äußeren zylindrischen Mantelfläche des Exzenterbauteils auf einer Kreisbahn um die Mittelachse des Führungsabschnitts. Der Radius der Kreisbahn entspricht dem ersten bzw. dem zweiten Abstand. Dadurch verringert sich der Abstand der Drehachse zur Rotationsachse, d.h. die Exzentrizität der äußeren zylindrischen Mantelfläche des Exzenterbauteils verringert sich und somit der durch die Pleuelstange übertragbare Hub. Ausgehend vom größten Abstand kann so durch Verdrehung entsprechend einem Winkel von 180° die Drehachse in eine koaxiale Stellung zur Rotationsachse der Antriebswelle gebracht werden. Das bedeutet, dass die äußere zylindrische Mantelfläche des Exzenterbauteils in dieser Stellung als Mittelachse die Rotationsachse besitzt. Die Exzentrizität ist aufgehoben und es kann keine Hubbewegung auf die Pleuelstange übertragen werden. Das bedeutet, dass, obwohl die Antriebswelle angetrieben wird, die angetriebene Welle stillstehen kann.

Die drehbar gelagerte Abtriebswelle, ist außen mit einem Polygonprofil versehen. Auf diesem Polygonprofil sitzen die Freilaufeinheiten. Die jeweiligen Freilaufeinheiten besitzen Klemmkörper, die zum Beispiel als Rollen ausgebildet sind. Das Polygonprofil ist an einem Innenring ausgebildet, der auf der Abtriebswelle sitzt. Die Klemmkörper sitzen zwischen dem Innenring und einem Außenring. Eine Relativverdrehung in die eine Drehrichtung zwischen Innen- und Außenring ist mit den Klemmkörpern blockierbar. In die andere Drehrichtung wird keine Sperrwirkung erzielt. Die Klemmkörper werden durch Federelemente in Entsperrrichtung beaufschlagt und sind in einem Käfig geführt. Denkbar ist, dass dieser Freilauf hinsichtlich der sperrbaren bzw. nicht sperrbaren Drehrichtung umschaltbar ist. Durch Verwendung derartiger Freilaufeinheiten kann in dem Getriebe die Drehrichtung der Abtriebswelle geändert und beispielsweise ein Rückwärtsgang realisiert werden.

Der Außenring einer jeweiligen Freilaufeinheit besitzt einen Anlenkbereich. Der Anlenkbereich ist mit einem radial hervorstehenden Nocken versehen. Der Anlenkbereich weist eine Schwenkachse auf, um die verschwenkbar ein Ende der Pleuelstange an dem Anlenkbereich befestigt ist. Die einem Exzenterbauteil zugeordneten zwei Pleuelstangen sind gegenüber ei- - A - ner Geraden symmetrisch angeordnet. Die Gerade verläuft durch die Rotationsachse der Abtriebswelle und durch die Drehachse der äußeren Mantelfläche des Exzenterbauteils (schneidet diese). Damit haben auch die an dem Außenring des Freilaufes eingreifenden Enden zweier einander zugeordneter Pleuelstangen stets eine symmetrische Anordnung in Bezug auf diese Gerade.

In DE 10243 535 A1 wird eingehend zum Problem des Ausgleichs der Massenkräfte und der freien Momente Stellung genommen. So ist vorgesehen, an jedem Ende der kurbelwellenähnlich ausgebildeten Getriebeeingangswelle Ausgleichsmassen vorzusehen. Es wird aber auch erkannt, dass ein optimaler Ausgleich nur in bestimmten Betriebszuständen, also nicht in allen Betriebszuständen möglich ist. Es werden deshalb weitere Maßnahmen vorgeschlagen, die zur Reduzierung des Gewichts des Anteils exzentrisch rotierender Massen führen. Es wird außerdem als vorteilhaft angesehen, dass die Drehungleichförmigkeiten umso geringer werden, je größer die Anzahl der gleichmäßig um die Rotationsachse zueinander versetzten Exzenterantriebe ist. Es wird als Ziel angesehen, die Schwingungen im Getriebe auf ein akzeptables Maß zu reduzieren und deshalb der Einsatz von Schwungmassen und Drehschwing- ajngsdämpfern vorgeschlagen.

