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Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Getrieberadzugschwallblech, welches
den Zwischenraum zwischen einer rotierenden Komponente in einem Getriebezug
und einem Getriebegehäuse
reduziert.
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Hintergrund
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Die
Angaben in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformation
in Bezug auf die vorliegende Offenlegung und können den Stand der Technik
darstellen oder nicht.
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Antriebsstränge in Kraftfahrzeugen
benötigen
eine Schmierung und Kühlung
mittels eines Hydraulikfluids, um kontinuierlich zu arbeiten. Im
Spezielleren benötigen
der Motor und insbesondere das automatische Getriebe eine Schmierung
und Hydraulikfluide oder -öle,
um ihren Betrieb aufrechtzuerhalten und ihre Lebensdauer zu verlängern. Das
Hydraulikfluid wird über
Hydraulikdurchgänge
und Steuerungen über
das gesamte Getriebe transportiert. Zum Beispiel enthält eine
typische Hinterradantriebs-Planetengetriebearchitektur
zwei „Bereiche”: einen
Mantelbereich, der die Getriebezuganordnung enthält, und einen Sumpfbereich,
der unterhalb des Getriebezuges angeordnet ist und hydraulische Steuerungen
enthält.
Getriebe verwenden Ölwannen zum
Sammeln und Speichern von Öl
als eine Quelle von Öl
für eine Ölpumpe,
die es unter Druck über
das gesamte Getriebe verteilt. Die Wannen können ein Nasssumpf oder ein
Trocken sumpf sein, wobei der erstere ein größeres Ölvolumen speichert als der letztere.
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Der
Mantelbereich des Getriebes weist typischerweise einen großen Zwischenraum
zwischen den rotierenden Komponenten und dem Getriebegehäuse oder
-kasten auf. Dieser große
Abstand ist teilweise auf die Natur der Aluminiumgussteilschräge und der
verschiedenen gewählten
Getriebearchitekturen, die die Form des Getriebegehäuses definieren,
zurückzuführen. Ein
großer
Zwischenraum zwischen den rotierenden Komponenten und dem Getriebegehäuse ist
insbesondere deshalb unerwünscht,
da die Fahrzeugleistungsumfänge
zunehmen; Manövriervolumen
zwingen Hydraulikfluid durch Fluidübertragungen in rotierende
Komponenten hinein, die entworfen sind, um das Öl aus dem Getriebezug auszutragen.
Demgemäß sammelt
sich überschüssiges Hydraulikfluid
an den rotierenden Komponenten. Da die Komponenten rotieren, wird dieses Öl durch
Zentrifugalkräfte
von den Teilen weggeschleudert. Das unkontrollierte, weggeschleuderte Hydraulikfluid
verursacht Spritzer vom Kontakt mit der Ölwanne (oder Steuerungen) und
mit dem Hydraulikfluid, das sich bereits im Sammelvolumen der Ölwanne befindet.
Das Hydraulikfluid, das auf die rotierende Anordnung zurückspritzt,
induziert einen Hydraulikwiderstand von dem Fluidaufprall. Zusätzlich verursacht
der durch den rotierenden Getriebezug erzeugte Wind zusätzliche
Spritzer, indem er mit dem Öl
im Sammelvolumen der Ölwanne
in Kontakt tritt.
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Der
Verlust in Zusammenhang mit Spritzern, die auf Wind zurückzuführen sind,
ist als Luftreibungsverlust bekannt, während jener von weggeschleudertem Öl als Ölaufprallverlust
bekannt ist. Die Folge von zu viel Hydraulikfluid auf eine Rotation
ist mehr als nur Reibung. Das Hydraulikfluid auf den rotierenden
Teilen weist eine Masse auf, die während der Motorbeschleunigung
beschleunigt werden muss, was als ein Effizienzverlust wirkt.
