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Die
Erfindung betrifft einen stufenlos verstellbaren Variator für ein Toroidgetriebe
eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Bei
gattungsgemäßen Variatoren
ist besonderes Augenmerk einer Schmierung und/oder Kühlung der
mechanisch beanspruchten Bauteile zu widmen. Bei diesen Bauteilen
handelt es sich insbesondere um Lager (Radial- oder Axiallager),
welche mittelbar oder unmittelbar zwischen einem Haltebügel, einer
Exzenterwelle und/oder einem Roller zwischengeschaltet sind. Weiterer
Schmier- und/oder Kühlungsbedarf
besteht im Bereich einer Kontaktfläche zwischen dem Roller und
einer mit diesem in Wirkverbindung tretenden Torusscheibe.
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Aus
der Druckschrift
US 6,238,318 ist
es bekannt, den Haltebügel
mit Bohrungen zu versehen, deren Auslass im Bereich einer zu kühlenden und/oder
schmierenden Schmiermittelstelle angeordnet ist. Da im Bereich der
Schmiermittelstelle der Umgebungsdruck anliegt, wird die Schmiermittelstelle (weitestgehend)
drucklos versorgt. Es zeigt sich allerdings, dass eine exakte optimale
Einstellung des Schmiermittelvolumens und Schmiermitteldruckes nicht
möglich
ist, so dass es zu einer undefinierten Schmiermittelverteilung auf
eine oder mehrere Schmiermittelstellen kommt. Insbesondere kommt
es zu einer unnötig
hohen Schmiermittelmenge im Bereich eines Axial-Nadellagers, welches zur Abstützung einer
Exzenterwelle gegenüber
dem Haltebügel in
Richtung der Rotationsachse des Rollers dient.
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Aus
der Druckschrift
US 5,830,103 ist
es bekannt, ein Schmiermittel durch Bohrungen des Haltebügels einer
Bohrung der Exzenterwelle zuzuführen, welche
ungefähr
in Längsrichtung
der Exzenterwelle orientiert ist und in welche radiale Bohrungen
münden,
die sich im Bereich eines Axialkugellagers und eines Radialnadellagers
im Bereich der Mantelfläche der
Exzenterwelle öffnen.
Der Übertritt
des Schmiermittels vom Haltebügel
zur Exzenterwelle erfordert den Einsatz eines Gleitlagers, dessen
exzentrische Bohrung die Bohrungen des Haltebügels mit der Bohrung der Exzenterwelle
verbindet. Das Gleitlager stellt ein zusätzliches Bauteil dar, welches
zur Gewährleistung
der Dichtheit hochgenau gefertigt werden muss. Probleme ergeben
sich insbesondere bei einer Durchbiegung oder elastischen Deformation der
umgebenden Bauteile unter Last. Gemäß einer abweichenden dargestellten
Ausführungsform
münden
die Bohrungen des Haltebügels
in eine umlaufende Nut des Haltebügels im Bereich eines Radialnadellagers
zwischen Exzenterwelle und Haltebügel.
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Aus
der Druckschrift WO 97/37156 sind in Umfangsrichtung des Haltebügels orientierte
Fortsätze
bekannt, welche rohrförmige
Einsätze
aufweisen, aus denen in radialer Richtung des Rollers ein Schmiermittel
auf die Laufflächen
des Rollers aufsprühbar
ist. Diese Lösung
erfordert einen hohen Bauteilaufwand sowie Fertigungsaufwand. Aufgrund der
engen Bauraumsituation ist eine Umsetzbarkeit des dargestellten
Sprühprinzips
bei einem Halbtoroid nur eingeschränkt möglich.
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Aus
der Druckschrift
EP 1 143 167 ist
eine Lösung
bekannt, bei der eine Exzenterwelle eine in Längsrichtung orientierte Bohrung
aufweist, welche in Schmiermittelverbindung mit radialen Bohrungen steht,
die im Bereich eines zwischen Exzenterwelle und Roller angeordneten
Radialnadellagers sowie eines Axialkugellagers aus der Exzenterwelle
austreten. Weitere Bohrungen sind in Richtung des Schmiermittelflusses
dem radialen Nadellager nachgeschaltet und dienen einer Schmierung
der Laufflächen
zwischen Roller und Torusscheiben. Diese Schmierung ist allerdings
erst dann möglich,
wenn das in Flussrichtung vorgeschaltete Radialnadellager ausreichend
mit einem Schmiermittel versorgt ist. Dies hat Schleppverluste,
beispielsweise im Zusammenhang mit einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges,
zur Folge.
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Aus
der Druckschrift
US 6,616,568 ist
eine unter Druck erfolgende Schmiermittelversorgung bekannt, bei
welcher ein abgedichtetes Axialnadellager zwischen dem Haltebügel und
der Exzenterwelle angeordnet ist. Probleme ergeben sich hinsichtlich
der Dichtheit, insbesondere bei einer Durchbiegung oder elastischen
Deformation der beteiligten Bauteile in Folge der mechanischen Beanspruchungen.
Weiterhin sind benachbart zu den Laufflächen des Rollers angeordnete
Bohrungen vorgesehen, deren Durchmesser gegenüber weiteren hiermit in Schmiermittelverbindung
stehenden Versorgungsleitungen verringert ist und über welche
Schmiermittel auf die Laufflächen
des Rollers aufgebracht wird.
