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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein stufenlose Getriebeeinheiten
("Verstellgetriebe") vom Reibrollentyp
und, genauer ausgedrückt,
eine Anordnung zum Zuführen
von Fluid zu einer Rolle eines solchen Verstellgetriebes.
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Hauptkomponenten
eines bekannten Toroidlaufring-Reibrollenverstellgetriebes
10 sind
in
1 dargestellt. Hier sind zwei Eingangsscheiben
12,
14 an
einer Antriebswelle
16 zur Drehung mit dieser angebracht
und weisen jeweilige Teilringflächen
18,
20 auf,
die zu den auf einer zentralen Ausgangsscheibe
26 ausgebildeten
entsprechenden Teilringflächen
22,
24 gerichtet
sind. Die Ausgangsscheibe ist derart gelagert, um unabhängig von
der Welle
16 drehbar zu sein. Antrieb von einem Motor oder
einer anderen Antriebsmaschine, der über die Welle
16 und
die Eingangsscheiben
12,
14 eingegeben wird, wird
zu der Ausgangsscheibe
26 über einen Satz von Rollen übertragen,
die in den Ringhohlraümen
angeordnet sind. Eine einzelne repräsentative Rolle
28 ist
dargestellt, es sind jedoch typischerweise drei solcher Rollen in
beiden Hohlräumen
vorgesehen. Eine über
den Eingangsscheiben
12,
14 durch eine hydraulische Endbelastungseinrichtung
15 angelegte
Endlast lieferte Kontaktkräfte
zwischen Rollen und Scheiben zum Ermöglichen der Antriebsübertragung.
Antrieb wird von der Ausgangsscheibe zu weiteren Teilen des Getriebes
gebracht, typischerweise einem Planetenmischer, wie er im technischen
Gebiet gut bekannt ist und z. B. in der Europäischen Patentanmeldung 85308344.2
(veröffentlicht
als
EP 0185463 ) beschrieben
ist. Jede Rolle ist in einer jeweiligen Halterung
30 angebracht,
die selbst an ein Hydraulikbetätigungselement
32 gekoppelt
ist, wodurch eine gesteuerte Übersetzungskraft
an die Kombination aus Rolle/Halterung entlang einer Richtung allgemein tangential
zu der durch die Welle
16 definierten Hauptachse angelegt
werden kann. Das Betätigungselement
32 umfasst
einen Hydraulikkolben
34, der innerhalb seines Zylinders
36 rotieren
kann. Eine solche Rotation des Kolbens ist mit einer entsprechenden
Rotation (oder "Präzession") der Rollenachse
um die sogenannte Schwenkrollenachse verknüpft, die in der dargestellten
Anordnung die Achse des Kolbens
34 darstellt. Wie es einer
geschulten Person gut bekannt ist, ändert diese Präzession
die relativen Durchmesser der durch die Rolle
28 an den Verstellgetriebescheiben
12,
14 verfolgten
Wege, wodurch das Übersetzungsverhältnis des
Verstellgetriebes geändert
wird. Da die Rollen immer eine Ausrichtung suchen, in der ihre Achsen
die Achse der Antriebswelle
16 kreuzen, bewegen sie sich
automatisch und präzidieren
zu Positionen, in denen das sogenannte Reaktionsmoment durch die
Vorspannungskraft von den Betätigungselementen
32 bestimmt
wird. Das in
1 gezeigte Verstellgetriebe wird
deshalb so bezeichnet, dass es von einem "Drehmomentsteuer-" Typ ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist jedoch potentiell auf Reibrollenverstellgetriebe
anderer Typen einschließlich
derjenigen gerichtet, die in dem Gebiet als "teil-" oder "halb-" ringförmig bekannt sind.
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Bei
bekannten Reibrollenverstellgetrieben stellen die Verstellgetriebescheiben
keinen direkten Kontakt mit den Rollen her. Stattdessen wird ein
Film aus Flüssigkeit,
die als "Reibgetriebeflüssigkeit" bezeichnet wird,
zwischen den Oberflächen
dieser Komponenten gehalten und der Antrieb wird zwischen diesen
kraft der Scherkraft dieses Flüssigkeitsfilms übertragen.
