专利名称：具有优化的摩擦传动液供应的锥环变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锥环变速器，具有一个变速器壳体，该变速器壳体限定一个内室的边界，在该内室中安置有一个第一锥形摩擦轮、一个第二锥形摩擦轮和一个与这两个锥形摩擦轮形成配合的摩擦环。
背景技术：
由US 6,093,131公开了一种锥环变速器，在该锥环变速器中，两个锥形摩擦轮彼此反向地设置并且配合在平行的轴上。通过使摩擦环沿着锥形外壳面移位可无级地调节锥环变速器的传动比。摩擦环在此环绕着这些锥形摩擦轮中的一个。
该锥环变速器中的摩擦环具有一个环行的朝向外部的外部接触表面和一个环行的径向朝向内部的内部接触表面。内部接触表面在此与被摩擦环环绕着的锥形摩擦轮的接触表面形成第一接触区。锥形摩擦轮的接触表面在此是锥形摩擦轮的锥状的外壳面。第二接触区在摩擦环的外部接触表面与不被摩擦环环绕的锥形摩擦轮的接触表面之间产生。因为摩擦环夹紧在两个彼此位于对面的锥形摩擦轮之间，所以可通过该摩擦环将转矩通过第一接触区和第二接触区在两个锥形摩擦轮之间传递。
为了在锥形摩擦轮之间传递转矩，使用合适的摩擦传动液，通过该摩擦传动液应使接触区中彼此贴靠的接触表面分开。如果这种分开通过摩擦传动液产生，则转矩的传递通过摩擦传动液的剪切应力在参与的旋转体(锥形摩擦轮、摩擦环)之间于是产生的间隙中进行。如果转矩纯粹通过摩擦传动液的剪切成功传递，则可理想地完全避免通常为金属的接触表面的磨粒磨损。
在接触区内部通过摩擦传动液的剪切来传递转矩的迄今公知的实现方案通过锥形摩擦轮和摩擦环的浸渍润滑和由此得到的润湿来进行。锥环变速器的内室在浸渍润滑中填充有摩擦传动液并且同时填充有空气，其中，由于旋转体的旋转，在内室的内部导致摩擦传动液和空气部分地显著混合或导致不期望地形成泡沫，这决定性地影响根据弹性流体动力学理论纯粹通过摩擦传动液的剪切来对转矩进行传递。
尤其是在安装在机动车中的锥环变速器中，调节静态液位在浸渍润滑的情况下非常困难，该静态液位在所有工作情况(例如倾斜、温度影响、速度)中给锥形摩擦轮与摩擦环之间的接触区总是足够地供应摩擦传动液。此外，由于摩擦传动液的剪切而产生热量，该热量在所有工作条件下必须导出。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种锥环变速器，在该锥环变速器中保证给接触区尽可能可靠地供应摩擦传动液。
本发明的任务通过本发明的锥环变速器来解决。优选的实施例可从下面的技术方案中得到。
根据本发明，提出了一种锥环变速器，该锥环变速器具有一个变速器壳体，该变速器壳体限定一个内室的边界，在该内室中安置有一个第一锥形摩擦轮、一个第二锥形摩擦轮和一个与这两个锥形摩擦轮形成配合的摩擦环，其中，在内室中存在摩擦传动液，其中，内室完全填充以摩擦传动液。
根据本发明的锥环变速器的特征在于，内室完全填充以摩擦传动液。这意味着，内室没有空气，由此不会导致摩擦传动液和空气不期望地混合。
在锥环变速器的内室完全填充以摩擦传动液的情况下可导致比具有浸渍润滑的锥环变速器中的摩擦损失大的摩擦损失。但通过内室完全填充以摩擦传动液造成的可能的效率损失通过由于给接触区非常好地供应摩擦传动液来使旋转体的优选金属的表面完全分开的优点而得到补偿。
