Es
wird erforscht, ob ein in der 6 dargestelltes
toroidförmiges
Getriebe als Automatikgetriebe für
Kraftfahrzeuge verwendet werden kann; teilweise ist es zu einer
Ausführung
in der Praxis gekommen. Bei dem toroidförmigen stufenlosen Getriebe handelt
es sich um ein Doppelhohlraummodell, bei dem ein Paar der Eingangsscheiben 2, 2 in
der Nähe der
beiden Endabschnitte der Eingangswelle 1 mit Hilfe der
Kugelverzahnungen 3, 3 gestützt werden. Folglich werden
die beiden Eingangsscheiben 2, 2 gegenseitig konzentrisch
zueinander und außerdem mit
einer synchronen Rotation versehen gestützt. In der Umgebung des Zwischenabschnitts
der oben genannten Eingangswelle 1 wird ein Abtriebszahnrad 4 relativ
frei rotierend gegenüber
der Eingangswelle 1 gestützt. Das Paar der Ausgangsscheiben 5, 5 an den
beiden Endabschnitten des zylindrischen Abschnitts, der im Mittelpunkt
des Abtriebszahnrads 4 angebracht ist, werden keilverzahnt.
Folglich rotieren die beiden Ausgangsscheiben 5, 5 synchron
mit dem oben genannten Abtriebszahnrad 4.
Zwischen
den oben genannten einzelnen Eingangsscheiben 2, 2 und
den oben genannten einzelnen Ausgangsscheiben 5, 5 sind
mehrere einzelne (normalerweise jeweils 2 bis 3 Stück) Antriebsrollen 6, 6 vorhanden.
Diese einzelnen Antriebsrollen 6, 6 werden mit
Hilfe mehrerer Rollenlager und den Stützachsen 30, 30 an
der Innenseite der jeweiligen Lagerzapfen 7, 7 frei
rotierend gehalten. Die oben genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 haben
als Mittelpunkt die Drehzapfen 8, 8 (siehe 2 mit der Ausführungsgestalt
der vorliegenden Erfindung), die jeweils konzentrisch zueinander
an den einzelnen Lagerzapfen 7, 7 an den beiden
Endabschnitten in Längsrichtung
(vordere und hintere Richtung der 6)
angebracht sind; sie sind daher frei schwingend und verlagern ihre
Position.
Die
Arbeit, mit der die einzelnen Lagerzapfen 7, 7 geneigt
werden, wird dadurch ausgeführt,
dass die einzelnen Lagerzapfen 7, 7 durch die
hydraulischen Aktuatoren 9, 9 in Richtung der
oben genannten einzelnen Drehzapfen 8, 8 in ihre
Positionen verlagern. Durch die Beschickung/Entfernung des Drucköls zu/aus
den oben genannten Aktuatoren 9, 9 zum Zeitpunkt
des Gangwechsels verlagern die einzelnen Lagerzapfen 7, 7 ihre
Position in Axialrichtung der oben genannten Drehzapfen 8, 8.
Daraus resultiert, dass die Richtung der Kraft geändert wird,
die in Richtung der Kontaktlinie des Kontaktabschnitts zwischen
der peripheren Fläche
der oben genannten Antriebsrollen 6, 6 und den
Innenflächen
der oben genannten Eingangsscheiben 2, 2 und Ausgangsscheiben 5, 5 wirkt.
Aus diesem Grund verlagern die oben genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 mit Schwerpunkt
auf die oben genannten Drehzapfen 8, 8 schwingend
ihre Position. Die Neigungswinkel sämtlicher Lagerzapfen 7, 7 sind
in einem hydraulischen und in einem maschinellen/mechanischen System
synchron zueinander.
Zum
Zeitpunkt des Betriebs eines solchen toroidförmigen stufenlosen Getriebes
wird durch die Antriebsachse 11, die mit der Antriebsquelle
zum Beispiel die des Motors etc. (siehe 1 mit einer Ausführungsgestalt der vorliegenden
Erfindung) verbunden ist, die eine Eingangsscheibe 2 (links
in der 6) mittels der
Druckkraftvorrichtung in Form eines Belastungsnockens 12 rotierend
angetrieben. Daraus resultiert, dass das 1 Paar der Eingangsscheiben 2, 2,
das von beiden Endabschnitten der besagten Eingangswelle 1 gehalten
wird, in die gegenseitig sich annähernde Richtung gedrückt wird und
derweil synchron rotiert. Diese Rotation wird durch die oben genannten
einzelnen Antriebsrollen 6, 6 auf die oben genannten
einzelnen Ausgangsscheiben 5, 5 übertragen
und von dem oben genannten Abtriebszahnrad 4 aufgenommen.