Aufrechterhaltung des Films ist von primärer Wichtigkeit, da direkter
Kontakt zwischen Rolle/Scheibe übermäßige Abnutzung
hervorrufen würde.
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Die
Flüssigkeit
hat ferner eine wichtige Funktion beim Kühlen der Verstellgetriebekomponenten, insbesondere
der Rollen. In Prototyp-Verstellgetrieben ist die Rollenbetriebstemperatur
ein wichtiger Faktor beim Bestimmen des Leistungsvermögens des
Verstellgetriebes gewesen. Die Scherkräfte in den Bereichen von Eingriff
zwischen Verstellgetriebescheiben und Rollen erzeugt Wärme, die
einen Anstieg der Temperatur der Rollen (und in geringerem Ausmaß der Scheiben)
verursacht. Übermäßige Temperaturen
können
(1) die Rollen selbst beschädigen
(wobei der Stahl, aus dem sie gebildet sind, Änderungen unter anhaltenden
hohen Temperaturen durchmacht); und (2) die Leistung der Reibgetriebeflüssigkeit
beeinträchtigen,
wobei hohe Temperaturen und resultierende niedrige Flüssigkeitsviskosität zu einer
dünneren
Filmschicht zwischen Scheibe und Rolle und zu größerem Schlupf zwischen diesen Komponenten
führen.
Anhaltende hohe Temperaturen können
ferner eine Änderung
der Flüssigkeitseigenschaften
im Verlauf der Zeit in einer unerwünschten Weise verursachen.
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In
der Praxis wird festgestellt, dass das Leistungsvermögen des
Verstellgetriebes durch die Ableitungsrate von Wärme von den Rollen begrenzt
ist, wodurch Verbesserungen in dieser Hinsicht äußerst wichtig werden.
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Eine
Anordnung zum Zuführen
von Reibgetriebeflüssigkeit
zu den Verstellgetrieberollen ist in unserem Europäischen Patent
890044 und seiner US-Entsprechung 5971885 offenbart. Hier wird ein Strom
von Reibgetriebeflüssigkeit
durch die Baugruppe aus Betätigungselement/Halterung
geführt, um
eine Reihe von Düsen
zu erreichen, die angrenzend an den Außenumfang der Rolle angeordnet sind.
Auf diese Weise wird ein Spray von Fluid auf den Rollenumfang geliefert.
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Es
gibt wichtige Anreize, die Verwendungseffizienz der Reibgetriebeflüssigkeit
zu verbessern. Die Bereitstellung des benötigten Flüssigkeitsflusses erfordert
Energie und reduziert so die gesamte Übertragungseffizienz; Verbesserungen
in der Flüssigkeitsnutzung
erlauben eine Reduzierung des Flussvolumens und folglich in der
entsprechenden Energieanforderung. Zusätzlich haben Studien gezeigt, dass
die Verweildauer von Flüssigkeit
auf der Rollenoberfläche
typischerweise kürzer
als hinsichtlich einer Maximierung von Wärmeleitung von den Rollen erwünscht ist.
Eine Verlängerung
dieser Verweildauer bietet wiederum ein Potential für eine Verkleinerung
des Flussvolumens, erhöht
jedoch auch oder alternativ den Rollenkühleffekt und ermöglicht daher potentiell
eine Erhöhung
des Krafthandhabungsvermögens
des Verstellgetriebes und/oder eine Reduktion in der Rollentemperatur,
die Rollenlebensdauer verlängern
kann.
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Das
Vorsehen einer Abdeckung in der Nähe der Rolle wurde 1938 durch
W. T. Murden (
US 2132751 )
vorgeschlagen, aber nach dem besten Wissen des Anmelders wurde die
Idee nicht in diesen Gebiet aufgegriffen und es wird angenommen,
dass sie aufgrund der Form der Abdeckung – sie weist nur einen teilkreisförmigen Rand
angrenzend an die Außenkante
der Rolle auf – begrenzte
Wirksamkeit aufweisen würde.