Außerdem wird in DE 102 43 535 A1 darauf verwiesen, dass fertigungsbedingte Toleranzen zu Verspannungen im Getriebe und zu erhöhten Belastungen des Getriebes führen und deshalb vorgeschlagen, die Pleuelstangen elastisch nachgiebig zu gestalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, die zuvor genannten Nachteile vermeiden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die zur Übertragung des Leistungsflusses wichtigen Teile des Kurbeltriebs in einer zum Gehäuse des Getriebes separaten Stützstruktur vormontiert sind. Das betrifft mindestens die Antriebswelle mit Exzenterantrieb, die Abtriebswelle mit der Freilaufeinrichtung und die getriebliche Verbindung zwischen An- und Abtriebswelle.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Stützstruktur durch mindestens eine Lagerplatte gebildet, die wenigstens zwei Lageraugen aufweist. Außerdem ist die Lagerplatte mit wenigstens einer Befestigungsstruktur zur Festlegung an einem Getriebegehäuse versehen. In einem Lagerauge ist die Antriebswelle bzw. ein Exzenterantrieb aufgenommen. Das andere Lagerauge nimmt die Abtriebswelle bzw. einen der Freiläufe auf. In den Lageraugen sitzen bevorzugt Wälz- und/oder Gleitlager.

Die Befestigungsstruktur ist alternativ durch Befestigungslaschen mit Durchgangslöchern, Klemmflächen, Führungselementen oder Ankern versehen. Verbindungselemente wie Schrauben, Niete oder Stifte greifen zur Befestigung der Lagerplatte dem Getriebegehäuse durch die Durchgangslöcher.

Klemmflächen sind Anlageflächen, an denen die Lagerplatte zum Zwecke der Halterung bzw. positionsgenauen Ausrichtung beispielsweise zwischen zwei oder mehr gegeneinander verspannten Gehäusehälften des Getriebes eingeklemmt wird.

Führungselemente sind beispielsweise Stifte oder andere Vorsprünge, die aus der Lagerplatte hervorragen und in entsprechende Aufnahmen am Getriebegehäuse eingreifen. Die Führungselemente sind zum Führen und zum positionsgenauen Ausrichten der Stützstruktur am Getriebegehäuse vorgesehen. Führungselemente sind auch Vertiefungen, in die Stifte oder andere Vorsprünge des Getriebegehäuses zum selben Zweck eingreifen.

Anker sind ähnliche Mittel wie Führungselemente und dazu geeignet die Lagerplatte im Getriebegehäuse zu verankern bzw. sind Schraubelemente die an der Lagerplatte befestigt sind und aus dieser hervorstehen und die bei der Montage Getriebegehäuse an dem Getriebegehäuse verschraubt werden.

Die Lagerplatten sind bevorzugt gegossen, geschmiedet oder kalt aus Blech geformt bzw. gestanzt, einteilig oder zusammengesetzt ausgebildet und vorzugsweise aus Eisenlegierungen, Stahl- oder Leichtmetalllegierungen. Es ist denkbar, die Lageraugen als hohlzylindrische Ringe in einem Grundkörper der Lagerplatte einzupressen und/oder mittels Schweißverbindung zu befestigen. Alternativ ist es denkbar, dass die Lageraugen aus dem Material der Lagerplatte durchgezogene Kragen sind. Gleiche Gestaltungsmöglichkeiten gelten für die Durchgangslöcher an den Laschen zur Halterung der Lagerplatten.

In den Durchgangslöchern können alternativ zwecks Passgenauigkeit oder zum Zwecke der Dämpfung Buchsen befestigt sein. Die Buchsen sind vorzugsweise aus Stahl, Kunststoff oder aus Elastomeren.

Die mit den Bauteilen des Kurbelgetriebes vormontierte Stützstruktur wird entweder direkt am Getriebegehäuse montiert oder auf Dämpfungselemente gesetzt, die zwischen dem Getriebegehäuse und der jeweiligen Lagerplatte angeordnet sind.

Die Stützstruktur ist alternativ aus zwei oder drei Lagerplatten gebildet.

Durch eine derartige erfindungsgemäße Anordnung können die eingangs erwähnten Unge- nauigkeiten aufgrund von Fertigungstoleranzen eingeschränkt werden. Verspannungen und zusätzliche Belastungen sind somit reduziert. Die vorzugsweise als Vormontageeinheit ausgelegte Baugruppe lässt sich einfacher in das Gehäuse einsetzen als Einzelteile. Die Montagezeiten werden verkürzt und die Kosten sind dementsprechend geringer. Die aus den rotierenden exzentrischen Massen resultierenden Schwingungen und freien Momente sind insbesondere dann gedämpft, wenn zwischen denen Lagerplatten der Stützstruktur wie oben erwähnt Dämpfungselemente zum Beispiel aus elastischem Material angeordnet sind.

