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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren
einer Riemenscheibe zur Verwendung in einen riemengetriebenen, stufenlosen
Getriebesystem (CVT), z.B. einem riemengetriebenen CVT als Kraftübertragung
von Fahrzeugen und auf ein Herstellungsverfahren einer beweglichen Riemenscheiben-Hälfte der
Riemenscheibe.
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US-4
504 246 offenbart ein variables Riemenscheibe-Getriebe, in dem jede
Riemenscheibe als ein Paar von Flanschen ausgebildet ist, die mit entsprechenden
Wellen gekoppelt sind. Zumindest ein Flansch jedes Paares ist relativ
zum anderen Flansch des gleichen Paares axial beweglich. Der bewegliche
Flansch ist mit seiner Welle durch eine äußere Keilverzahnung verbunden,
die wirksam mit dem Flansch verbunden ist, der mit einer inneren Keilverzahnung
auf einem Antriebselement im Eingriff steht, das an die Welle gekoppelt
ist. Die Keilverzahnungsverbindung erlaubt es dem Flansch, sich axial
zu bewegen, während
die Antriebs-Kopplung aufrechterhalten wird.
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EP-0
329 205 A1 offenbart ein stufenloses Getriebe mit Scheiben, wobei
die bewegliche Scheibe mit einer Zylinderwandung verbunden ist,
die zusammen mit einem Kolben einen mit einer Flüssigkeit gefüllten Zylinderraum
einschließt.
Ein Dichtring stellt eine oder mehrere kalibrierte Öffnungen
zwischen den Kolben und der Zylinderwandung bereit, sodass infolge
der kontinuierlichen Relativbewegung zwischen dem Kolben mit dem
Dichtring und der Zylinderwandung während einer Betätigung des
Getriebes die kalibrierten Öffnungen
automatisch sauber gekratzt werden.
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JP61-105368
offenbart ein Herstellungsverfahren des Flansch-Elements und der Welle einer Riemenscheibe,
wobei das Flansch-Element
durch Kaltfließpressen
ausgebildet wird.
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US 4 055 976 offenbart ein
Herstellungsverfahren einer mehrfach V-genuteten Riemenscheibe durch
Drehen aus einer flachen Blechscheibe.
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Ferner
gibt es, wie in 5 gezeigt, ein bekanntes riemengetriebenes
CVT. Das riemengetriebene CVT umfasst eine Eingangs-Riemenscheibe 102,
die auf eine Eingangswelle 101 montiert ist, die mit einer
Antriebswelle 101 antriebsmäßig mit einer Antriebsquelle
verbunden ist, eine Ausgangs-Riemenscheibe 103,
die auf eine Ausgangswelle (nicht gezeigt) montiert ist, und einen
endlosen Antriebsriemen 104, der die Eingangs- und Ausgangs-Riemenscheiben 102 und 103 verbindet.
Die Eingangs-Riemenscheibe 102 umfasst eine fixierte Riemenscheiben-Hälfte 105,
die einstückig
mit der der Eingangswelle 101 ausgebildet ist, und eine
bewegliche Riemenscheiben-Hälfte 106,
die wechselseitig in axialer Richtung der Eingangswelle 101 beweglich
ist. Die fixierten und beweglichen Riemenscheiben-Hälften 105 und 106 umfassen
kegelstumpfartige Kontaktoberflächen 105a und 106a,
die einander axial gegenüberliegen
und mit dem Antriebsriemen 104 reibend in Verbindung stehen.
Ebenso umfasst die Ausgangs-Riemenscheibe 103 fixierte
und bewegliche Riemenscheiben-Hälften 107 und 108 mit
kegelstumpfartigen Kontaktoberflächen 107a bzw. 108a. Der
Antriebsriemen 104 verschiebt sich in radialer Richtung
jeder Riemenscheibe 102 und 103 so, wie sich die
bewegliche Riemenscheiben-Hälfte 106 und 108 der
Riemenscheibe 102 und 103 wechselseitig bewegt.
Die Umdrehung der Eingangs-Drehwelle 101 wird durch die
Eingangs- und Ausgangs-Riemenscheiben 102 und 103 stufenlos
an die Ausgangs-Drehwelle
und den Antriebsriemen 104, je nach der kontinuierlichen
radialen Verschiebung des Antriebsriemens 104 übertragen.
Die bewegliche Riemenscheiben-Hälfte 106 der
Eingangs-Riemenscheibe 102 umfasst einen an der Eingangswelle 101 befestigten
Wellenbereich 109, einen sich radial nach außen erstreckenden
Flanschbereich, der mit dem Wellenbereich 109 verbunden
ist, einen im Flanschbereich ausgebildeten Stufenbereich 111 und
ein ringförmiges
Zylinderelement 110, das auf den Stufenbereich 111 pressgepasst
ist. Das an der beweglichen Riemenscheiben-Hälfte 106 befestigte
Zylinderelement 110 wird innerhalb einer Trennwand 115 beweglich
aufgenommen und wirkt damit zusammen, um eine Druckkammer zwischen
diesen festzulegen. Ein Arbeitsmedium wird durch eine Verbindungsöffnung 112,
die im Wellenbereich 109 ausgebildet ist, zur Druckkammer
gefördert.