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Außerdem führt das
spritzende Hydraulikfluid zu einer Luftanreicherung des Hydraulikfluids. Hohe
Anteile von gelöster
Luft in dem Hydraulikfluid können
wiederum zu Pumpenkavitation und zu übermäßiger Weichheit in den Hydraulik-Aktuator-Kraft- gegenüber den
Verdrängungscharakteristika
führen. Die
gelöste
Luft kann auch die Effektivität
der Hydraulikfluidschmierung und die Kühlungseigenschaften reduzieren.
Demgemäß besteht
auf dem technischen Gebiert Bedarf für eine Vorrichtung zur Reduktion
des Zwischenraumes zwischen den rotierenden Komponenten in dem Getriebe
und der Getriebegehäusewand,
um Hydraulikfluidspritzer zu reduzieren, um Widerstandsverluste
und Luftanreicherung zu reduzieren.
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Zusammenfassung
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Es
ist ein Getriebe vorgesehen, das ein Getriebegehäuse, eine rotierbare Komponente,
die innerhalb des Getriebegehäuses
angeordnet ist, und einen Sumpf, der unterhalb der rotierbaren Komponente
angeordnet ist, zum Speichern eines Hydraulikfluids, umfasst. Ein
Getriebezugschwallblech ist zwischen der rotierbaren Komponente
und dem Getriebegehäuse
angeordnet. Das Schwallblech umfasst eine äußere Fläche, eine innere Fläche, die
einen Hohlraum definiert, der im Wesentlichen die rotierbare Komponente
umschließt,
und eine Vielzahl von Nasen, die von der äußeren Fläche radial nach außen angeordnet
sind. Die Vielzahl von Nasen steht mit dem Getriebegehäuse in Kontakt,
um zu verhindern, dass sich das Schwallblech dreht. Eine Vielzahl von Öffnungen
ist an einem unteren Abschnitt des Schwallblechs angeordnet. Die
Vielzahl von Öffnungen
erstreckt sich zwischen der inneren Fläche und der äußeren Fläche durch
das Schwallblech hindurch. Das Hydraulikfluid von der rotierbaren
Kom ponente sammelt sich an der inneren Fläche des Schwallblechs und wird
durch die Vielzahl von Öffnungen
aus dem Hohlraum hinaus in den Sumpf hinein geleitet.
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In
einem Beispiel der vorliegenden Offenlegung umfasst das Schwallblech
ein vorderes Ende und ein hinteres Ende, das axial gegenüber dem
vorderen Ende angeordnet ist, und die Vielzahl von Nasen ist nahe
dem vorderen Ende angeordnet.
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In
einem weiteren Beispiel der vorliegenden Offenlegung umfasst die
Vielzahl von Öffnungen
drei Öffnungen,
und eine erste der drei Öffnungen
ist größer als
eine zweite und eine dritte der drei Öffnungen.
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In
einem noch weiteren Beispiel der vorliegenden Offenlegung ist die
erste Öffnung
zwischen der zweiten und der dritten Öffnung angeordnet und ist axial
entlang des unteren Abschnitts des Schwallblechs angeordnet.
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In
einem noch weiteren Beispiel der vorliegenden Offenlegung umfasst
das Getriebegehäuse eine
untere Wand mit einer Vielzahl von Gehäuseabflusslöchern, die mit dem Sumpf kommunizieren,
und die Vielzahl von Öffnungen
in dem Schwallblech stehen mit den Gehäuseabflusslöchern der unteren Wand in Verbindung.
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In
einem noch weiteren Beispiel der vorliegenden Offenlegung ist die
innere Fläche
des Schwallblechs entlang eines oberen Abschnitts des Schwallblechs
massiv, um das Hydraulikfluid zu sammeln und zu verhindern, dass
das Hydraulikfluid über den
oberen Abschnitt aus dem Schwallblech austritt.