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US-A-5
564 993 offenbart eine Flüssigkeitszuführanordnung
mit den Merkmalen der Präambel von
Anspruch 1, welche unter anderem eine in der Nähe der Rolle angebrachte Abdeckung
einschließen.
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Der
vorliegenden Erfindung zufolge, wird eine Flüssigkeitszuführanordnung
für eine
stufenlose Reibrollengetriebeeinheit geschaffen, in der Antrieb von
einem Laufring zu einem anderen durch mindestens eine Drehrolle übertragen
wird, deren äußerer Umfang
die Laufringe ergreift, wobei die Flüssigkeitszuführanordnung
eine Abdeckung, die in der Nähe der
Rolle angebracht ist, und eine Flüssigkeitszuführleitung
aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abdeckung eine
Innenfläche
aufweist, die einen Umfangsteil angrenzend an den Außenumfang der
Rolle und zwei radial verlaufende Teile angrenzend an jeweilige
Flanken der Rolle bereitstellt, wodurch eine Flüssigkeitsaufnahmekammer zwischen der
Rolle und der Abdeckung begrenzt wird, und die Flüssigkeitszuführleitung
zum Liefern von Flüssigkeit in
die Flüssigkeitsaufnahmekammer
eingerichtet ist.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
ist zum Gebrauch in einer Getriebeeinheit vom Toroidlaufringtyp
vorgesehen, bei der die Rolle in einer Weise angebracht ist, die Änderung
ihrer Neigung in Bezug zu den Toroidlaufringen zulässt, um
dadurch das Übersetzungsverhältnis zu ändern, wobei
die Abdeckung so an die Rollenhalterung gekoppelt ist, dass eine
konstante Position in Bezug zur Rolle aufrechterhalten wird.
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Es
sollen nun spezielle Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
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1 eine
schematische Darstellung von Hauptkomponenten eines Verstellgetriebes
eines bekannten allgemeinen Typs ist;
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2 eine
perspektivische Darstellung einer Baugruppe aus Rolle/Halterung/Betätigungselement für ein die
vorliegende Erfindung verkörperndes
Verstellgetriebe ist, in der die Hälfte der Rolle und eine zugehörige Lageranordnung
und die Halterung weggelassen sind, um einen Schnitt durch diese
Komponenten freizulegen;
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3 eine
Ansicht entlang der Richtung einer Hauptverstellgetriebeachse von
Hauptkomponenten einer die vorliegende Erfindung verkörpernden
Verstellgetriebebaugruppe ist, wobei eine der Verstellgetriebescheiben
weggelassen ist, so dass die Baugruppen aus Rolle/Halterung/Betätigungselement
zu sehen sind;
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4 eine
perspektivische Darstellung einer Baugruppe aus Rolle/Halterung/Betätigungselement für ein Verstellgetriebe
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine
perspektivische Darstellung einer Baugruppe aus Rolle/Halterung/Betätigungselement für ein Verstellgetriebe
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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6 eine
Explosionsdarstellung einer Baugruppe aus Rolle/Halterung für ein Verstellgetriebe gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
Draufsicht der Baugruppe von 6 ist;
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8 und 9 Schnittansichten
in axialen Ebenen entlang Pfeilen A-A bzw. Y-Y von 7 sind; und
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10 eine
Schnittdarstellung eines Betätigungselements
ist, das zum Einbau in ein die vorliegende Erfindung verkörperndes
Verstellgetriebe geeignet ist.
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Der
in den 2 und 3 dargestellte Verstellgetriebeaufbau
unterscheidet sich etwas von dem von 1 und seine
Konstruktion und sein Betrieb sollen kurz erklärt werden, bevor die Flüssigkeitszuführanordnung
selbst betracht wird. Jede der drei Rollen 100 in dem Verstellgetriebehohlraum 102, der
zwischen einer Verstellgetriebescheibe 104 und ihrer Gegenscheibe
(in 3 weggelassen) begrenzt wird, ist an einer jeweiligen
Halterung 106 angebracht, auf die durch zwei Hydraulikbetätigungselemente 108, 110 eingewirkt
wird. Die Halterungen sind nicht frei, sich zu drehen, um die erforderliche Präzession
der Rollenachse anzugleichen. Stattdessen ist die Ausrichtung der
Halterungen zwangsläufig.