Die Ausgangs-Riemenscheibe 103 weist
im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Eingangs-Riemenscheibe 102 auf.
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Die
bewegliche Riemenscheiben-Hälfte 106 mit
dem Zylinderelement 110 wird durch das in den 6A–6F gezeigte
Verfahren ausgebildet. In den 6A–6F ist
nur eine obere Hälfte
eines Querschnitts der beweglichen Riemenscheiben-Hälfte 106,
entlang einer Achse davon gesehen, zum Zwecke einer einfachen Veranschaulichung
gezeigt. Die 6A–6F zeigen
also lediglich eine obere Hälfte
eines Querschnitts des Zylinderelements 110.
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Wie
in 6A dargestellt, wird ein Werkstück 150 mit
einer festgelegten Form durch Schmieden ausgebildet. Danach wird,
wie in 6B gezeigt, das Werkstück 150 maschinell
bearbeitet, um den Wellenbereich 109, den Flanschbereich,
den Stufenbereich 111 und die Verbindungsöffnung 112 auszubilden.
Das bearbeitete Werkstück 150 wird,
wie durch die gestrichelte Linie in 6C gezeigt,
wärmebehandelt.
Wie in 6D gezeigt, wird das wärmebehandelte
Werkstück 150 danach
endbearbeitet, um die bewegliche Riemenscheiben-Hälfte 106 mit der
Kontaktoberfläche 106a auszubilden.
Andererseits wird das Zylinderelement 110 durch ein geeignetes
Verfahren, wie z.B. Stanzen aus einem Blech, wie in 6E gezeigt,
ausgebildet. Schließlich
wird, wie in 6F gezeigt, das Zylinderelement 110 auf den
Stufenbereich 111 der beweglichen Riemenscheiben-Hälfte 106 pressgepasst.
Im Übrigen
wird die Verbindungsöffnung 112 vor
dem Presspassen des Zylinderelements 110 ausgebildet, weil
das Zylinderelement 110 auf einer theoretischen Verlängerungslinie
liegt, die sich in Längsrichtung
der Verbindungsöffnung 112 erstreckt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei
der oben beschriebenen konventionellen Anordnung weist die bewegliche
Riemenscheiben-Hälfte 106 eine
erhöhte
Dicke am Stufenbereich 111 auf, um das Zylinderelement 110 zu
befestigten, was zu einem unerwünschten
erhöhten
Gewicht der Riemenscheiben-Hälfte
als Ganzes führt.
Ferner ist es erforderlich, dass eine Montagearbeit der beweglichen
Riemenscheiben-Hälfte 106 und
des Zylinderelements 110 mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird,
was zu erhöhten
Herstellungskosten führt.
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Es
gibt einen Bedarf, eine im riemengetriebenen stufenlosen Getriebesystem
(CVT) verwendbare Anordnung bereitzustellen, die in der Lage ist,
die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren
für ein
riemengetriebenes CVT bereitzustellen, bei dem eine bewegliche Riemenscheiben-Hälfte der
Riemenscheibe ein reduziertes Gewicht und ein verbessertes Preis-/Leistungsverhältnis aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch
5 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
enthalten bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung.
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Entsprechend
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren
einer beweglichen Riemenscheiben-Hälfte einer Riemenscheibe zur
Verwendung mit einem endlosen Antriebsriemen in einem stufenlosen
Getriebesystem bereitgestellt, wobei die bewegliche Riemenscheiben-Hälfte eine
Achse aufweist und umfasst einen sich axial erstreckenden Hohlwellenbereich,
einen sich radial nach außen
erstreckenden Flanschbereich, der mit dem Wellenbereich verbunden
ist und mit einer Kontaktoberfläche
ausgebildet ist, die reibend mit dem Antriebsriemen in Kontakt steht
und einen einstückigen
Zylinderbereich, der sich in der Nähe eines äußeren Umfangs des Flanschbereichs axial
erstreckt, wobei das Verfahren aufweist:
Formen eines Werkstücks, das
eine Nabenwandung mit einer zylindrischen Bohrung, die eine Mittelachse und
eine Flaschwandung umfasst, die sich von der Nabenwandung senkrecht
zur Mittelachse erstreckt;
Maschinelles Bearbeiten des Werkstücks, um
den Wellenbereich aus der Nabenwandung, einen geformten Flansch
mit einer kegelstumpfartigen, konischen Oberfläche aus der Flanschwandung,
einen verdickten Außenbereich,
der sich axial von einem äußeren Umfangsbereich
des geformten Flanschs erstreckt, und eine Verbindungsöffnung auszubilden, die
mit dem zylindrischen Kern in Verbindung steht;
Drehen des
Werkstücks
(W), um den einstückigen Zylinderbereich
aus dem verdickten Außenbereich auszubilden;
Wärmebehandeln
des Werkstücks
(W); und
Endbearbeiten des Werkstücks, um die bewegliche Riemenscheiben-Hälfte, die
den Flanschbereich mit der Kontaktoberfläche umfasst, fertig zu stellen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
ein Teil-Schnitt eines riemengetriebenen stufenlosen Getriebesystems
(CVT), das Riemenscheiben gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst;
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2A–2E zeigen
eine erste Ausführungsform
eines Herstellungsverfahrens einer beweglichen Riemenscheiben-Hälfte einer
der Riemenscheiben;
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3 zeigt
eine beim Drehen des Verfahrens verwendbare Dreh-Vorrichtung, teilweise im Querschnitt;
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4A–4E zeigen
eine zweite Ausführungsform
des Verfahrens;
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5 zeigt
ein konventionelles riemengetriebenes CVT, das Riemenscheiben umfasst;
und
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6A–6F zeigen
ein konventionelles Verfahren der beweglichen Riemenscheiben-Hälfte der
Riemenscheibe.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit
Bezug auf 1 ist ein riemengetriebenes
stufenloses Getriebesystem (CVT) gezeigt, das Riemenscheiben gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet.