Bei der bevorzugten Verwendung von drei Lagerplatten in der Anordnung sind entweder zwei oder alternativ drei Lagerplatten zur Befestigung am Getriebegehäuse vorgesehen. Es ist auch denkbar, das nur zwei der Lagerplatten zur Befestigung vorgesehen sind und mittels der dritten Lagerplatte die An- und Abtriebswelle untereinander abgestützt sind. Eine derartige Maßnahme ist insbesondere dann sinnvoll, wenn bei großem Stützabstand zwischen den Hauptlagerungen der Wellen zwischen den anderen Lagerplatten die Durchbiegung der Wellen zwischen den Stützen auf ein definiertes Maß reduziert werden soll.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei Lagerplatten mittels eines Verbindungssegments miteinander verbunden. Dabei kann die Baugruppe beispielsweise von zwei Lagerplatten seitlich begrenzt werden, wobei jeweils „oben" im Bereich der Antriebswelle und „unten" im Bereich der Abtriebswelle ein Verbindungssegment angeordnet sein. Die Lagerplatten und die Verbindungssegmente bilden somit eine rahmenartige Struktur.

Die Lagerseitenplatten enthalten dabei eine axial vorgespannte Getriebehauptlagerung wie z.B. Schrägkugellager, Kegelrollenlager oder Tandemkugellager. Die Rahmenkonstruktion nimmt alle Kräfte auf, die während der Klemmvorgänge der Freiläufe entstehen.

Die Verbindungssegmente können durch eine entsprechende Gestaltung als Ölreservoir genutzt werden.

Mithilfe einer solchen rahmenartigen Struktur sind in einer Ausführungsform der Erfindung die Antriebs- und/oder die Abtriebswelle axial vorspannbar. Bevorzugt werden beide Wellen axial so vorgespannt, dass ihre axiale Vorspannungen gleich groß sind. Um eine solch gleich große Vorspannung zu erzielen, können zwischen den Lagerplatten und den Verbindungssegmenten ein oder mehrere Kraftspeicher zwischengeschaltet sein. Als Kraftspeicher haben sich Tellerfedern bewährt. Aber auch andere bekannte Ausführungsformen, etwa Schraubenfedern können eingesetzt werden.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Lagerstruktur, insbesondere die Baugruppe mit der rahmenartigen Lagerstruktur, in einem stufenlosen Kurbelgetriebe eingesetzt. Dabei kann die Lagerstruktur im Wesentlichen alle Getriebekräfte und -momente aufnehmen. In einer Weiterbildung der Erfindung kann das dann lastfreie Getriebegehäuse in Leichtbauweise aus Leichtmetall oder Kunststoff bestehen und/oder dünnwandig sein. Das Gehäuse braucht bei dieser Ausführungsform lediglich die Gewichtskräfte der Variatoreinheit aufzunehmen. Darüber hinaus lässt sich der Variator durch die Rahmenkonstruktion vom Gehäuse deutlich einfacher akustisch abkoppeln.

Die Baugruppe mit der rahmenartigen Struktur kann vorteilhafterweise als geprüfte Variatoreinheit ausgeliefert und erst bei einem Abnehmer in ein Gehäuse integriert werden. Dadurch werden sowohl das Handling und die Montage vereinfacht als auch die Kosten reduziert, insbesondere bei Verwendung eines Kunststoffgehäuses.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele.

Es zeigen

Figur 1 eine Teilansicht einer Baugruppe mit Lagerplatten,

Figur 2 seitliche Lagerplatten, Figur 3 eine mittlere Lagerplatte und

Figur 4 eine Teilansicht einer Baugruppe mit rahmenartiger Struktur.

Figur 1 zeigt teilweise eine Baugruppe 85 eines Kurbelgetriebes, die vormontiert in ein nicht dargestelltes Getriebegehäuse eingesetzt werden kann. Die Baugruppe 85 ist durch drei Lagerplatten 86, 87 und 88, sechs Stück der Pleuelstangen 71 und sechs Stück der Freilaufeinheiten 1 sowie durch eine Verstelleinheit 35 gebildet. Auf die Darstellung der Abtriebswelle und der Antriebswelle wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit in dieser Darstellung verzichtet. Die Anzahl der Stangen und Einheiten kann auch variieren. Die Antriebswelle ist lediglich durch die Mittelachse 89 und die Abtriebswelle durch die Mittelachse 37 symbolisiert.