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Weiterer
Stand der Technik ist beispielsweise aus der Druckschrift
US 4,453,427 bekannt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Variator
vorzuschlagen, welcher eine vereinfachte und/oder verbesserte Schmierung und/oder
Kühlung
der mechanisch beanspruchten Bauteile ermöglicht.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs
1.
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Der
erfindungsgemäße Variator
besitzt einen Haltebügel,
welcher (u. U. neben weiteren Freiheitsgraden) verdrehbar um eine
Achse gelagert ist. Die Verdrehung um die Achse, welche vorzugsweise eine
Längsachse
des Haltebügels
ist, korreliert bspw. mit einer stufenlosen Verstellung der Übersetzung zwischen
einer Antriebstorusscheibe und einer Abtriebstorusscheibe durch
eine Veränderung
der Wirkradien der Kontaktflächen
des Rollers mit den Torusscheiben.
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Der
Roller ist drehbar gegenüber
dem Haltebügel
gelagert. Hierbei kann der Roller unmittelbar oder mittelbar gegenüber dem
Haltebügel
gelagert sein, insbesondere unter Einsatz einer Welle oder Exzenterwelle.
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Zwischen
dem Roller und dem Haltebügel sind
zumindest zwei Lager zwischengeschaltet, beispielsweise ein Axiallager
sowie ein Radiallager. Die vorgenannten Lager können hierbei unmittelbar oder mittelbar
zwischen dem Roller und den Haltebügeln wirken, insbesondere unter
Zwischenschaltung von Lagerscheiben oder -buchsen.
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Weiterhin
verfügt
der erfindungsgemäße Variator über eine
Schmiermittelversorgungseinrichtung, welche für eine Schmierung und/oder
Kühlung der
Bauteile des Variators zuständig
ist. Die Schmiermittelversorgungseinrichtung besitzt mindestens eine
Schmiermittelleitung, über
die eine im Bereich eines der genannten Lager angeordnete Schmiermittelstelle
mit einem Schmiermittel versorgt wird. Bei der Schmiermittelstel le
handelt es sich vorzugsweise um das Lager oder Teile desselben wie
Laufflächen oder
Wälzkörper.
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Erfindungsgemäß verfügt die Schmiermittelleitung
im Umgebungsbereich der Schmiermittelstelle über eine Drossel. Die Drossel
ist somit nicht im Bereich einer Einspeiseöffnung des Schmiermittels, beispielsweise
des Haltebügels,
für eine
Speisung von einem benachbarten Bauteil angeordnet, sondern in Richtung
des Schmiermittelflusses beabstandet von der Einspeiseöffnung angeordnet.
Dies hat zur Folge, dass bis zu der Drossel, unter Umständen über längere Förderwege,
unter einfachen und definierten Bedingungen eine ungedrosselte Förderung des
Schmiermittels möglich
ist.
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Unter
einer Drossel wird im Sinne der Erfindung jedwede Querschnittsveränderung
in der Schmiermittelleitung verstanden, welche eine Veränderung
der Strömungsverhältnisse,
insbesondere der Druck- und/oder Geschwindigkeitsverhältnisse, zur
Folge hat. Einsatz kann hier beispielsweise eine übliche Drossel,
Blende oder Düse
finden, jede beliebige kurvenförmige Übergangskontur
oder der Übergang
eines konstanten größeren Querschnittsbereiches
zu einem konstanten kleineren Querschnittsbereich, ggf. unter Zwischenschaltung
eines Übergangsbereiches.
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In
Folge der erfindungsgemäßen Anordnung einer
Drossel in der Schmiermittelleitung kann das Druckniveau, welches
zur Förderung
des Schmiermittels notwendig ist, angehoben werden. Hierdurch ist
eine exaktere Einstellung des Fördervolumens des
Schmiermittels durch eine exakte Regelung des Druckes ermöglicht,
wodurch überflüssige Schmiermittelmengen
vermieden sind und unzureichende Schmiermittelversorgungen verringert
oder ausgeschlossen werden können.
Alternativ oder zusätzlich ist
erfindungsgemäß ermöglicht,
dass die Geschwindigkeit des Schmiermittels im Bereich der Drossel
erhöht
ist, so dass das Schmiermittel mit erhöhter Geschwindigkeit in die
Schmiermittelstelle eintritt, was unter Umständen zu einer Verbesserung
der Verteilung des Schmiermittels in der Schmiermittelstelle führt.
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Die
erfindungsgemäße Drossel
kann einstückig
mit einem ohnehin vorhandenen Bauteil wie der Exzenterwelle oder
dem Haltebügel
gebildet sein durch Einbringung entsprechender Ausnehmungen, insbesondere
Bohrungen. Alternativ kann die Drossel mehrstückig ausgebildet sein, beispielsweise
mittels eines Einsatzes in benachbart zur Schmiermittelstelle angeordnete
Bauteile wie Roller, Exzenterwelle oder Haltebügel.