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Wie
in 1 dargestellt, umfasst das mit A gekennzeichnete
riemengetriebene CVT eine Eingangswelle S1, die eine Drehachse X1
aufweist und drehbar durch Lager 1 und 2 gelagert
wird. Die Eingangswelle S1 kann mit einer Antriebsquelle, z.B. einem
Motor, verbunden sein. Eine Eingangs-Riemenscheibe P1 ist konzentrisch
auf der Eingangswelle S1 angeordnet. Das CVT umfasst auch eine Ausgangwelle
S2, die eine Drehachse X2 aufweist und drehbar durch Lager 3 und 4 gelagert
wird. Eine Ausgangs-Riemenscheibe P2 ist konzentrisch auf der Ausgangswelle
S2 angeordnet. Ein endloser Antriebsriemen 5 ist zwischen
den Eingangs- und Ausgangs-Riemenscheiben P1 und P2 angeordnet und verbindet
diese Riemenscheiben P1 und P2 antriebsmäßig.
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Die
Eingangs-Riemenscheibe P1 umfasst eine feststehende Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 6,
die mit der Eingangswelle S1 einstückig ausgebildet ist, und eine
bewegliche Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8,
die auf der Eingangswelle S1 beweglich montiert ist. Die feststehende
Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 6 ist
um die Achse X1 in einheitlicher Drehung mit der Einganswelle S1
drehbar. Die bewegliche Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 ist
um die Achse X1 und in der axialen Richtung der Eingangswelle S1
drehbar. Ebenso umfasst die Ausgangs-Riemenscheibe P2 eine feststehende
Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 7,
die einstückig
mit der Ausgangswelle S2 ausgebildet ist und eine bewegliche Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9,
die an der Ausgangswelle S2 beweglich montiert ist. Die feststehende
Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 7 ist um
die Achse X2 in einheitlicher Drehung mit der Ausgangswelle S2 drehbar.
Die bewegliche Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9 ist
um die Achse X2 drehbar und in der axialen Richtung der Ausgangswelle
S2 wechselseitig beweglich. Jedes Paar der Eingangs-Riemenscheiben-Hälften 6 und 8 und
der Ausgangs-Riemenscheiben-Hälften 7 und 9 weisen axial
beabstandete Kontaktoberflächen 6a, 8a, 7a und 9a auf,
die mit dem Antriebsriemen 5 in Berührung stehen. Diese Kontaktoberflächen 6a, 8, 7a bzw. 9a haben
eine kegelstumpfartige konische Form. Jede der axial in Abstand
stehenden Kontaktoberflächen 6a und 8a der
Eingangs-Riemenscheiben-Hälften 6 und 8 ist
relativ zu einer theoretischen Linie senkrecht zur Achse X1 geneigt,
sodass sich der axiale Abstand zwischen diesen schrittweise in eine
radiale Außenrichtung
jeder Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 6 und 8 vergrößert. Die
axial in Abstand stehenden Kontaktoberflächen 7a und 9a der
Ausgangs-Riemenscheiben-Hälften 7 und 9 sind
relativ zu einer theoretischen Linie senkrecht zur Achse X2 auf
die gleiche Weise geneigt, wie die Kontaktoberflächen 6a und 8a.
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Besonders
die Eingangs-Riemenscheiben-Hälften 6 und 8 und
die Ausgangs-Riemenscheiben-Hälften 7 und 9 wirken
zusammen, um V-förmige Umfangsnuten
zwischen den axial in Abstand stehenden Kontaktoberflächen 6a, 8a bzw. 7a, 9a zu
definieren. Der Antriebsriemen 5 ist in den V-förmigen Umfangsnuten
derart im Eingriff, dass gegenüberliegende
Seitenflächen
des Antriebsriemens 5 in Kontakt mit den entsprechenden
Kontaktoberflächen 6a, 8a und 7a, 9a stehen.