Zum Erkennen der Ursache hierfür,
wird zuerst festgestellt, dass aufgrund der Verstellgetriebegeometrie
der Mittelpunkt jeder Rolle immer auf einem Kreis 112 liegt,
der den Mittelkreis des durch die Scheiben begrenzten Ringhohlraums
darstellt, wie den Fachleuten in diesem Gebiet gut bekannt ist. Eine
jegliche Drehbewegung der Halterung könnte nur um eine Halterungsachse 114 (siehe 3)
erfolgen, die die Mittelpunkte der Betätigungselemente 108, 110 verbindet,
da es diese Mittelpunkte sind, um die sich an beiden Enden der Halterung 106 vorgesehene
Kolben (von denen einer bei 116 in 2 zu sehen
ist) in ihren Zylindern wie zum Beispiel 118 drehen können. Die
Halterungsachse 114 ist jedoch radial von dem Hohlraummittelkreis 112 versetzt,
wie aus 3 deutlich wird. Die Halterungsachse 114 ist jedoch
radial von dem Hohlraummittelkreis 112 versetzt, wie aus 3 deutlicher
werden wird. Die Halterungsachse 114 befindet sich näher zu der
Hauptverstellgetriebeachse (definiert durch die Hauptwelle 120)
als der Hohlraummittelkreis 112. Die Auswirkung der Versetzung
besteht in einer Beschränkung der
Halterungsausrichtung, welche folglich nur variiert, wenn die Scheiben
wie zum Beispiel 104 sich geringfügig entlang der Hauptachse
aufgrund der Nachgiebigkeit und der beträchtlichen Endlast bewegen, der
sie ausgesetzt werden.
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Zum
Ermöglichen,
dass die Rollen 100 wie erforderlich zum Variieren des Übersetzungsverhältnisses
präzedieren,
ist jede an ihrer Halterung 106 durch eine Lageranordnung
angebracht, die ein Drehlager 122, welches Drehung der
Rolle um ihre eigene Achse zum Übertragen
von Antrieb zulässt, und
eine Kugelgelenkkupplung aufweist, an der ein innerer Laufring 126 des
Drehlagers 122 angebracht wird. Eine bei 124 in 3 zu
sehende Zunge steht von der Kugel 126 dieser Kupplung in
einen entsprechenden Schlitz in der Fassung vor, welche als eine Nabe 128 ausgebildet
ist, um eine Schwenkrollenachse 130 zu definieren, um die
die Rolle 100 präzediert.
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Bei
Betrachtung der Merkmale der Baugruppe nun bezüglich der Zuführung von
Reibgetriebeflüssigkeit
zur Rolle 100, ist eine Flüssigkeitsquelle wie zum Beispiel
eine Pumpe (nicht dargestellt) an einen hohlen Stab 152 angeschlossen,
welcher sich entlang der Achse des Zylinders 118 erstreckt
und in eine entsprechende axiale Bohrung 154 im Kolben 116 vorsteht,
die eine Dichtung mit diesem bildet. Die Bohrung 154 führt entlang
einem Arm 156 der Halterung zu einer Düsenöffnung 158, aus der
Flüssigkeit in
Richtung auf die Rolle 100 geschleudert wird.
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Eine
Abdeckung 160 ist neben die Rolle 100 gelegt.
In der dargestellten Ausführungsform
ist die Rolle 100 größtenteils
durch die Abdeckung 160 umschlossen. Die Abdeckung 160 ist
auf der Nabe 128 so angebracht, dass sie in einer feststehenden
Position in Bezug zur Rolle 100 trotz der Präzession
der Rolle um die Schwenkrollenachse 130 bleibt. Das heißt, die
Abdeckung bewegt sich zusammen mit der Rolle. Die Abdeckung berührt die
Rolle 100 nicht. In der darstellten Ausführungsform
wird ein Zwischenraum von ungefähr
1 mm zwischen der Rolle 100 und der Abdeckung 160 aufrechterhalten.