Die Lagerplatte 86 ist im Bild linksseitig außen und die Lagerplatte 88 ist im Bild rechtseitig außen angeordnet. Die Lagerplatten sind Gleichteile und weisen die Befestigungsstruktur 104 in Form von Laschen 105 mit Durchgangslöchern 106 auf. Die Lagerplatte 87 ist ohne Befestigungsstruktur.

Figur 2 zeigt die Lagerplatten 86 und 88 in verschiedenen Ansichten. Die Lagerplatten sind aus einem Grundkörper 107 gebildet, in den die Lageraugen 108 und 109 ausgebildet sind. Die Lageraugen 108 und 109 weisen zueinander unterschiedliche Durchmesser auf. Der Rand 110 der Lageraugen 108 und 109 ist aus Festigkeitsgründen und zwecks ausreichendem Lagersitz verstärkt und geht in die Laschen 105 über. In den Laschen 105 sind die Durchgangslöcher 106 als Bohrungen eingebracht.

Figur 3 zeigt die Lagerplatte 87 in verschiedenen Ansichten. Die Lagerplatte 87 ist aus einem Grundkörper 111 gebildet, in dem Lageraugen 112 und 113 ausgebildet sind. Die Durchmesser der Lageraugen 112 um 113 unterscheiden sich untereinander. Alternativ ist es denkbar, dass sich die Durchmesser der Lageraugen der Lagerplatten 86 bzw. 88 und 87 voneinander unterscheiden. Der Rand 114 um die Lageraugen 112 und 113 ist aus Festigkeitsgründen und zwecks ausreichendem Lagersitz verstärkt.

Figur 4 ist eine zu Figur 1 analoge Darstellung der Baugruppe 85 eines Kurbelgetriebes, die vormontiert und vorgeprüft in ein nicht dargestelltes Getriebegehäuse eingesetzt werden kann. Die Baugruppe 85 ist durch drei Lagerplatten 86, 87 und 88, sechs Stück der Pleuelstangen 71 und sechs Stück der Freilaufeinheiten 1 sowie durch eine Verstelleinheit 35 gebil- det. Auf die Darstellung der Abtriebswelle und der Antriebswelle wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit in dieser Darstellung verzichtet. Die Anzahl der Stangen und Einheiten kann auch variieren. Die Antriebswelle ist lediglich durch die Mittelachse 89 und die Abtriebswelle durch die Mittelachse 37 symbolisiert.

Die Lagerplatte 86 ist im Bild linksseitig außen und die Lagerplatte 88 ist im Bild rechtseitig außen angeordnet. Die Lagerplatten sind Gleichteile und weisen Laschen 105 und mit Durchgangslöchern 106 sowie weitere Laschen 115 mit Durchgangslöschern 116 auf. An der in der Darstellung nach Fig. 4 oberen Ende der Baugruppe 85 ist zwischen den Lagerplatten 86 und 88 ein Verbindungssegment 200 angeordnet und fest mit diesen verbunden. Analog dazu befindet sich in der Darstellung nach Fig. 4 am unteren Ende der Baugruppe 85 zwischen den Lagerplatten 86 und 88 ein weiteres Verbindungssegment 201. Die Verbindung zwischen den Lagerplatten 86, 88 und den Verbindungssegmenten 200, 201 ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt und kann beispielsweise mittels Schraubverbindungen erreicht werden. Dazu können beispielsweise Gewinde in den Durchgangslöschern 106, 116 vorgesehen sein, die mit Schraubenbolzen zusammenwirken, welche durch mit den Durchgangslöchern 106, 116 fluchtenden weiteren Durchgangslöchern in den Verbindungssegmenten gesteckt sind. An den Verbindungssegmenten 200, 201 und/oder den Lagerplatten 86, 88 können hier nicht dargestellte Elemente zur Festlegung an und/oder Ausrichtung zu einem Getriebegehäuse vorgesehen sein. Die Lagerplatten 86, 88 und die Verbindungssegmente 200, 201 bilden in dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 eine rahmenartige Struktur. Die mittlere Lagerplatte 87 ist ohne Befestigungsstruktur, kann aber beispielsweise in passenden Ausnehmungen.

Bezuqszeichenliste

Freilaufeinheit Verstelleinheit Mittelachse Pleuelstange Baugruppe Lagerplatte Lagerplatte Lagerplatte Mittelachse Befestigungsstruktur Laschen Durchgangsloch Grundkörper Lagerauge Lagerauge Rand Grundkörper Lagerauge Lagerauge Rand Laschen Durchgangsloch Verbindungssegment Verbindungssegment