Die Breite der V-förmigen Nut, z.B.
der axiale Abstand zwischen den Kontaktoberflächen 6a, 8a und 7a, 9a,
von jeder der Eingangs- und
Ausgangs-Riemenscheiben P1 und P2 ist variabel, da sich jede bewegliche
Riemenscheiben-Hälfte 8 und 9 wechselseitig
bewegt. Da die axialen Abstände
zwischen den Kontaktoberflächen 6a, 8a und 7a, 9a durch
die axiale, wechselseitige Bewegung der beweglichen Riemenscheiben-Hälften 8 und 9 variieren,
verändert
sich ein Kurvenradius, über
den der Antriebsriemen 5 reibend mit den Kontaktoberflächen 6a, 8a und 7a, 9a in
Kontakt steht. Der Antriebsriemen 5 ist daher in der axialen
Richtung jeder der Eingangs- und Ausgangs-Riemenscheiben P1 und P2 im Reibkontakt
mit den axial beabstandeten Kontaktoberflächen 6a, 8a und 7a, 9a beweglich, wenn die
axialen Abstände
zwischen den Kontaktoberflächen 6a, 8a und 7a, 9a variieren.
Dies verursacht eine Änderung
des Geschwindigkeitsverhältnisses des
riemengetriebenen CVT A.
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Die
Drehung der Eingangswelle S1 wird stufenlos über die Eingangs- und Ausgangs-Riemenscheiben
P1 und P2 und den Antriebsriemen 5 abhängig von der kontinuierlichen Änderung
der axialen Abstände
zwischen den Kontaktoberflächen 6a, 8a und 7a, 9a zur
Ausgangswelle S2 übertragen,
was durch die axiale, wechselseitige Bewegung der beweglichen Riemenscheiben-Hälften 8 und 9 verursacht
wird.
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Die
bewegliche Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 der Eingangs-Riemenscheibe P1
umfasst einen einstückigen
Zylinderbereich 11 mit einer ringförmigen Form, der durch eine
plastische Bearbeitung mit diesem einstückig, wie später beschrieben
wird, ausgebildet ist. Die bewegliche Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 umfasst einen
Hohlwellenbereich 10, der sich in Richtung der Achse X1 erstreckt,
und einen im Wesentlichen scheibenförmigen Flanschbereich 8b,
der mit einem axialen Ende des Wellenbereichs 10 verbunden
ist, und einen einstückigen
Zylinderbereich 11, der an einem äußeren Umfang des Flanschbereichs 8b angeordnet
ist. Der Wellenbereich 10 ist auf der gegenüberliegenden Seite
der Kontaktoberflächen 8a angeordnet.
Der Flanschbereich 8b erstreckt sich senkrecht zur Achse
X1, nämlich
radial nach außen,
und weist die Kontaktoberfläche 8a auf
seiner axialen Stirnfläche
auf. Der Wellenbereich 10 und der Flanschbereich 8b sind
mit einer sich axial erstreckenden gemeinsamen zylindrischen Bohrung
ausgebildet, sodass die bewegliche Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 drehbar ist
und auf die Eingangswelle S1 axial beweglich montiert ist. Der einstückige Zylinderbereich 11 erstreckt
sich axial in der Nähe
des äußeren Umfangsbereichs
des Flanschbereichs 8b auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktoberfläche 8a.
Der einstückige
Zylinderbereich 11 ist mit dem Wellenbereich 10 und
dem Flanschbereich 8b einstückig und konzentrisch ausgebildet.
Eine Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 12 erstreckt
sich radial und schräg
in der Nähe
des Verbindungsbereichs des Wellenbereiches 10 und des
Flanschbereichs 8, durch die der Wellenbereich 10 und
der Flanschbereich 8b miteinander verbunden sind. Die Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 12 steht
mit der zylindrischen Bohrung in Verbindung. Eine ringförmige Kolben 13 ist
an einem gegenüberliegenden
axialen Ende des Wellenbereiches 10 befestigt.
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Ein
Zylinder 14 mit einem geschlossenen Ende ist in der Nähe des axialen
Endes der Eingangswelle S1 montiert und nimmt den Kolben 13 auf.
Eine Trennwand 15 ist mit einem gegenüberliegenden offenen Ende des
Zylinders 14 verbunden und dadurch an der Eingangswelle
S1 befestigt. Die Trennwand 15 nimmt den einstückigen Zylinderbereich 11 auf.
Die Trennwand 15 hat eine innere Umfangsfläche, die
mit einer äußeren Umfangsfläche des
einstückigen
Zylinderbereichs 11 im Eingriff steht. Wenn sich die bewegliche
Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 axial
bewegt, gleitet der Kolben 13 auf einer inneren Umfangsfläche des
Zylinders 14 und der einstückige Zylinderbereich 11 gleitet
auf der inneren Umfangsfläche
der Trennwand 15. Eine erste Druckkammer 16 ist
durch die bewegliche Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 und die Trennwand 15 definiert.
Die erste Druckkammer 16 ist insbesondere zwischen dem
einstückigen
Zylinderbereich 11, dem Flanschbereich, dem Wellenbereich 10 und
der Trennwand 15 definiert. Die Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 12 ist
zur ersten Druckkammer 16 offen. Eine zweite Druckkammer 17 ist
zwischen dem Wellenbereich 10 der beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8,
dem Kolben 13, dem Zylinder 14 und der Trennwand 15 definiert.