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Entsprechend
einer Weiterbildung der Erfindung ist die Drossel im Bereich einer
den Roller lagernden Welle (Exzenterwelle) angeordnet. Auf der Umfangsfläche der
Welle sind üblicherweise
Lager vorgesehen, so dass die Drossel in unmittelbarer Nachbarschaft
zu einer Schmierstelle angeordnet ist. weiterhin kann als Ort der
Anordnung der Drossel ein ohnehin vorhandenes Bauteil genutzt werden,
was die Kompaktheit des Variators weiter vergrößert. Bei der den Roller lagernden
Welle handelt es sich üblicherweise
um ein ohnehin hochgenau gefertigtes Bauteil, so dass die zusätzliche
Anordnung der Drossel hinsichtlich der Fertigungsgegebenheiten für die Welle
keinen ungebührenden
Zusatzaufwand bedeutet. Andere der Schmiermittelversorgung dienende Leitungen,
beispielsweise im Bereich des Haltebügels, können mit größeren Querschnitten gefertigt werden,
wodurch einerseits die Fertigung vereinfacht ist und andererseits
die Empfindlichkeit der Leitung gegenüber elastischen Verformungen
und/oder Fremdpartikel verringert ist.
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Entsprechend
einer Weiterbildung des Variators werden zumindest zwei Schmiermittelleitungen mit
jeweils einer Drossel über
eine gemeinsame Hauptschmiermittelleitung versorgt. Verhältnismäßig lange
Schmiermittelwege können über die
Hauptschmiermittelleitung mit unter Umständen großem Querschnitt und geringen
Verlusten sowie guter Förderung
zurückgelegt
werden. Da derartige Querschnitte für die Schmiermittelstelle ungeeignet
sind, erfolgt eine Aufteilung auf die zumindest zwei Schmiermittelleitungen
unter geeigneter Anpassung der Drücke und Geschwindigkeiten des
Schmiermittels, insbesondere im Bereich der Schmiermittelstelle.
Unter Umständen
werden hierdurch die wirksamen Längen
der Schmiermittelleitungen mit kleinen Querschnitten verkürzt, was
etwaige Verstopfungen vermeidet, die Fertigung vereinfacht und die
Kosten verringert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung eines Variators sind die Drosseln unterschiedlicher Schmiermittelleitungen
unterschiedlich ausgelegt. Die unterschiedlichen Drosseln bewirken
demgemäß unterschiedliche
Strömungsbedingungen
an den zugeordneten Schmiermittelstellen. Somit kann die Schmiermittelförderung,
insbesondere hinsichtlich Druck und/oder Geschwindigkeit, an die
jeweilige Schmiermittelstelle angepasst werden. Beispielsweise erfordert
eine Lagerung der Exzenterwelle gegenüber dem Haltebügel eine
geringere Schmiermenge, da dieses Lager lediglich für eine Verstellung
des Übersetzungsverhältnisses
in einem deformierten Zustand des Variators oder bei sich ändernden
Deformationen des Variators eine kleine wälzende Bewegung ausführt. Hingegen
treten bei der Lagerung des Rollers gegenüber den diesen abstützenden Bauteilen
hohe Relativgeschwindigkeiten bei hohen mechanischen Beanspruchungen
auf, so dass an derartigen Schmiermittelstellen ein großer Schmiermittelbedarf
besteht. Durch die unterschiedlichen Drosseln wird insbesondere
die Förderleistung
an die jeweili gen Notwendigkeiten an den Schmiermittelstellen angepasst.
Im vorgenannten Beispiel würde dies
bedeuten, dass für
die Lagerung der Exzenterwelle eine größere Drosselwirkung vorzusehen
ist als für
die Lagerung des Rollers.
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Insbesondere
ist die Hauptschmiermittelleitung mit einer Bohrung der Exzenterwelle
gebildet, die ungefähr
in Längsrichtung
der Exzenterwelle orientiert ist. Somit erstreckt sich die Hauptschmiermittelleitung über einen
Teilbereich der oder die gesamte Länge der Exzenterwelle und damit
durch mehrere Schmiermittelstellen hindurch. Eine Zufuhr und/oder Abfuhr
des Schmiermittels aus der Bohrung der Exzenterwelle erfolgt an
einer Stirnseite derselben und/oder über ungefähr radial orientierte Ausnehmungen
oder Bohrungen aus der Exzenterwelle.
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Vorzugsweise
ist die axiale Bohrung, die radiale Bohrung, die Schmiermittelleitung
oder die Hauptschmiermittelleitung mit einer Sacklochbohrung gebildet,
in welche eine andere Bohrung mündet.
Dies stellt eine besonders einfache Fertigungsmöglichkeit dar, wobei die Sacklochbohrung
im Bohrungsgrund automatisch abgedichtet ist und die Bohrungsöffnung als
Eintritts- oder Austrittsöffnung
für das
Schmiermittel dienen kann. Alternativ kann eine Durchgangsbohrung
verwendet werden, welche zwei Eintritts- und/oder Austrittsöffnungen
bildet oder deren eine Öffnung
mit einem Verschlusselement verschlossen ist.
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Gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Variators
besitzt die Hauptschmiermittelleitung neben der ungefähr axialen
Bohrung der Exzenterwelle eine Versorgungsleitung im Haltebügel. Die axiale
Bohrung und die Versorgungsleitung münden in einen Übergaberaum.