Ein Flüssigkeitsaufnahmevolumen 161 wird
auf diese Weise zwischen den zueinander gerichteten Oberflächen der
Rolle und der Abdeckung 160 begrenzt. Die Abdeckung 160 hat
eine gekrümmte
Umfangswand 162, die sich um den Großteil des Umfangs der Rolle 100 erstreckt.
Ein Teil des Flüssigkeitsaufnahmevolumens
wird daher bei 163 zwischen der äußersten Umfangsfläche 165 der
Rolle und der Umfangswand 162 gebildet. Die Wand ist jedoch
in den Bereichen 164 unterbrochen, wo die Rolle die Verstellgetriebescheiben
berühren
muss. Die Umfangswand 162 ist mit der Nabe 128 durch
obere und untere Wände 166, 168 verbunden,
die in allgemein radialen Ebenen (in Bezug zur Achse der Rolle 100)
an entgegengesetzten Flächen
der Rolle 100 liegen. In der dargestellten Ausführungsform
sind diese in Bereichen 170 weggeschnitten, aber solche
Ausschnitte können weggelassen
werden.
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Die
Abdeckung 160 weist zwei Flüssigkeitseinlassöffnungen
auf, von denen eine bei 172 in 2 zu sehen
ist, während
die Kante der anderen bei 174 zu sehen ist. Diese Öffnungen
befinden sich auf gegenüberliegenden
Seiten der Rolle. Beide der Öffnungen 172, 174 liegen
auf der Schwenkrollenachse 130, so dass ihre Verschiebung
minimiert wird, wenn die Rolle 100 präzediert.
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Außerdem liegen
beide Öffnungen 172, 174 einander
entlang der Schwenkrollenachse 130 gegenüber, um
Flüssigkeit
aus einer entsprechenden, damit ausgerichteten Düsenöffnung zu erhalten. Die Öffnung 172 erhält Flüssigkeit
aus der vorgenannten Düse.
Eine ähnlich
geformte Düse
speist die Öffnung 174,
ist in der Zeichnung jedoch nicht zu sehen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass keine abgedichtete Verbindung zwischen
der Düse 158 und der
entsprechenden Flüssigkeitseinlassöffnung 172 vorhanden
ist. Die Bereitstellung einer Verbindung würde den Aufbau komplizierter
gestalten. In der dargestellten Ausführungsform gibt es eine kurze
Trennung der Düse 158 von
der Abdeckung 160. Ein Fluidstrahl aus der Düse 158 kreuzt
den Raum zwischen der Düse
und der Abdeckung und gelangt so in das Flüssigkeitsaufnahmevolumen 161 zwischen
der Rolle 100 und der Abdeckung 160. Innerhalb
dieses Raums wird das Fluid dann aufgrund der Tätigkeit der Drehrolle zirkuliert.
Die Umfangsfläche 165 der Rolle
wird dementsprechend zuverlässig
mit Reibgetriebeflüssigkeit überzogen,
wodurch der benötigte Flüssigkeitsfilm
zwischen der Rolle 100 und den Verstellgetriebescheiben
aufrechterhalten wird. Es erfolgt ein konstanter Fluss von Flüssigkeit
in die Abdeckung 160 hinein und aus dieser hinaus, aber
das Vorliegen der Abdeckung dient zum Erhöhen der Verweildauer der Flüssigkeit
in der Nähe
der Abdeckung und es ist festgestellt worden, dass dies Rollenkühlung bedeutend
verbessert. Turbulente Flussbedingungen herrschen innerhalb des
Flüssigkeitsaufnahmevolumens 161 vor
und die resultierende Zirkulation der Flüssigkeit fördert erneut die Rollenkühlung. Ein
gewisser Rücktrieb
wird unvermeidbar auf die Rolle durch die Flüssigkeit ausgeübt, aber
dieser Energieverlust hat sich als klein herausgestellt.