Die ersten und zweiten Druckkammern 16 und 17 weisen
entsprechend der wechselseitigen Bewegung der beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 variable, umgekehrt
proportionale Fassungsvermögen
auf. Die umgekehrt proportionale Volumenänderung der Druckkammern 16 und 17 ist
auf den oberen und unteren Seiten der Achse X1 von 1 dargestellt.
Ein mittiger Flüssigkeitsdurchlass 18 zur
Zuführung
von Arbeitsflüssigkeit
ist in der Eingangswelle S1 ausgebildet. Der mittige Flüssigkeitsdurchlass 18 erstreckt sich
axial von einem Ende, z.B. vom rechten in 1 gezeigten
Ende, der Eingangswelle S1. Der Flüssigkeitsdurchlass 18 ist
mit der ersten Druckkammer 16 über die Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 12 und
mit der zweiten Druckkammer 17 über einen nicht gezeigten Flüssigkeitsdurchlass
verbunden. Ein Flüssigkeitsdruck
wird im Innern jeder der ersten und zweiten Druckkammern 16 und 17 über die
entsprechende Flüssigkeitsverbindung
aufgebaut. Die bewegliche Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 wird vom
Unterschied im Flüssigkeitsdruck
zwischen den ersten und zweiten Druckkammern 16 und 17 wechselseitig
bewegt.
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Die
bewegliche Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9 der Ausgangs-Riemenscheibe P2
weist eine ähnliche
Struktur wie die oben beschriebene Struktur der beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 auf. Die bewegliche
Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9 umfasst
nämlich
einen Hohlwellenbereich 19, der sich in Richtung der Achse
X2 erstreckt, einen sich radial erstreckenden Flanschbereich, der
mit dem Wellenbereich 19 verbunden ist und einen einstückigen Zylinderbereich 20,
der mit dem Wellenbereich 19 und dem Flanschbereich einstückig und
konzentrisch ausgebildet ist. Der Wellenbereich 19 der
Flanschbereich und der einstückige Zylinderbereich 20 sind
im Wesentlichen die gleichen wie der Wellenbereich 10,
der Flanschbereich 8b und der einstückige Zylinderbereich 11 der
beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8. Die bewegliche Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9 ist
mit einer sich an einem Mittelbereich des Wellenbereiches 19 radial
erstreckenden Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 21 ausgebildet,
die an dem zur Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 12 der
beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 unterschiedlichen
Bereich vorgesehen ist. Eine ringförmige Abdeckung 22 ist
an einem axialen Endbereich des einstückigen Zylinderbereichs 20 befestigt.
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Auf
der Ausgangswelle S2 ist eine im einstückigen Zylinderbereich 20 und
der Abdeckung 22 aufgenommene Trennwand 23 angeordnet.
Der einstückige
Zylinderbereich 20 weist eine innere Umfangsfläche auf,
die mit der Trennwand 23 im Eingriff steht. Der einstückige Zylinderbereich 20 wird
nach der wechselseitigen Bewegung der beweglichen Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9 in
gleitender Relation zur Trennwand 23 bewegt. Eine dritte
Druckkammer 24 ist zwischen dem Wellenbereich 19,
dem Flanschbereich, dem einstückigen
Zylinderbereich 20 und der Trennwand 23 definiert.
Eine vierte Druckkammer 25 wird zwischen dem einstückigen Zylinderbereich 20,
der Abdeckung 22 und der Trennwand 23 bestimmt.
Eine Spiralfeder 40 ist auf einer äußeren Umfangsfläche des
Wellenbereichs 19 eingebaut und weist gegenüberliegende
Enden auf, die auf der Trennwand 23 und einem Stufenbereich
zwischen dem Wellenbereich 19 bzw. dem Flanschbereich sitzen.
Die Ausgangswelle S2 ist mit zwei mittigen Flüssigkeitsdurchgängen 26 und 27 ausgebildet,
die sich in der Richtung der Achse X2 erstrecken und voneinander
in axialer Richtung beabstandet sind. Der mittige, auf der linken
Seite der Ausgangswelle S2 angeordnete Flüssigkeitsdurchgang 26 steht,
wie in 1 gezeigt, mit der dritten Druckkammer 24 über die Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 21 in
Verbindung. Der mittige Flüssigkeitsdurchgang 27 steht
mit der vierten Druckkammer 25 über die Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 28,
die in der Trennwandung 23 ausgebildet ist, in Verbindung.
Ein Flüssigkeitsdruck wird
in den dritten und vierten Druckkammern 24 und 25 durch
die Flüssigkeitsdurchgänge 26 und 27 aufgebaut.
Die bewegliche Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9 wird durch
die Differenz im Flüssigkeitsdruck
zwischen den dritten und vierten Druckkammern 24 und 25 axial
wechselseitig bewegt.
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Die
plastische Bearbeitung zur Ausbildung des einstückigen Zylinderbereichs der
beweglichen Riemenscheiben-Hälfte
kann durch irgendeines der folgenden Verfahren durchgeführt werden:
- (1) Unterwerfen eines Rohlings einem Gesenkschmiedevorgang,
wie z.B. dem Rückwärtsfließpressen;
- (2) Drehen des Werkstücks
nach Ausbilden durch Schmieden;
- (3) Drehen des Werkstücks
nach Ausbilden durch Giessen;
- (4) Unterwerfen eines Rohlings einem gleichzeitigen rotierenden
Schmieden und Drehen.