Der Übergaberaum
ist begrenzt durch eine Stirnfläche
der Exzenterwelle, die in einer Sacklochboh rung des Haltebügels Aufnahme findet,
und einen freien Teilbereich der Sacklochbohrung. Als Übergaberaum
dient somit eine ohnehin für die
Lagerung der Exzenterwelle notwendige Bohrung, ohne dass zusätzlicher
Bauraum oder Fertigungsaufwand notwendig ist. Ein derartiger Überraum
macht darüber
hinaus u. U. die Übergabe
des Schmiermittels von etwaigen elastischen Verformungen der Bauteile
unabhängig.
Etwaige Undichtigkeiten des Übergaberaumes
können
insbesondere zur Förderung
entsprechend einem "Bypass" an eine Schmierstelle
genutzt werden.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es ebenfalls möglich, dass
zwischen der Sacklochbohrung und der Exzenterwelle ein Dichtelement
zur Abdichtung des Übergaberaumes
wirkt. Hierdurch können
unerwünschte
Bypassströmungen
zumindest weitgehend vermieden werden.
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Eine
besonders kompakte Ausbildung der Anordnung ergibt sich, wenn in
ein Radiallager, welches der radialen drehbaren Abstützung der
Exzenterwelle gegenüber
dem Haltebügel
dient, das Dichtelement integriert ist. Alternativ ist es möglich, das Dichtelement
in axialer Richtung der Exzenterwelle zwischen dem Radiallager und
dem Übergaberaum anzuordnen.
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Vorzugsweise
weist die Schmiermittelleitung Bohrungen des Rollers auf. Die Bohrungen
sind in Richtung der Lauffläche
von mit dem Roller in Antriebsverbindung stehenden Torusscheiben
orientiert. Insbesondere sind die vorgenannten Bohrungen unmittelbar
benachbart zur Lauffläche
des Rollers angeordnet, so dass mit diesen benachbart zur Kontaktfläche zwischen
Roller und Torusscheiben Schmiermittel auf die Torusscheiben aufgebracht wird.
Im Zuge der Drehbewegung und/oder der Aufbringung des Schmiermittels
mit einer gewissen Austrittsgeschwindigkeit verteilt sich das Schmiermittel auf
der Torusscheibe auch in Bereiche, welche unmittelbar oder im Zuge
einer Drehbewegung als Kontaktfläche
zwischen Roller und Torusscheiben dienen. Weiterhin können hiermit
Teilbereiche der Torusscheibe mit einem Schmiermittel versehen werden, welche
nach einer Verstellung des Rollers zur Veränderung der Übersetzung
als Kontaktfläche
dienen.
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In
weiterer Ausgestaltung schlägt
die Erfindung vor, die Bohrungen des Rollers von einem zweiten Übergaberaum
zu speisen. Der zweite Übergaberaum
ist mit einem freien Teilbereich einer Sacklochbohrung des Rollers,
in der die Exzenterwelle angeordnet ist, sowie einer Stirnfläche der
Exzenterwelle begrenzt. Der zweite Übergaberaum macht die Übergabe
des Schmiermittels von der Exzenterwelle zum Roller von den mechanischen
Beanspruchungen unabhängig.
Weiterhin können
als Übergaberaum
ohnehin vorhandene Bauteile verwendet werden, was die Fertigung
vereinfacht und den Bauteilaufwand und Bauraumaufwand verringert.
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Für einen
weiteren erfindungsgemäßen Variator
gehen von dem zweiten Übergaberaum
mehrere Bohrungen des Rollers zu unterschiedlichen Teilbereichen
der Lauffläche
der Torusscheiben aus. Diese Bohrungen können mit Laufflächen korrelieren,
welche unterschiedlichen Wirkradien an den Torusscheiben zugeordnet
sind, und/oder in Umfangsrichtung des Rollers versetzt angeordnet
sein. Hierdurch kann auf einfache Weise die Schmiermittelversorgung
zu den Kontaktflächen
zwischen Roller und Torusscheiben verbessert werden.
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Entsprechend
einer erfindungsgemäßen Weiterbildung
des Variators werden eine Schmiermittelleitung für ein Radiallager zwischen
Roller und Exzenterwelle, eine Schmiermittelleitung für ein Axiallager
zwischen Haltebügel
und Exzenterwelle und die Bohrungen des Rollers für die Lauffläche einer
oder meh rerer Torusscheiben von einer gemeinsamen Hauptschmiermittelleitung
gespeist. Hierdurch muss lediglich eine Hauptschmiermittelleitung
mit einem geeigneten Druck und einem Fördervolumen versorgt werden,
während
im Inneren der Bauteile des Variators eine Aufteilung der Schmiermittelmenge
für die
unterschiedlichen Schmierstellen erfolgt. Erfindungsgemäß kann hierbei
die mengen- bzw. druckangepasste Aufteilung exakt und einfach an
die Notwendigkeiten angepasst werden.
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Weiterhin
schlägt
die Erfindung vor, konstruktiv vorzusehen, dass durch das Radiallager
geführtes
Schmiermittel den Bohrungen des Rollers zuführbar ist. Demgemäß sind die
beiden Schmierstellen Radiallager und Lauffläche in Flussrichtung des Schmiermittels
hintereinander geschaltet, so dass zumindest ein Teil desselben
Schmiermittels für
beide Schmierstellen eingesetzt werden kann.