给接触区保持恒定和相同地供应摩擦传动液的优点还包括，在例如安装在机动车中的锥环变速器中倾斜效应对给接触区供应摩擦传动液不起作用。在起步和冷起动条件下也可最佳地给接触区供应摩擦传动液。另一个优点在于，内室中的摩擦传动液具有减振性质，由此可降低噪声辐射。同样，由于摩擦传动液的剪切而产生的热量可直接输出给周围的摩擦传动液。这尤其是在纯粹浸渍润滑中成为问题，因为由于出现的转速(喷射油)和局部的流体粘度而难于一方面照顾到最佳地导出热量并同时足够地传递转矩。
在这一点上指明，根据本发明的锥环变速器的变速器壳体除了确定或限定填充有摩擦传动液的内室的边界之外还可确定或限定未填充有摩擦传动液的另外的内室的边界。例如可设置至少一个内室，在该内室中安置锥环变速器的轴承的至少一部分。该内室可填充有油，该油的性质与摩擦传动液的性质不同。
在一个优选实施例中，内室通过一个开口与一个储存容器形成连接，通过该储存容器可补偿摩擦传动液的热膨胀。由此保证，内室在锥环变速器中温度不同的情况下完全填充有摩擦传动液，而无需在此在变速器壳体内部建立不必要的压力。这样设计储存容器与内室之间的开口，使得热膨胀的补偿或摩擦传动液的体积变化在无空气进入到内室中的情况下进行。优选在储存容器内部形成用于摩擦传动液的液面。储存在储存容器中的摩擦传动液用于在需要时(例如由泄漏、温度下降引起)对内室进行再填充。在此情况下，摩擦传动液通过开口现在朝内室的方向到达。
借助于液面可简单地监控摩擦传动液的液位。通过储存容器也可简单地再填注摩擦传动液。
优选开口在锥环变速器的通常的使用位置中设置在内室的最高点上或至少设置在该最高点附近。由此尤其是在给内室填充摩擦传动液时可使空气在该最高点上通过开口逸出。
在一个优选实施例中，内室由一个用于接收第一锥形摩擦轮的锥形的第一分内室、一个用于接收第二锥形摩擦轮的锥形的第二分内室和一个基本上空心圆柱状的分内室组成，摩擦环可沿着该空心圆柱状的分内室的圆柱轴线(例如以倾斜的圆柱轴线)移动地设置在该空心圆柱状的分内室中。这些分内室在此可部分地交叠，在两个锥形摩擦轮的外壳面之间的间隙中就可以是这种情况。锥形的第一分内室和锥形的第二分内室可具有这样的张角，该张角相应于第一锥形摩擦轮和第二锥形摩擦轮的张角。第一分内室优选稍大于安置在该第一分内室中的第一锥形摩擦轮。同样情况类似地适用于第二分内室。由此使具有最小距离的变速器壳体与锥形摩擦轮相适配，以便使得给内室填充摩擦传动液所必需的容积降低到最小程度。
在一个优选实施例中，在用于摩擦环的空心圆柱状的分内室与接收被摩擦环环绕着的锥形摩擦轮的锥形的分内室之间设置有一个在横截面中呈镰刀形的缩入部。通过该镰刀形的缩入部在内室容积最小的情况下实现由于壁厚基本上恒定而不是过渡地重的变速器壳体。
用于摩擦环的空心圆柱状的分内室可具有一个室展宽部，该室展宽部用来接收用于摩擦环的调节装置。通过该调节装置可调节摩擦环在锥环变速器中的轴向位置并且由此调节锥环变速器的传动比。这样确定室展宽部的尺寸，使得该室展宽部允许调节装置的功能，而无需不必要地增大内室的容积。
借助于附图中所示的实施例对本发明进行详细说明。附图表示图1一个锥环变速器的立体俯视图，其中切下了变速器壳体的一部分；以及图2图1的锥环变速器的另一个立体俯视图。
具体实施例方式