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Das
Verfahren (1) kann die Festigkeit des einstückigen Zylinderbereichs
erhöhen
und seine Dicke verringern, was einer Gewichtsreduzierung der beweglichen
Riemenscheiben-Hälfte
dient. Das Verfahren (2) kann die Bearbeitungszugabe und
dann also die Bearbeitungskosten zusätzlich zu den Effekten des
Verfahrens (1) verringern. Das Verfahren (3) kann
dem Werkstück
eine Form verleihen, die näher an
der Form der fertigen Riemenscheiben-Hälfte liegt, wobei es die Bearbeitungszugabe
und dann also die Bearbeitungskosten reduzieren kann. Das Verfahren
(4) kann einige Bearbeitungsschritte auslassen und dadurch
folglich die Bearbeitungseffizienz verbessern und die Bearbeitungszugabe
und folglich die Bearbeitungskosten reduzieren.
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Mit
Bezug auf die 2A–2E wird
ein Herstellungsverfahren der beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 der
Eingangs-Riemenscheibe
P1 erläutert.
Die bewegliche Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9 kann
durch das gleiche Verfahren ebenfalls hergestellt werden. In den 2A–2E ist
eine obere Hälfte
eines Querschnitts der beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 entlang der
Achse zum Zwecke einer vereinfachten Darstellung gezeigt.
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Wie
in 2A dargestellt, wird ein Werkstück W aus
einem geeigneten metallischen Material durch Schmieden ausgebildet.
Das Werkstück
W umfasst eine Nabenwandung Q mit einer zylindrischen Bohrung H
mit einer Mittelachse. Die Nabenwandung Q wird im Wellenbereich 10 der
beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 im nachfolgenden Bearbeitungsschritt
ausgebildet. Das Werkstück
W umfasst auch eine Flanschwandung F1, die sich von der Nabenwandung
Q radial nach außen
erstreckt und eine Umfangs-Ausbuchtung R, die aus einem äußeren Umfangsbereich
der Flanschwandung herausragt. Die Umfangs-Ausbuchtung R weist eine
vorgegebene Dicke auf, die zur Ausbildung des einstückigen Zylinderbereichs 11 im
nachfolgenden Dreh-Arbeitsschritt benötigt wird und um einen unerwünschten
Kontakt mit einer Bohrvorrichtung im nachfolgenden Bohr-Arbeitsschritt
zu verhindern.
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Anschließend wird
das Werkstück
W, wie in 2B dargestellt, einer maschinellen
Bearbeitung, wie z.B. einer Rohbearbeitung, unterzogen, um einen verdickten
Umfangsbereich B, einen vor-geformten Flansch F2 mit einer kegelstumpfartigen,
konischen Oberfläche
auf seiner einen Seite; den Wellenbereich 10 und die Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 12 auszubilden.
Die Umfangs-Ausbuchtung R wird in den verdickten Umfangsbereich
B, der eine verringerte Dicke aufweist, die kleiner als die vorgegebene
Dicke ist, geschnitten. Der einstückige Zylinderbereich 11 wird
in diesem maschinellen Arbeitsschritt nicht ausgebildet. Daher kann
die Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 12 im
maschinellen Arbeitsschritt leicht ausgebildet werden, ohne vom
einstückigen
Zylinderbereich 11, der sich auf der theoretischen Verlängerungslinie
der Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 12 liegt,
gestört
zu werden. Die Ausbildung der Flüssigkeits-Verbindungsöffnung kann
ungeachtet der Position der Flüssigkeits-Verbindungsöffnung im
Wellenbereich leicht ausgeführt
werden. Daher können
verschiedenartige Modifikationen der Flüssigkeits-Verbindungsöffnung hergestellt
werden. Im Fall der Ausbildung der beweglichen Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9 kann
die Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 21 der
beweglichen Ausgangs-Riemenscheiben-Hälfte 9 ebenfalls
leicht ausgebildet werden.
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Wie
in 2C dargestellt, wird das maschinell bearbeitete
Werkstück
W danach einem Drehvorgang unterzogen, um den einstückigen Zylinderbereich 11 aus
dem verdickten Umfangsbereich B auszubilden. Im Dreh-Arbeitsschritt
wird der verdickte Umfangsbereich B im einstückigen Zylinderbereich 11 ausgebildet.
Der einstückige
Zylinderbereich 11 weist eine erhöhte axiale Länge, die
größer als
die des verdickten Umfangsbereichs B und eine verringerte radiale
Breite auf, die kleiner als die des verdickten Umfangsbereichs B
ist. Der einstückige
Zylinderbereich 11 wird konzentrisch mit dem Wellenbereich 10 mit
hoher Genauigkeit ausgebildet. Der Dreh-Arbeitsschritt wird durch eine Dreh-Vorrichtung, z.B.
die in 3 gezeigte Vorrichtung, ausgeführt und später erläutert.