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Die
Flüssigkeit
muss aus der Düse 158 mit ausreichender
Geschwindigkeit ausgestoßen
werden, um in die Abdeckung 160 trotz der Zentrifugaleffekte
einzutreten, die die Tendenz haben, Flüssigkeit durch die Einlassöffnung 172 auszustoßen.
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Es
wird verstanden werden, dass der Druck der Reibgetriebeflüssigkeit
innerhalb der Bohrung 154 in dem Kolben 116 eine
Vorspannungskraft auf den Kolben und folglich auf die Rollenhalterung 106 ausübt. Diese
Kraft wird jedoch durch eine entgegengesetzte und im wesentlichen
gleiche Kraft ausgeglichen, die aufgrund der entsprechenden Flüssigkeitszuführanordnung
in dem entgegengesetzten Betätigungselement 110 am
entgegengesetzten Ende der Halterung ausgeübt wird, so dass keine wesentliche reine
Kraft auf die Halterung ausgeübt
wird.
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Nichtsdestoweniger
kann die Konstruktion in einigen Zusammenhängen durch Liefern von Reibgetriebeflüssigkeit
zu der Baugruppe aus Rolle/Abdeckung durch eine Düse vereinfacht
werden, die nicht an der Rollenhalterung 106 angebracht
ist, sondern stattdessen an dem Gehäuse des Verstellgetriebes verankert
ist. Die 4 und 5 stellen
zwei solcher alternativer Anordnungen dar. Viele der Komponenten
sind den 2, 3, 4 und 5 gemeinsam
und die gleichen Bezugsziffern werden durchgehend für diese verwendet.
Insbesondere weist jede der Anordnungen eine Abdeckung 160 auf,
die die Rolle 100 enthält.
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In 4 ist
die Düse
an einem Ende 200 einer Knieleitung 202 gebildet,
welche wie bei 204 zu sehen an dem Verstellgetriebegehäuse 206 angebracht
ist. Eine Bohrung 208 im Gehäuse 206 sorgt für Flüssigkeitszuführung aus
einer schematisch bei 210 angezeigten Pumpe. Die Leitung 202 ist
so geformt und positioniert, dass sie nicht mit der Rolle 100,
der Halterung 106 oder der Abdeckung 160 kollidiert,
wenn sich diese Komponenten bewegen. Die Einlassöffnung, durch die Flüssigkeit
aus der Düse 200 ausgestoßen wird,
ist in der Zeichnung mit 212 markiert und liegt wiederum
auf der Schwenkrollenachse und ist entlang dieser gerichtet. Die
Düse 200 ist
auch entlang dieser Achse gerichtet und bleibt daher trotz Bewegung
der Rolle in Ausrichtung mit dem Einlass, obwohl natürlich bei
Hin- und Herbewegung der
Halterung 106 die Trennung der Düse 200 von dem Einlass 212 entsprechend
variiert. An der entgegengesetzten Seite der Rolle von der Düse 200 befindet
sich eine weitere Leitung 220 mit einer weiteren Düse 222.
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5 stellt
eine Anordnung dar, in der die Richtung, entlang der die Flüssigkeit
in die Abdeckung 160 ausgestoßen wird, allgemein quer zu
der Schwenkrollenachse ist. Hier liegt die Einlassöffnung 250 in
der Abdeckung 160 in Form eines Schlitzes in der oberen
Wand 166 der Abdeckung vor. Der Schlitz liegt so nahe wie
möglich
zu der Schwenkrollenachse, obwohl die Wand 166 selbst etwas
von dieser Achse versetzt ist. Der Schlitz erstreckt sich allgemein
entlang der Bewegungsrichtung der Halterung 106. Die Leitung 252 endet
in dieser Ausführungsform
in einer Düse 254,
die quer zu der Schwenkrollenachse gerichtet ist und zum Einlass 250 weist. Aufgrund
der Positionierung des Einlasses 250 bleibt die Düse 254 mit
dieser trotz der Bewegung der Baugruppe aus Rolle/Abdeckung ausgerichtet.