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In
einem noch weiteren Beispiel der vorliegenden Offenlegung umfasst
das Getriebegehäuse eine
Vielzahl von Schraubenlochansätzen
und die Vielzahl von Nasen des Schwallblechs ist zwischen der Vielzahl
von Schraubenlochansätzen
angeordnet.
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In
einem noch weiteren Beispiel der vorliegenden Offenlegung ist die
rotierende Komponente eine rotierende Schale, die zumindest eines
von einem Zahnradsatz, einer Welle oder einer Drehmomentübertragungsvorrichtung
umschließt,
wobei die rotierende Schale eine Vielzahl von Schlitzen aufweist,
die einen Transport des Hydraulikfluids dadurch zulassen.
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In
einem noch weiteren Beispiel der vorliegenden Offenlegung umfasst
das Getriebegehäuse ein
vorderes Ende, das nahe einer hydrodynamischen Fluidantriebsvorrichtung
angeordnet ist, und das Schwallblech ist nahe dem vorderen Ende
des Getriebegehäuses
angeordnet.
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In
einem noch weiteren Beispiel der vorliegenden Offenlegung befindet
sich das Schwallblech direkt radial benachbart zu dem Getriebegehäuse und
der rotierenden Komponente, wobei sich zwischen dem Schwallblech
und der rotierenden Komponente und dem Schwallblech und dem Getriebegehäuse keine
Komponenten befinden.
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In
einem noch weiteren Beispiel der vorliegenden Offenlegung ist das
Schwallblech radial nach außen
von der größten rotierenden
Komponente innerhalb des Getriebes angeordnet.
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Weitere
Ziele, Beispiele und Vorteile der vorliegenden Offenlegung werden
durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen
offensichtlich, in denen gleiche Bezugsziffern die/das gleiche Komponente,
Element oder Merkmal bezeichnen.
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Zeichnungen
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Die
hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich Illustrationszwecken
und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung in keiner
Weise einschränken.
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1 ist
eine partielle isometrische Querschnittsansicht eines exemplarischen
automatischen Getriebes, welches ein Getriebezugschwallblech gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenlegung aufweist;
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2 ist
eine isometrische Hinteransicht einer Ausführungsform eines Getriebezugschwallblechs
gemäß der vorliegenden
Offenlegung;
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3 ist
eine Vorderansicht des Getriebezugschwallblechs der vorliegenden
Offenlegung; und
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4 ist
eine Unteransicht des Getriebezugschwallblechs der vorliegenden
Offenlegung.
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Detaillierte Beschreibung
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Unter
Bezugnahme auf 1 ist ein Abschnitt eines beispielhaften
automatischen Getriebes allgemein durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Das Getriebe 10 ist vorzugsweise ein mehrstufiges, automatisch
schaltendes Leistungsgetriebe. Das Getriebe 10 ist vorzugsweise
ein Hinterradantriebsgetriebe, obwohl einzusehen sein sollte, dass
das Getriebe 10 ein Vorderradantriebsgetriebe sein kann,
ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung abzuweichen.
Das Getriebe 10 umfasst allgemein ein Getriebegehäuse 12,
das einen Sumpfbereich 14 und einen Getriebezugbereich 16 beherbergt.
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Das
Getriebegehäuse 12 ist
vorzugsweise ein gegossenes Metallgehäuse, das die verschiedenen
Komponenten des Getriebes 10 umgibt und schützt. Das
Getriebegehäuse 12 umfasst
eine Vielzahl von Durchbrechungen, Durchgangswegen, Schultern und
Flanschen, welche diese Komponenten positionieren und tragen. Im
Spezielleren definiert das Getriebegehäuse 12 einen axial
verlaufenden zentralen Hohlraum 18, der einen vorderen
Abschnitt 20 und einen hinteren Abschnitt 22 umfasst. Der
vordere Abschnitt 20 ist vorzugsweise derart dimensioniert,
dass er eine hydrodynamische Fluidantriebsvorrichtung (nicht gezeigt)
wie z. B. einen herkömmlichen
Drehmomentwandler oder eine Fluidkopplungsvorrichtung umgibt. Der
hintere Abschnitt 20 erstreckt sich von dem vorderen Abschnitt 20 axial weg.