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Vorzugsweise
verfügt
der Haltebügel über mindestens
eine (zusätzliche)
Schmiermittelleitung, deren Ausgang in Richtung der Lauffläche des
Rollers und/oder der Lauffläche
der Torusscheibe orientiert ist. Hierdurch kann die Schmierung und/oder Kühlung der
Kontaktfläche
zwischen Torusscheibe und Roller verbessert werden. Vorzugsweise
verfügt die
vorgenannte Schmiermittelleitung im Haltebügel zur Versorgung der Lauffläche der
Torusscheiben oder des Roller über
eine Drossel, wodurch auch für diese
Schmiermittelleitung eine gezielte Einstellung der Schmiermittelverhältnisse
möglich
ist. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn Schmiermittelleitungen
zur Versorgung einer Schmiermittelstelle im Bereich eines Lagers
und Schmiermittelleitungen zur Schmierung der Kontaktfläche zwischen
Torusscheiben und Roller über
eine gemeinsame Hauptschmiermittelleitung versorgt werden.
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Vorteilhafte
erfindungsgemäße Weiterbildungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen, insbesondere den dargestellten
Geometrien der Bauteile, den relativen Abmessungen mehrerer dargestellter
Maße gleicher oder
unterschiedlicher Bauteile, der relativen Anordnung der Bauteile
zueinander und deren Wirkverbindungen miteinander. Die Kombination
von Merkmalen unterschiedlicher Ansprüche und/oder unterschiedlicher
in den Figuren dargestellter Ausgestaltungen und/oder der vorgenannten
Merkmale mit Merkmalen der Ausgestaltungen des genannten Standes
der Technik ist ebenfalls möglich.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Variators
werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:
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1 einen
Teil eines erfindungsgemäßen Variators
gemäß einer
ersten Ausführungsform
mit einem Haltebügel,
einer Exzenterwelle und einem Roller im Längsschnitt,
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2 einen
Teil eines erfindungsgemäßen Variators
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
mit einem Haltebügel,
einer Exzenterwelle und einem Roller im Längsschnitt,
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3 einen
Teil eines erfindungsgemäßen Variators
gemäß einer
dritten Ausführungsform
mit einem Haltebügel,
einer Exzenterwelle und einem Roller im Längsschnitt,
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4 einen
Teil eines erfindungsgemäßen Variators
gemäß einer
vierten Ausführungsform
mit einem Hal tebügel,
einer Exzenterwelle und einem Roller im Längsschnitt und
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5 einen
Teil eines erfindungsgemäßen Variators
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
mit einem Haltebügel,
einer Exzenterwelle und einem Roller im Längsschnitt.
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Die
Erfindung findet Einsatz für
Variatoren von Toroidgetrieben für
Kraftfahrzeuge. Das Toroidgetriebe kann hierbei als Halbtoroid oder
als Volltoroid ausgebildet sein. Hinsichtlich des prinzipiellen
Aufbaus eines derartigen Toroidgetriebes wird lediglich beispielhaft
auf die Druckschriften
DE
102 18 356 A1 ,
DE
101 54 928 A1 und
DE
101 21 042 C1 verwiesen.
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Hinsichtlich
einer geeigneten hydraulischen Stelleinrichtung zur Beeinflussung
der Positionen eines Haltebügel
des erfindungsgemäßen Variators
sowie einer Druckversorgung der Schmiermittelversorgungseinrichtung
von benachbarten, in der Zeichnung nicht dargestellten Bauteilen
wird beispielhaft auf den genannten Stand der Technik sowie die
nicht vorveröffentlichten
Druckschriften aus der Patentfamilie der
DE 103 08 496 verwiesen. Hinsichtlich
einer Kopplung der Bewegung einzelner Stelleinrichtungen sowie Haltebügel wird
beispielhaft auf die nicht vorveröffentlichte Druckschrift
DE 103 09 569 verwiesen.
Eine geeignete Regelung der Stelleinrichtung ist beispielsweise
der Druckschrift
DE 103 00 569 zu entnehmen.
Die Abstützung
des Haltebügels
bzw. des Rollers ist beispielsweise dem genannten Stand der Technik
zu entnehmen oder der nicht vorveröffentlichten Druckschrift
DE 103 59 394 .
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Ein
nur in Teilen dargestellter Variator 20 dient zur stufenlosen
Veränderung
der Übersetzung zwischen
mindestens einer Antriebstorusscheibe und einer Abtriebstorusscheibe.
Hierzu ist ein Roller 21 auf gegenüberliegenden Seiten seiner
Umfangsflächen
zwischen den Torusscheiben eingespannt. Für die in 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiele
rotieren die Torusscheiben jeweils um eine senkrecht zur Zeichenebene
orientierte Achse und sind (nicht dargestellt) oberhalb bzw. unterhalb der
Zeichenebene angeordnet. Für
die in 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele
rotieren die Torusscheiben jeweils um eine horizontal in der Zeichenebene
orientierte Achse und sind (nicht dargestellt) seitlich zu den Rollern
angeordnet.
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Der
Roller 21 stützt
sich radial gegenüber
einer Exzenterwelle 22 ab. Zu diesem Zweck verfügt der Roller 21 über eine
zentrische Sacklochbohrung 23, in welcher ein Radiallager,
insbesondere Nadellager 24, aufgenommen ist. Radial innenliegend
wälzt das
Nadellager 24 auf einem konzentrisch zu einer Achse (X-X)
ausgebildeten Zapfen 25 der Exzenterwelle 22 ab.