In einer möglichen
Variante dieser Anordnung, nicht dargestellt, ist eine der Düsen wie
bei 200 in 4 ausgebildet, um Fluid durch
eine Öffnung
wie bei 212 auf den Rollenumfang auszustoßen, während die
andere Düse,
die auf der entgegengesetzten Seite der Rolle liegt, wie bei 254 in 5 gebildet
ist, um Fluid auf eine Fläche
der Rolle auszustoßen.
Dies wird als vorteilhaft in Bezug zur Rollenkühlung betrachtet.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen verwenden
alle ein Düse
zum Schleudern von Flüssigkeit
durch eine Öffnung
in der Abdeckungswand, ohne die Notwendigkeit einer abgedichteten
Verbindung zwischen der Flüssigkeitszuführleitung
und der Abdeckung. Dies ist äußerst zweckdienlich
hinsichtlich der Konstruktion. Durch die Erfinder ausgeführte Versuche
haben jedoch gezeigt, dass für
eine gegebene Flüssigkeitsdurchsatzrate
die Kühlleistung durch
Verbinden der Flüssigkeitszufuhr
mit der Abdeckung verbessert wird, so dass die Flüssigkeitszuführleitung
mit dem Innenraum der Abdeckung durch ihre Düsenöffnung in Verbindung steht.
Eine Baugruppe aus Rolle/Halterung dieses Typs ist in den 6 bis 9 dargestellt
und das Verhältnis
ihrer Hauptkomponenten kann am besten von der durch 6 bereitgestellten
Explosionsansicht erkannt werden. Die Rolle selbst ist bei 300 zu
sehen und läuft
an einer Welle 302, die drehbar in zwei abgedichteten Rollenlagern 304, 306 getragen
wird, welche selbst in Bohrungen 308, 310 jeweiliger
Halterungsgehäusehälften 312, 314 angebracht
sind. Die beiden Gehäusehälften werden
durch nahe und entfernte Zwischenhalterung-Gehäuseteile 316, 318 zusammengeschraubt
(die Schrauben selbst sind zur Vereinfachung aus den Zeichnungen
weggelassen worden).
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Die
Abdeckung wird in dieser Ausführungsform
durch zwei Abdeckungshälften 320, 322 gebildet,
die beide eine jeweilige radiale Wand 324, 326 mit
allgemein kreisförmiger
Form und eine aufrechte kreisförmige
Umfangswand 328, 329 aufweisen. In der zusammengebauten
Abdeckung stoßen
die beiden Umfangswände
aneinander, wodurch ein Innenraum innerhalb der Abdeckung zum Enthalten
der Rolle begrenzt wird.
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Die
Form des Innenraums ist wichtig für seine Funktion und ist am
besten in 8 zu sehen. Die Innenfläche der
Abdeckung stellt einen umlaufenden, radial nach innen gerichteten
Teil 330 angrenzend an den Außenumfang der Rolle bereit,
der zum Eindämmen
dient, dass Flüssigkeit
zentrifugal aus der Rolle ausgestoßen wird. Die Trennung zwischen
der Rolle und der Abdeckung in dieser Umgebung beträgt in der
dargestellten Ausführungsform
ungefähr
1 mm. Vergrößerte Zwischenräume, bis
zu 4–5
mm, können hier
verwendet werden. Die Innenfläche
der Abdeckung stellt auch einen jeweiligen, sich allgemein radial
erstreckenden Teil 334, 336 angrenzend an beide
der Flanken 338, 340 der Rolle bereit. Diese radialen
Teile liegen in der dargestellten Ausführungsform in radialen Ebenen.
Etwas andere Formen könnten
jedoch für
diese Teile geplant werden, sie könnten zum Beispiel kegelstumpfförmig sein,
wenn sich herausstellt, dass dies Flusscharakteristiken verbessert.
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Die
radial verlaufenden Teile 334, 336 der Abdeckung
definieren radiale Mischkammern entlang der Flanken der Rolle.