Der hintere Abschnitt 22 ist vorzugsweise derart dimensioniert,
dass er den Getriebezugbereich 16 umgibt, wie unten stehend
in größerem Detail
beschrieben wird.
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Das
Getriebegehäuse 12 definiert
eine Vielzahl von Schraubenlochansätzen 24, die sich
entlang eines inneren Umfanges des Getriebegehäuses 12 zwischen dem
vorderen Abschnitt 20 und dem hinteren Abschnitt 22 erstrecken.
Die Schraubenlochansätze 24,
von denen nur drei gezeigt sind, erstrecken sich radial nach innen
in den zentralen Hohlraum 18 hinein. Es sollte einzusehen
sein, dass eine beliebige Anzahl von Schraubenlochansätzen 24 verwendet werden
kann, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung abzuweichen.
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Das
Getriebegehäuse 12 umfasst
auch eine untere Gehäusewand 24,
welche den Getriebezugbereich 16 von dem Sumpfbereich 14 trennt.
Die un tere Gehäusewand 24 umfasst
eine Vielzahl von Gehäuseabflusslöchern oder
-fenstern 26, die zwischen dem Getriebezugbereich 16 und
dem Sumpfabschnitt 14 kommunizieren. Die Vielzahl von Gehäuseabflusslöchern 26 lassen
den Transport des Hydraulikfluids von dem Getriebezugbereich 16 zu
dem Sumpfbereich 14 zu, wie unten stehend in größerem Detail
beschrieben wird.
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Der
Sumpfbereich 14 ist unterhalb des Getriebezugbereichs 16 angeordnet
und umfasst allgemein einen trockenen oder nassen Sumpf, nicht speziell
gezeigt, sowie verschiedene hydraulische Steuerungen und Ventile.
Der Sumpf wird verwendet, um das Hydraulikfluid zu speichern, das über das
gesamte Getriebe 10 verteilt wird.
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Der
Getriebezugbereich 16 umfasst, wie oben erwähnt, rotierende
Komponenten, die betrieben werden, um ein Drehmoment von einem Motor des
Kraftfahrzeuges auf einen Radantriebsstrang in einer Vielzahl von
Vorwärts-
und Rückwärtsübersetzungen
zu übertragen,
wie auf dem technischen Gebiet bekannt. Diese Komponenten sind in 1 nicht spezifisch
gezeigt, um die Übersichtlichkeit
der Fig. zu wahren. Es ist jedoch eine beispielhafte rotierende Komponente
gezeigt, die durch die Bezugsziffer 30 bezeichnet ist.
Im vorgesehenen Beispiel ist die rotierende Komponente 30 eine
Eingangsschale, die weitere rotierende Komponenten wie z. B. Planetenräder, rotierende
Kupplungen oder Bremsen und/oder rotierende Wellen oder weitere
Elemente umschließt. Die
rotierende Komponente 30 ist das größte rotierende Teil (d. h.
mit der größten radialen
Abmessung) innerhalb des Getriebes 10. Die rotierende Komponente 30 umfasst
eine Vielzahl von Schlitzen 31, die zulassen, dass das
Hydraulikfluid durch die rotierende Komponente 30 transportiert
wird. In dem vorgesehenen Beispiel ist die rotierende Komponente 30 mit
einem rotierenden Element 32 gekoppelt. Das rotierende
Element 32 ist wiederum mit einem Träger 34 eines Planetenradsatzes 36 gekoppelt.
Es sollte jedoch einzusehen sein, dass das rotierende Element 30 in
beliebiger Art und Weise ausgebildet sein kann, ohne von dem Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Das
Getriebe 10 umfasst ein Schwallblech 50 gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenlegung. Das Schwallblech 50 wird
verwendet, um den Zwischenraum zwischen der größten rotierenden Komponente
innerhalb des Getriebes 10 (der rotierenden Komponente 30 in
dem vorgesehenen Beispiel) und dem Getriebegehäuse 12 zu reduzieren.