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Neben
dem Zapfen 25 besitzt die Exzenterwelle 22 einen
weiteren Zapfen 26, welcher konzentrisch zu einer Achse
(X'-X') ausgebildet ist.
Die Achse X'-X' ist parallel und
beabstandet zur Achse X-X angeordnet. Im Übergangsbereich zwischen den
Zapfen 25, 26 hat die Exzenterwelle 22 einen
kreisringförmigen
Ansatz 27, dessen Außendurchmesser
ungefähr
dem Durchmesser des Rollers 21 entspricht. Zwischen einander
zugewandten Stirnflächen
des Rollers 21 und des Ansatzes 27, welche quer
zur Achse X-X orientiert sind, ist ein Axiallager 28, beispielsweise
ein Axialkugellager, zwischengeschaltet. In die Stirnflächen des
Rollers 21 und des Ansatzes 27 sind an Wälzkörper 29 des
Axiallagers 28 angepasste Laufflächen eingebracht, welche mit
einer geeigneten Oberfläche
sowie vorteil haften Materialeigenschaften versehen sind. Die Wälzkörper 29 sind insbesondere
in einem Käfig
geführt.
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Die
Exzenterwelle 22 stützt
sich gegenüber einem
Haltebügel 30 ab.
Hierzu verfügt
der Haltebügel 30 über eine
Sacklochbohrung 31, in welcher ein Radiallager 32,
insbesondere ein Nadellager, aufgenommen ist. Eine Abstützung der
Exzenterwelle 22 gegenüber
dem Haltebügel 30 in
Richtung der Achse X-X
erfolgt über
ein Axiallager 33, welches zwischen einander zugewandten
Stirnflächen
des Haltebügels 30 und
des Ansatzes 27, die jeweils quer zur Achse X-X orientiert
sind, angeordnet ist. Das Axiallager 33 kann als Wälzlager,
insbesondere Nadellager, oder Gleitlager ausgebildet sein. In dem
Radiallager 32 ist die Exzenterwelle 22 im Bereich
des Zapfens 26 gelagert.
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Der
Haltebügel 30 ist
im dargestellten Längsschnitt
ungefähr
U-förmig
ausgebildet mit einem Grundschenkel 34, in welchem ungefähr mittig
oder seitlich versetzt die Exzenterwelle 22 gelagert ist,
und zwei parallelen Seitenschenkeln 35, 36, zwischen denen
zumindest teilweise die Exzenterwelle 22 und der Roller 21 angeordnet
sind. Die Seitenschenkel 35, 36 besitzen in dem
dem Grundschenkel 34 gegenüberliegenden Endbereich jeweils
nach außen und
parallel zum Grundschenkel 34 sowie koaxial zueinander
orientierte Fortsätze
oder Zapfen 37, 38.
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Die
Zapfen
37,
38 haben zumindest teilweise eine zylinderförmige Mantelfläche, die
jeweils als innere Lagerfläche
einer Lagereinheit dienen. Hinsichtlich der Anbindung dieser Lagerflächen an
benachbarte Bauteile wird auf die Druckschrift
DE 103 59 394 verwiesen, welche voll
inhaltlich zum Umfang der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.
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In
den Zapfen
38 ist in Längsrichtung
ein Kraftübertragungselement
39 eingesetzt.
Eine Anbindung des Haltebügels
an benachbarte Bauteile und eine Lagerung gegenüber denselben erfolgt derart, dass
zur Verstellung der Übersetzung
des Variators
20 eine Verschwenkung des Haltebügels um
eine Achse Y-Y erfolgt, welche zentrisch durch die Zapfen
37,
38 verläuft. Neben
den dargestellten Freiheitsgraden kann der Haltebügel über weitere
Freiheitsgrade verfügen,
vgl. Druckschrift
DE 103 59
394 .
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Zur
Versorgung des Variators mit einem Schmiermittel wird zwischen dem
Kraftübertragungselement 39 und
dem Zapfen 38 ein Versorgungsraum 40 geschaffen,
welcher von einer nicht dargestellten Schmiermittelquelle mit einem
vorgebbaren, regel- oder steuerbaren Druck und/oder Fördervolumen
gespeist wird. Hintereinandergeschaltete Hauptschmiermittelleitungsteile 41, 42 verbinden
den Versorgungsraum 40 mit einem Übergaberaum 43. Der Übergaberaum 43 ist
ungefähr
zylinderförmig
ausgebildet, wobei eine kreisförmige
Begrenzung von einer Stirnfläche
der Exzenterwelle 22 gebildet ist und die Mantelfläche sowie
die andere begrenzende Kreisfläche
von der Sacklochbohrung 31 gebildet sind. Hauptschmiermittelleitungsteil 41 durchsetzt
den Zapfen 38, den Seitenschenkel 36 und einen
Endbereich des Grundschenkels 34 in der dargestellten Weise
unter einem Winkel von 25° bis
55° zur
Achse X-X und ist als im Grundschenkel 34 endende Sacklochbohrung
ausgebildet. Das dem Grundschenkel 34 gegenüberliegende
Ende der Bohrung, also die Öffnung
der Bohrung nach außen,
ist mit einem Verschlusselement 44 verschlossen. Ungefähr in Längsrichtung
des Grundschenkels 34 und ungefähr parallel zur Achse Y-Y ist
das Hauptschmiermittelleitungsteil 42 vorgesehen, welches
das Hauptschmiermittelleitungsteil 41 durchstößt bzw.
mit diesem in fluidischer Verbindung steht, dessen Austrittsöffnung nach außen mit
einem Verschlusselement 45 verschlossen ist und welches
im Bereich des Übergaberaums 43 endet.