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Das
Werkstück
W wird danach erneut einer maschinellen Bearbeitung (Rohbearbeitung)
unterzogen.
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Als
Nächstes
wird das Werkstück
W einer Wärmebehandlung
unterzogen, die durch die gestrichelte Linie in 2D gekennzeichnet
ist. Bei dieser Wärmebehandlung
wird das Werkstück
W aufgekohlt und abgeschreckt.
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Das
wärmebehandelte
Werkstück
W wird danach endbearbeitet, um die fertige, bewegliche Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 herzustellen,
die den Flanschbereich 8b mit der Kontaktoberfläche 8a, wie
in 2E gezeigt, umfasst.
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Wie
oben beschrieben, wird das Werkstück W nach dem Dreh-Arbeitsschritt erneut
einer maschinellen Bearbeitung unterzogen und danach dem Aufkohlen
und Abschrecken unterzogen. Durch Ausführung der folgenden Ausformungsschritte,
kann die durch den Dreh-Arbeitsschritt verursachte Beanspruchung
eliminiert werden und die im Aufkohlungs- und Abschreck-Arbeitsschritt
auftretende Spannungsdifferenz verhindert werden. Dies dient zur
Reduzierung einer Bearbeitungszugabe, die für die nachfolgende Endbearbeitung
erforderlich ist und zur Erhöhung
der Bearbeitungsgenauigkeit bei der Endbearbeitung.
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3 zeigt
ein Beispiel der beim oben beschriebenen Dreh-Arbeitsschritt verwendeten Vorrichtung.
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Wie
in 3 dargestellt, umfasst die Dreh-Vorrichtung eine
in die Bohrung H des Wellenbereichs 10 des Werkstücks W eingesetzte
Lagerwelle 30, zwei Dorne 31 und 32,
die das Werkstück W
in der axialen Richtung der Bohrung H halten und eine Mehrzahl von
Dreh-Rollen 33, die um die Dorne 31 und 32 herum
angeordnet sind. Die Dorne 31 und 32, zwischen
denen das Werkstück
W eingeschoben ist, liegen in der axialen Richtung der Bohrung H
gegenüber.
Jede der Rollen 33 ist an einer Welle 35, auf einer
beweglichen Rollen-Abstützung 34,
drehbar montiert. Beim Dreh-Arbeitsvorgang wird das Werkstück W zusammen
mit den Dornen 31 und 32 um die Achse gedreht.
Die Rollen 33 werden auf den verdickten Umfangsbereich
B des Werkstücks
W, der durch die Phantomlinie gekennzeichnet ist, gepresst und gleichzeitig
werden die Rollen 33 in der axialen Richtung X bewegt.
Der verdickte Umfangsbereich B wird dadurch in den verdünnten einstückigen Zylinderbereich 11 ausgeformt.
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Im
Aufbau der im riemengetriebenen CVT verwendeten Riemenscheibe und
dem wie oben erläuterten
Herstellungsverfahren der beweglichen Riemenscheiben-Hälfte der
Riemenscheibe wird der einstückige
Zylinderbereich 11 und 20 durch plastische Bearbeitung
einstückig
mit der beweglichen Riemenscheiben-Hälfte 8 und 9 ausgebildet.
Dies eliminiert den Einsatz des separaten Zylinderelements 110 und
der verdickten Wandungs-Anordnung, z.B. den Stufenbereich 111,
um das Zylinderelement 110, wie es bei der konventionellen,
beweglichen Riemenscheiben-Hälfte 106 (siehe 5 und 6) verwendet wird, zu befestigen. Der Arbeitsschritt
zur Fixierung des Zylinderelements 110 auf dem Stufenbereich 111 kann
nicht mehr erforderlich sein. Darüber hinaus kann das Gewicht
der beweglichen Riemenscheiben-Hälfte 8 und 9 reduziert
werden und der einstückige
Zylinderbereich 11 und 20 kann mit erhöhter Genauigkeit
ausgebildet werden. Daher kann das Kostenverhalten verbessert werden.
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Mit
Bezug auf 4A–4E wird
die zweite Ausführungsform
des Herstellungsverfahrens der beweglichen Riemenscheiben-Hälfte gemäß der vorliegenden
Erfindung nachfolgend erläutert. Ähnlich den 2A–2E zeigen
die 4A–4E das Herstellungsverfahren
der beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 und
lediglich eine obere Hälfte
der beweglichen Eingangs-Riemenscheiben-Hälfte 8 im Querschnitt.
Gleiche Bezugsziffern und Buchstaben sind verwendet, um gleiche
Teile zu kennzeichnen und daher können detaillierte Erläuterungen
hierfür
weggelassen werden.
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Wie
in 4A dargestellt, wird ein Werkstück W durch
Schmieden oder Giessen aus einem geeigneten metallischen Material
ausgebildet. Das Werkstück
W weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie die in 2A gezeigt
auf.
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Zunächst wird,
wie in 4B gezeigt, das Werkstück W einer
maschinellen Bearbeitung (Roh-Bearbeitung) unterzogen, um einen ähnlichen, wie
die in 2B gezeigten Aufbau auszubilden.