图1示出了一个锥环变速器，该锥环变速器整体用1标记。变速器壳体2(被切下一半)限定一个内室3的边界或包围该内室，在该内室中设置有一个第一锥形摩擦轮4、一个第二锥形摩擦轮5和一个摩擦环6。这两个锥形摩擦轮4、5彼此反向地设置，具有彼此间隔开的平行的转动轴线7、8并且分别具有相同的张角。
摩擦环6与两个锥形摩擦轮4、5形成配合并且环绕着第一锥形摩擦轮4。摩擦环6在此具有一个内部接触表面9和一个外部接触表面10。内部接触表面9在此相应于摩擦环6的径向向外指向的圆周面。摩擦环6的内部接触表面9贴靠在第一锥形摩擦轮4的接触表面11上，其中，接触表面11相应于第一锥形摩擦轮4的外壳表面。而摩擦环的外部接触表面贴靠在第二锥形摩擦轮5的接触表面12上。
锥形摩擦轮4、5可通过在此未示出的压紧装置在拉入摩擦环6的情况下彼此夹紧。通过该夹紧可使转矩从轴13通过第一锥形摩擦轮4、摩擦环6传递给第二锥形摩擦轮5。在内部接触表面9与锥形摩擦轮4的接触表面11之间形成一个第一接触区14。类似地在摩擦环6的外部接触表面10与第二锥形摩擦轮5的接触表面12之间得到第二接触区15。
内室3完全填充以摩擦传动液16。内室3在此情况下通过开口17与储存容器18形成连接，由此，摩擦传动液16例如可由于热膨胀而通过开口17到达储存容器18中。在储存容器18中形成液面19。位于储存容器18中的摩擦传动液用于在需要时填充内室3，由此使该内室总是被完全填充。
内室3与储存容器18之间的开口17位于内室3的最高点20的一个区域中，由此在用摩擦传动液16填充内室3时空气可完全通过开口17逸出。通过液面19可实现填充液位监控。
在锥环变速器1工作时，在第一接触区14中形成摩擦传动液16的窄膜，由此，第一锥形摩擦轮4的接触表面11和摩擦环6的内部接触表面9通过摩擦传动液16彼此分开并且不直接相互滚压。由于摩擦传动液16在第一接触区14中的高压力和由此产生的高粘度，摩擦传动液16基于可由摩擦传动液16吸收的剪切应力而将第一锥形摩擦轮4的转矩传递给摩擦环6。
并且在摩擦环6的外部接触表面10与第二锥形摩擦轮5的接触表面12之间的第二接触区15中，转矩理想地仅借助于摩擦传动液16传递。由此可显著降低或避免滚压的旋转体4、5、6的磨粒磨损。
内室3包括一个锥形的第一分内室21，第一锥形摩擦轮4安置在该第一分内室中。该锥形的第一分内室在此稍大于第一锥形摩擦轮4，由此在锥形摩擦轮4与变速器壳体2之间仅形成非常小的间隙22。第二锥形摩擦轮5设置在一个锥形的分内室23中，该分内室的尺寸稍大于锥形摩擦轮5的尺寸。由此在变速器壳体2与锥形摩擦轮5之间仅形成小的间隙24，由此，通过锥形的第一分内室和第二分内室21、23使内室3的可填充以摩擦传动液16的容积降低到最小程度。除了这些分内室21、23之外，内室3还具有一个空心圆柱状的分内室25，摩擦环6可在转动轴线7、8的方向上在该空心圆柱状的分内室的内部移动。
在空心圆柱状的分内室25与锥形的第一分内室21之间设置有一个镰刀形的缩入部26。该镰刀形的缩入部26朝外敞开并且用于使内室3的可填充的容积降低到最小程度。
图2以另一个立体视图示出了图1的锥环变速器1。也如图1中那样切下了变速器壳体2的一半。从图1和图2中可获知，空心圆柱状的分内室25具有一个室展宽部27，该室展宽部用来接收用于摩擦环6的在此未示出的调节装置。由此，空心圆柱状的分内室25狭义上说不同于空心圆柱。需要指明分内室21、23、25部分地交叠，其中，该交叠在所述两个彼此反向地设置的锥形摩擦轮4、5之间的间隙中产生。