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Wendet
man sich nun den 2–4 zu, wird
das Schwallblech 50 im Detail beschrieben. Das Schwallblech 50 ist
allgemein zylindrisch und umfasst einen Mantelabschnitt 52,
der eine Längsachse 53 durch
eine Mitte des Mantelabschnitts 52 definiert. Der Mantelabschnitt 52 umfasst
ein erstes Ende 54, ein zweites Ende 56, das in
Längsrichtung
gegenüber
dem ersten Ende 54 angeordnet ist, eine innere Fläche 58 und
eine äußere Fläche 60.
Sowohl das erste Ende 54 als auch das zweite Ende 56 sind
offen und kommunizieren mit einem Hohlraum 62, der durch
die innere Fläche 58 des
Mantelabschnitts 52 definiert ist. Die äußere Fläche 60 umfasst eine
Vielzahl von axial verlaufenden Versteifungsblechen oder Verstärkungsrippen 63,
die die Funktion haben, den Mantelabschnitt 52 zu versteifen.
Der Mantelabschnitt 52 ist gestuft (d. h., der äußere Durchmesser des
Mantelabschnitts 52 nimmt axial von dem ersten Ende 54 zu
dem zweiten Ende 56 hin ab) und entspricht ungefähr den Konturen
des Getriebegehäuses 12.
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Unter
spezieller Bezugnahme auf 3 umfasst
der Mantelabschnitt 52 einen oberen Abschnitt 64 und
einen unteren Abschnitt 66. Der obere Abschnitt 64 ist
als das Gebiet des Mantelabschnitts 52 definiert, das über einer
horizontalen Ebene, durch die Bezugsziffer 68 bezeichnet,
angeordnet ist, die den Mantelabschnitt 52 in zwei Bereiche
teilt. Der untere Abschnitt 66 ist als das Gebiet des Mantelabschnitts 52 definiert,
das unter der horizontalen Ebene 68 angeordnet ist.
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Die
innere Fläche 58 in
dem oberen Abschnitt 64 ist nicht unterbrochen und umfasst
keine Fenster oder andere Öffnungen,
um das Hydraulikfluid vollständig
aufzufangen. Der Mantelabschnitt 52 umfasst jedoch eine
Vielzahl von Öffnungen
oder Fenstern mit einer ersten Öffnung 70,
einer zweiten Öffnung 72 und
einer dritten Öffnung 74.
Die Öffnungen 70, 72 und 74 sind
alle in dem unteren Abschnitt 66 des Mantelabschnitts 52 angeordnet
und erstrecken sich von der inneren Fläche 58 zu der äußeren Fläche 60 hin.
Die erste Öffnung 70 ist
größer als
die zweite und die dritte Öffnung 72 und 74 und
ist zwischen der zweiten und der dritten Öffnung 72 und 74 angeordnet.
Es sollte einzusehen sein, dass weitere Öffnungskonfigurationen von Öffnungen
mit der vorliegenden Offenlegung verwendet werden können, z. B.
eine Vielzahl von Abflusslöchern,
ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung abzuweichen.
Die Öffnungen 70, 72 und 74 sind
entlang des inneren Umfangs der inneren Fläche 58 derart ausgebildet,
dass die Öffnungen 70, 72 und 74 mit der
Vielzahl von Gehäuseabflusslöchern 26 in
dem Getriebegehäuse 12,
wie in 1 gezeigt, ausgerichtet sind, wenn das Schwallblech 50 an
dem Getriebegehäuse 12 befestigt
ist.