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Das
radiale Spiel zwischen Sacklochbohrung 31 und Zapfen 26,
in welches Schmiermittel aus dem Übergaberaum 43 eintreten
könnte,
ist mit einem Dichtelement 46 abgedichtet. Bei dem Dichteelement 46 handelt
es sich vorzugsweise um einen Dichtring, welcher in eine Umfangsnut
des Zapfens 26 eingesetzt ist. Das Dichtelement 46 ist
in Richtung der Achse X'-X' zwischen dem Radiallager 32 und dem Übergaberaum 43 angeordnet.
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von
dem Übergaberaum 43 geht
ein Hauptschmiermittelleitungsteil 47 aus, welches als
Bohrung der Exzenterwelle 22 ausgebildet ist und sich unter
einem spitzen Winkel zur Achse X-X durch die Zapfen 25, 26 erstreckt.
In das Hauptschmiermittelleitungsteil 47 münden Schmiermittelleitungen 48, 49, 50,
welche in der vorgenannten Reihenfolge in Richtung der Achse X-X
hintereinanderliegend angeordnet sind.
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Die
Schmiermittelleitungen 48, 49 sind quer, d.h.
radial zur Achse X-X orientiert und als Sacklochbohrungen von außen in den
Zapfen 25 eingebracht. Die Schmiermittelleitungen 48, 49 enden
in dem Hauptschmiermittelleitungsteil 47. Der radial außenliegende
Anfangsdurchmesser der Bohrungen für die Schmiermittelleitungen 48, 49 entspricht
im wesentlichen dem Durchmesser dem Hauptschmiermittelleitungsteil 47.
Im Übergangsbereich
der Schmiermittelleitungen 48, 49 zur Hauptschmiermittelleitung 47 verfügen die
Schmiermittelleitungen 48, 49 jeweils über eine
Drossel 51, 52.
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In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Drosseln 51, 52 in
Form einer Verringerung des Durchmessers der Bohrungen für die Schmiermittelleitungen 48, 49 gebildet,
welcher sprungartig oder mit einem Übergangsbereich, insbe sondere
mit einer Phase, ausgebildet ist. Schmiermittelleitung 48 mündet in
eine Schmierstelle 53, welche dem Axiallager 28 zugeordnet
ist. Schmiermittelleitung 49 mündet in eine Schmierstelle 54,
welche dem Nadellager 24 zugeordnet ist. Schmiermittelleitung 50 verbindet
das Hauptschmiermittelleitungsteil 47 mit einem zweiten Übergaberaum 55,
welcher im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und dessen
eine kreisförmige
Begrenzungsfläche
von einer Stirnfläche
des Zapfens 25 (und des Nadellagers 24) gebildet
ist und der als weitere Begrenzungsflächen den Grund der Sacklochbohrung 23 sowie
die Seitenwand der Sacklochbohrung 23 aufweist. Die Schmiermittelleitung 50 setzt
zunächst
das Hauptschmiermittelleitungsteil 47 mit unverändertem
Querschnitt fort und geht mit einer durch eine Querschnittsverjüngung gebildeten
Drossel 56 in den zweiten Übergaberaum 55 über.
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Radial
außenliegend
münden
von der dem Haltebügel
abgewandten Stirnfläche
des Rollers 21 in diesen unter einem Winkel zwischen 0° und 60° gegenüber der
Achse X-X orientierte eingebrachte Bohrungen 57, 58.
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Das
in den Versorgungsraum 40 eingebrachte Schmiermittel tritt
durch die Hauptschmiermittelleitungsteile 41, 42,
in den Übergaberaum 43 und
von dort in das Hauptschmiermittelleitungsteil 47. Das geförderte Schmiermittel
teilt sich hieran anschließend
auf die Schmiermittelleitungen 48, 49 und 50 entsprechend
den vorliegenden Drosselquerschnitten auf.
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Der
der Schmiermittelleitung 50 zugeordnete Teilvolumenstrom
des Schmiermittels wird über
den zweiten Übergaberaum 55 den
Bohrungen 57, 58 zugeführt und spritzt gegen die Laufflächen der
Torusscheiben.
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Für das in 2 dargestellte
Ausführungsbeispiel
ist (bei ansonsten 1 entsprechender Ausgestaltung)
das Dichtelement 46a nicht in eine Nut des Zapfens 26a eingebracht,
sondern vielmehr integraler Bestandteil des Radiallagers 32a.
Das Dichteelement 46a stützt sich radial nach innen
auf der Mantelfläche
des Zapfens 26a ab und radial nach außen an einer Lagerhülse des
Radiallagers 32a, welcher neben der Aufnahme des Dichteelementes 46a ggf.
zusätzlich
die Nadeln des Radiallagers 32a führt.