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Insgesamt
besteht die Auswirkung der Abdeckung in der Bildung einer Flüssigkeitsaufnahmekammer,
die sich um den Außenumfang
der Rolle und mindestens einen Teil der Rollenflanken erstreckt.
Auf diese Weise wird festgestellt, dass die Verweildauer von Flüssigkeit
in der Nähe
der Rolle umfassend vergrößert ist,
wodurch verbesserte Wärmeübertragung
von der Rolle zum Fluid erzeugt und daher Rollenkühlung verbessert
wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die in früheren Zeichnungen dargestellten
Abdeckungen in diesen Zusammenhängen ähnlich sind.
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Die
Umfangswand 328, 329 der Abdeckung ist an Positionen 342, 344 als
weggeschnitten zu sehen, wo die Rolle die Verstellgetriebescheiben
ergreift.
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Eine
Leitung zur Zuführung
von Kühlflüssigkeit
ist durch eine radiale Bohrung 346 und damit in Verbindung
stehende axiale Bohrung 348 in dem nahen Zwischengehäuseteil 316 ausgebildet
(siehe 9). Die axiale Bohrung führt zu (1) einer ersten radialen
Düsenbohrung 350 im
Zwischengehäuseteil 316,
der mit der zwischen der Abdeckung und der Rolle ausgebildeten Flüssigkeitsaufnahmekammer
in Verbindung steht, wobei die erste Düsenbohrung 350 positioniert
ist, um das Fluid auf den Außenumfang der
Rolle zu schleudern, und (2) einem Paar von Flüssigkeitsleitungsgängen 352, 354 (siehe 6 und 8),
das durch Gräben
in Innenflächen
der jeweiligen Halterungsgehäusehälften 312, 314 gebildet ist.
Fluid wird durch die Gänge 352, 354 zu
einem axial verlaufenden Gang 356, der in der radial innersten Fläche des
entfernten Zwischengehäuseteils 316 ausgebildet
ist, und so zu einer zweiten radialen Düsenbohrung 358 geleitet,
die in der Abdeckungswand gebildet ist. Die zweite Düsenbohrung
steht mit der Flüssigkeitsaufnahmekammer
ein Verbindung und schleudert Fluid auf den Rollenumfang.
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Folglich
dient die Anordnung zum Schleudern von Kühlflüssigkeit auf zwei Bereiche
der Rollenaußenfläche, von
denen eine der anderen diametral gegenüberliegt.
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Die
Baugruppe aus Rolle/Halterung der 6 bis 9 ist
an ein lineares Betätigungselement
unter Bereitstellung der Zufuhr von Kühlflüssigkeit durch einen Betätigungskolben
gekoppelt. Ein geeignetes Betätigungselement
ist in 10 dargestellt. Der Betätigungselementaufbau
ist tatsächlich in
unserem früheren
US-Patent 5971885 offenbart, dessen Inhalt hiermit durch Verweis
eingeschlossen ist, und weitere Details sind darin zu finden.
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Innerhalb
eines Zylinders 400 befinden sich Arbeitskammern 402, 404,
die Flüssigkeit
bei jeweiligen Drucken erhalten, um auf den vergrößerten Kopf 408 eines
Kolbens 406 einzuwirken. Auf jeder Seite des vergrößerten Kopfs 408 umfasst
der Kolben Hülsen 410, 412,
die abdichtend durch jeweilige Zylinderendwände 414, 416 hindurchgehen.
Ein Stab 418 ist an den Kolben durch ein Kugelgelenk 420 an
einem seiner Enden gekoppelt. Das andere Ende 422 des Stabs
führt zu
den Halterungsteilen 316, 318, die daran gekoppelt
sind, aber die Halterung selbst ist der Einfachheit zuliebe in 10 weggelassen
worden. Reibgetriebeflüssigkeit
von einer Pumpe 424 wird durch eine Bohrung 426 zugeführt, die
sich den gesamten Weg durch die Länge des Kolbens erstreckt, und
wird so zu der in 9 zu sehenden Bohrung 346 ausgegeben.