In diesem maschinellen Bearbeitungsschritt wird auch eine Nut 29,
die mit der Flüssigkeits-Verbindungsöffnung 12 in
Verbindung steht, auf einer inneren Umfangsfläche ausgebildet, die die Bohrung
H des Wellenbereichs 10 umgibt.
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Das
maschinell bearbeitete Werkstück
W wird danach, wie durch die äußere gestrichelte
Linie gekennzeichnet, die sich in 4C hierum
erstreckt, dem Aufkohlen und Abschrecken unterzogen. Der verdickte
Umfangsbereich B wird, wie durch die innere gestrichelte Linie gekennzeichnet,
die sich darum erstreckt, einer Enthärtung unterzogen, die vor dem Aufkohlen
und Abschrecken durchgeführt
wird. Nach dem effektiven Abschrecken, das nach dem Aufkohlen ausgeführt wird,
wird das Werkstück
in einer Position platziert, bei der die kegelstumpfartige, konische
Oberfläche
des vor-geformten Flanschs F2, auf dem die Kontaktoberfläche 8a ausgebildet
ist, nach unten, z.B. zu einer unteren Seite von 4C,
zeigt. Die kegelstumpfartige, konische Oberfläche des vor-geformten Flanschs
F2 wird durch das Abschrecken gehärtet, sodass die fertige bewegliche
Riemenscheiben-Hälfte 8 die
harte Kontaktoberfläche 8a aufweist.
Da das Werkstück
W im Arbeitsschritt des Aufkohlens und Abschreckens nicht mit dem
verdünnten
Zylinderbereich 11 ausgebildet wird, kann das Werkstück W vor
einem Einfluss der Wärmeverformung
bewahrt werden, der auf dem verdünnten einstückigen Zylinderbereich 11 verursacht
wird. Wenn das Werkstück
W in der oben beschriebenen Position abgeschreckt wird, kann das
vom vorgeformten Flansch F2 und dem verdickten Umfangsbereich B
eingeschlossene Abschrecköl,
reduziert werden, weil das Abschrecken vor der Ausbildung des einstückigen Zylinderbereichs 11 durchgeführt wird. Ferner
kann eine Verformbarkeit der Umfangs-Ausbuchtung B, die beim nachfolgenden
Drehen erforderlich ist, durch das vor dem Aufkohlen und Abschrecken
durchgeführte
Enthärten
aufrechterhalten werden.
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Anschließend wird
das Werkstück
W dem Drehen und Erwärmen
hinsichtlich des verdickten Umfangsbereichs B unterzogen, wie durch
die gestrichelte Linie in 4D gekennzeichnet.
Der verdickte Umfangsbereich B wird in den einstückigen Zylinderbereich 11 ausgebildet.
Das Drehen kann unter Verwendung der in 3 gezeigten
Vorrichtung durchgeführt
werden. Schließlich
wird der verdickte Umfangsbereich B in einem Temperaturbereich von 750–1050°C während dem
Drehen erwärmt.
Die Verformbarkeit des verdickten Umfangsbereichs B kann durch diese
Wärmebehandlung
gesteigert werden. Aufgrund der verbesserten Verformbarkeit des
verdickten Umfangsbereichs B kann der einstückige Zylinderbereich 11 leicht
mit erhöhter
Genauigkeit ausgebildet werden, selbst wenn der einstückige Zylinderbereich 11 relativ
verdünnt
ist. Probleme, wie z.B. Bruch des Werkstücks W oder Beschädigung der Drehvorrichtung
oder Werkzeuge, die beim Drehen aufzutreten pflegen, können verhindert
werden. Durch die Ausbildung des einstückigen Zylinderbereichs 11 mit
erhöhter
Genauigkeit kann ferner die für die
nachfolgende Endbearbeitung erforderliche Bearbeitungszugabe minimiert
werden. Die Härte
des vorgeformten, durch das obige Aufkohlen und Abschrecken erhaltenen
Flanschs F2 wird beim Drehen beibehalten.
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Danach
wird, wie in 4E gezeigt, das durch das Drehen
bearbeitete Werkstück
W endbearbeitet, um in die fertige bewegliche Riemenscheiben-Hälfte 8 mit
der Kontaktoberfläche 8a auf
dem Flanschbereich 8b ausgebildet zu werden.
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Das
Verfahren der zweiten Ausführungsform kann
die gleichen Effekte wie die oben beschriebenen Effekte des Verfahrens
der ersten Ausführungsform
aufweisen. Zusätzlich
kann das Verfahren der zweiten Ausführungsform die beweglichen
Riemenscheiben-Hälften 8 und 9 herstellen,
die die einstückigen
Zylinderbereiche 11 und 12, die mit hoher Genauigkeit
ausgebildet sind und die Kontaktoberflächen 8a und 9a aufweisen,
die die für
den Reibkontakt mit dem Antriebsriemen 5 erforderliche
Härte haben.
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Obwohl
die Erfindung oben mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt.
Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen
werden dem Durchschnittsfachmann angesichts der obigen Lehre einleuchten.
Der Schutzumfang der Erfindung ist durch die nachfolgenden Ansprüche definiert.