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Das
Schwallblech 50 umfasst ferner eine Vielzahl von Nasenelementen 76,
die an der äußeren Fläche 60 nahe
dem ersten Ende 54 angeordnet sind. Die Nasenelemente 76 sind
entlang eines Abschnitts des äußeren Umfangs
der äußeren Fläche 60 angeordnet
und erstrecken sich zumindest teilweise radial nach außen und
axial in Richtung des zweiten Endes 56. Die Nasenelemente 76 sind
derart dimensioniert, dass sie zwischen be nachbarte Schraubenlochansätze 24 an
dem Getriebegehäuse 12 passen,
wie in 1 gezeigt. Die Nasenelemente 76 sind
in dem vorgesehenen Beispiel dreieckig, es sollte jedoch einzusehen
sein, dass die Nasenelemente 76 verschiedene andere Formen
aufweisen können, ohne
von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenlegung abzuweichen, sofern
die Nasenelemente zwischen die Vielzahl von Schraubenlochansätzen 24 an
dem Getriebegehäuse 12 passen
(1). Die Nasenelemente 76 dienen dazu,
das Schwallblech 50 an dem Getriebegehäuse 12 zu befestigen
und eine Rotation des Schwallblechs 50 relativ zu dem Getriebegehäuse 12 zu
verhindern.
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Das
Schwallblech 50 ist vorzugsweise aus einem Polymer hergestellt.
Ein beispielhaftes Polymer umfasst Polyamid (Nylon) 66.
Das Schwallblech 50 ist vorzugsweise mittels Spritzguss
mit einem Zweizugwerkzeug („two
die pull”)
hergestellt.
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Zurückkommend
auf 1 ist das Schwallblech 50 zwischen dem
Getriebegehäuse 12 und
der größten rotierenden
Komponente innerhalb des Getriebezugbereichs 16 angeordnet.
Im Spezielleren umschließt
das Schwallblech 50 die rotierende Komponente 30 derart,
dass die rotierende Komponente 30 innerhalb des Hohlraums 62 des
Schwallblechs 50 angeordnet ist. Die Nasenelemente 76 passen
jeweils zwischen benachbarte Schraubenlochansätze 24 des Getriebegehäuses 12. Überdies
ist der untere Abschnitt 66 des Schwallblechs 50 derart
orientiert, dass der untere Abschnitt 66 benachbart zu
dem Sumpfbereich 14 des Getriebes 10 liegt und
die Öffnungen 70, 72 und 74 mit
der Vielzahl von Gehäuseabflussöffnungen 26 in
dem Getriebegehäuse 12 ausgerichtet
sind.
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Wenn
die rotierende Komponente 30 rotiert, wird das Hydraulikfluid
an inneren Komponenten im Inneren der rotierenden Komponente 30 wie z.
B. eines Radsatzes, rotierender Kupplungen und Bremsen und Wellen,
infolge der Zentrifugalkraft nach außen getrieben. Das Hydraulikfluid
sammelt sich an der inneren Fläche 58 des
Schwallblechs 50. Die Schwerkraft zwingt dann das Hydraulikfluid,
sich das Schwallblech 50 hinunter in den unteren Abschnitt 66 hinein
zu bewegen. Dort tritt das Hydraulikfluid aus dem Schwallblech 50 durch
die Öffnungen 70, 72 und 74 aus
und kommuniziert über
die Schnittsegmente 28 in dem Getriebegehäuse 12 mit
dem Sumpfbereich 14. Durch Sammeln des Hydraulikfluids
in dem Schwallblech 50 wird das unkontrollierbare Bespritzen
der anderen rotierenden Komponenten und des Sumpfbereiches 14 mit
Hydraulikfluid minimiert.
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Die
Beschreibung der Offenlegung ist lediglich von beispielhafter Natur
und Abwandlungen, die nicht von dem wesentlichen Inhalt der Offenlegung abweichen,
sollen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen. Solche
Abwandlungen sind nicht als Abweichung von dem Geist und Schutzumfang der
Offenlegung zu betrachten.