参考标号清单1 锥环变速器13 轴2 变速器壳体14 第一接触区3 内室 15 第二接触区4 第一锥形摩擦轮16 摩擦传动液5 第二锥形摩擦轮17 开口6 摩擦环18 储存容器7 转动轴线 19 液面8 转动轴线 20 最高点9 内部接触表面 21 第一分内室10 外部接触表面 22 间隙11 接触表面 23 第二分内室12 接触表面 24 间隙
25 空心圆柱状的分内室27 室展宽部26 缩入部
权利要求
1.锥环变速器(1)，具有一个变速器壳体(2)，该变速器壳体限定一个内室(3)的边界，在该内室中安置有一个第一锥形摩擦轮(4)、一个第二锥形摩擦轮(5)和一个与这两个锥形摩擦轮(4，5)形成配合的摩擦环(6)，其中，在该内室(3)中存在摩擦传动液(16)，其特征在于该内室(3)完全填充以该摩擦传动液(16)。
2.根据权利要求1的锥环变速器(1)，其特征在于该内室(3)通过一个开口(17)与一个储存容器(18)形成连接，通过该储存容器可补偿该摩擦传动液(16)的热膨胀。
3.根据权利要求2的锥环变速器(1)，其特征在于该开口(17)在该锥环变速器(1)的通常的使用位置中设置在该内室(3)的最高点(20)上或至少设置在该最高点(20)附近。
4.根据权利要求1至3中一项的锥环变速器(1)，其特征在于该内室(3)由一个用于接收该第一锥形摩擦轮(4)的锥形的第一分内室(21)、一个用于接收该第二锥形摩擦轮(5)的锥形的第二分内室(23)和一个基本上空心圆柱状的分内室(25)组成，该摩擦环(6)可移动地设置在该空心圆柱状的分内室中。
5.根据权利要求4的锥环变速器(1)，其特征在于该锥形的第一分内室(21)和该锥形的第二分内室(23)具有这样的张角，该张角相应于该第一锥形摩擦轮(4)和该第二锥形摩擦轮(5)的张角。
6.根据权利要求4或5的锥环变速器(1)，其特征在于该第一分内室(21)稍大于所述安置在该第一分内室中的第一锥形摩擦轮(4)。
7.根据权利要求4至6中一项的锥环变速器(1)，其特征在于该第二分内室(23)稍大于所述安置在该第二分内室中的第二锥形摩擦轮(5)。
8.根据权利要求4至7中一项的锥环变速器(1)，其特征在于在该空心圆柱状的分内室(25)与该第一分内室(21)之间形成一个镰刀形的缩入部(26)。
9.根据权利要求4至8中一项的锥环变速器(1)，其特征在于该空心圆柱状的分内室(25)具有一个室展宽部(27)，该室展宽部用来接收用于该摩擦环(6)的调节装置。
全文摘要
本发明涉及一种锥环变速器(1)，具有一个变速器壳体(2)，该变速器壳体限定一个内室(3)的边界，在该内室中安置有一个第一锥形摩擦轮(4)、一个第二锥形摩擦轮(5)和一个与这两个锥形摩擦轮(4，5)形成配合的摩擦环(6)，其中，在该内室(3)中存在摩擦传动液(16)，该内室(3)通过该摩擦传动液完全填充。
文档编号F16H15/42GK101078430SQ20071010513
公开日2007年11月28日 申请日期2007年5月24日 优先权日2006年5月24日
发明者S·邦加特, G·威尔施, R·非肯斯, J·沙佐特, S·科库斯 申请人:各特拉格·福特传动系统公司