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Die 3 bis 5 zeigen
alternativ oder zusätzlich
eine Möglichkeit
zum Aufbringen des Schmiermittels auf die Lauffläche des Rollers 21 und die
Kontaktfläche
zwischen Roller 21 und Torusscheiben:
Gemäß 3 verzweigt
eine nicht dargestellte Hauptschmiermittelleitung sternförmig von
einem gemeinsamen Verbindungspunkt 60 in die Schmiermittelleitungen 61, 62, 63.
Dabei ist die Schmiermittelleitung 62 der in 1 gezeigte
Hauptschmiermittelleitungsteil 41. Der Verbindungspunkt 60 ist
im Bereich des Zapfens 38b angeordnet. Die Schmiermittelleitungen 61, 62, 63 erstrecken
sich durch den Zapfen 38b und den Seitenschenkel 36b.
Die Schmiermittelleitungen 61, 63 treten auf der
dem Roller 21b zugewandten Seite aus dem Seitenschenkel 36b aus,
wobei die mittige Schmiermittelleitung 62 ungefähr radial
und in Richtung des Mittelpunktes des Rollers 21b orientiert
ist, während
die Schmiermittelleitungen 61, 63 ungefähr tangential
zum Roller 21b orientiert sind. Die Schmiermittelleitungen 61, 63 verfügen in dem dem
Roller 21b zugewandten Endbereich jeweils über eine
Drossel 64, 65, welche ungefähr gleichen Querschnitt aufweisen
und mit einer Querschnittsverjüngung
der Schmiermittelleitungen 61, 63 gebildet sind
unter Zwischenschaltung eines Übergangsbereiches
mit einer Phase. Die Schmiermittelleitung 62 verfügt insbe sondere über keine
Drossel. Die dem Roller 21b zugewandten Seitenfläche des
Seitenschenkels 36 ist in dem in 3 dargestellten
Schnitt im Wesentlichen konzentrisch zur Umfangsfläche des
Rollers 21b ausgebildet, so dass sich zwischen dem Seitenschenkel 36b und
dem Roller 21b ein Ringspaltsegment ausbildet. Die Schmiermittelleitungen 61 bis 63 können wie
in 3 dargestellt in einer Ebene angeordnet sein oder
teilweise versetzt zur Zeichenebene gemäß 3 angeordnet
sein. Die Austrittsöffnungen
der Schmiermittelleitungen 61 bis 63 sind in Richtung
der Lauffläche
des Rollers 21b, in Richtung des Axiallagers 28b und/oder
in Richtung der Laufflächen
der Torusscheiben gerichtet.
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Gemäß dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist ein Hauptschmiermittelleitungsteil 70 parallel, insbesondere
koaxial zur Achse Y-Y angeordnet. Das Hauptschmiermittelleitungsteil 70 mündet in
zwei Schmiermittelleitungen 71, 72, welche voneinander
weg orientiert sind, koaxial zueinander sind und im Wesentlichen
quer zur Achse Y-Y ausgerichtet sind. Die Schmiermittelleitungen 71, 72 verfügen über keine
Austrittsöffnung
nach außen. Vielmehr
münden
die Schmiermittelleitungen 71, 72 jeweils in Schmiermittelleitungen 73, 74,
welche im Wesentlichen parallel zur Achse Y-Y und quer zu den Schmiermittelleitungen 71, 72 orientiert
sind. Die Schmiermittelleitungen 73, 74 verfügen jeweils
ausschließlich über Austrittsöffnungen,
welche in Richtung des Rollers 21c orientiert sind. Im
an den Roller 21c angrenzenden Endbereich weisen die Schmiermittelleitungen 73, 74 jeweils
eine Drossel 75, 76 auf. Die Austrittsöffnungen
der Schmiermittelleitungen 73, 74 bewirken, dass
das Schmiermittel parallel zur Achse Y-Y nicht mittig, sondern vielmehr in
einem Abstand von einem Fünftel
bis einem Drittel des Radius auf den Roller 21c trifft.
Eine weitere Schmiermittelleitung kann das Haupt schmiermittelleitungsteil 70 in
Richtung des Rollers 21c fortsetzen, mit oder ohne Zwischenschaltung
einer Drossel.
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Während gemäß 4 Schmiermittelleitungen
lediglich auf der dem Kraftübertragungselement 39 zugewandten
Seite angeordnet sind zur Versorgung der Laufflächen mit einem Schmiermittel,
sind für
das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel auf beiden Seiten
des Rollers 21d Schmiermittelleitungen 70-76 bei
ansonsten entsprechender Ausgestaltung vorgesehen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist anstelle der Exzenterwelle
22 ein Zapfen bzw.
eine Achse vorgesehen, wie dies in der nicht vorveröffentlichten
DE 103 59 394.2 dargestellt
ist. Insbesondere in diesem Zusammenhang der Rollerlagerung soll
der Inhalt der
DE 103 59 394.2 auch
als in dieser Anmeldung aufgenommen gelten. Demzufolge kann anstelle
der Exzenterwelle
22 insbesondere ein Zapfen vorgesehen
sein, der ohne Exzenter ausgeführt
ist und der einteilig mit dem Roller oder dem Haltebügel ausgeführt ist.