In
dem Fall, dass das Verhältnis
der Rotationsgeschwindigkeit zwischen der oben genannten Eingangswelle 1 und
dem Abtriebszahnrad 4 verändert wird, schwingen die oben
genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 in die Position,
die in der 6 dargestellt
ist, wenn zunächst
zwischen der Eingangswelle 1 und dem Abtriebszahnrad 4 die
Geschwindigkeit reduziert wird; wie die 6 weiter veranschaulicht, stoßen die
peripheren Flächen
der oben genannten einzelnen Antriebsrollen 6, 6 an
den mittleren Abschnitt der Innenseitenfläche der oben genannten einzelnen
Eingangsscheiben 2, 2 und an die äußere Peripherie
der Innenseitenfläche
der oben genannten Ausgangsscheiben 5, 5. In dem
Fall, dass andererseits die Geschwindigkeit erhöht wird, schwingen die oben
genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 in die zu
der 6 entgegengesetzten
Richtung, wobei die oben genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 dergestalt
geneigt werden, dass die peripheren Flächen der oben genannten Antriebsrollen 6, 6 genau
umgekehrt zu dem Zustand in der 6, nämlich einmal
auf den peripheren Abschnitt der Innenseitenfläche der oben genannten einzelnen Eingangsscheiben 2, 2 und
auf den mittleren Abschnitt der Innenseitenfläche der oben genannten einzelnen Ausgangsscheiben 5, 5 stoßen. Wenn
die Neigungswinkel der einzelnen Lagerzapfen 7, 7 einen
mittleren Wert einnehmen, wird zwischen der Antriebsachse 1 und
dem Abtriebszahnrad 4 eine mittlere Geschwindigkeitsrate
(Übersetzungsverhältnis) erzielt.
In
dem Fall des oben beschriebenen Aufbaus wird als Druckkraftvorrichtung 12 zum
Zwecke der Gewährleistung
des Flächendrucks
der Rollkontaktabschnitte (Traktionsabschnitt) zwischen der Innenseitenfläche der
einzelnen Eingangs- und Ausgangsscheiben 2 und 5 und
der peripheren Flächen der
einzelnen Antriebsrollen 6, 6 eine Vorrichtung
des Typs eines Belastungsnockens verwendet, mit der die Druckkraft
maschinell erzeugt wird. Daher ist die Größe der erzeugten Druckkraft
nur proportional mit der Größe des Drehmoments,
das von der besagten Antriebsachse 11 auf die oben genannte
Eingangswelle 1 übertragen
wird. Demgegenüber
verändert sich
die Größe der notwendigen
Druckkraft nicht nur allein durch die Größe des Drehmoments, sondern auch
durch andere Elemente.
Unter
Berücksichtigung
einer solchen Sachlage sind als ein solcher Aufbau, mit dem auch
andere Elemente als die Größe des Drehmoments
betrachtet werden und die oben genannte Druckkraft ausüben, Vorrichtungen
bekannt, die in den Patentenliteraturen 1 bis 3 beschrieben sind.
Die
in der Patentliteratur 1 beschriebene Vorrichtung ist dergestalt
aufgebaut, dass der Belastungsnocken und der Öldruckzylinder kombiniert sind,
so dass durch den Belastungsnocken eine dem Eingangsdrehmoment entsprechende
Druckkraft erzeugt wird, so dass gleichzeitig durch den Öldruckzylinder
eine dem Übersetzungsverhältnis entsprechende
Druckkraft erzeugt wird.
Die
in der Patentliteratur 2 beschriebene Vorrichtung ist dergestalt
aufgebaut, dass die kinematische Viskosität des Traktionsöls mit einem
Viskositätssensor
gemessen wird, wobei die Druckkraft, die von der Druckkraftvorrichtung
erzeugt wird, entsprechend der kinematischen Viskosität verändert wird.
In
der Patentliteratur 3 wird ein Aufbau beschrieben, bei dem in einem
stufenlosen Getriebe, das aus einem toroidförmigen stufenlosen Getriebe, einem
Planetengetriebe und einer Kupplung zur Modusumschaltung besteht,
als Druckkraftvorrichtung, das in das toroidförmige stufenlose Getriebe eingebaut
wird, ein Öldrucksystem
verwendet wird. Bei einem Hochgeschwindigkeitsmodus, bei dem das Drehmoment,
welches das oben genannte toroidförmige stufenlose Getriebe passiert,
verringert wird, wird der Öldruck
reduziert, der in die oben genannte Druckkraftvorrichtung eingeführt wird.
(Patentliteratur
1)
Patentveröffentlichung
mit der Nummer HEI 6 – 72652
(1994 – 72652).
(Patentliteratur
2)
Patentveröffentlichung
mit der Nummer 2000 – 65193.
(Patentliteratur
3)
Patentveröffentlichung
mit der Nummer HEI 11 – 63146
(1999 – 63146).
Bei
den oben beschriebenen herkömmlichen Modellen
kommt es in dem Fall des in der 6 dargestellten
Aufbaus häufig
vor, dass die Druckkraft zu groß ist,
die von der Belastungsvorrichtung des Typs Belastungsnockens 12 erzeugt
wird; dies ist im Hinblick auf die Gewährleistung einer hohen Lebensdauer
der strukturellen Bauteile des toroidförmigen stufenlosen Getriebes
unvorteilhaft. Die Druckkraft, die von der oben genannten Druckkraftvorrichtung 12 angefordert
wird, verändert
sich entsprechend den Veränderungen
der Viskosität
des Traktionsöls
im Zuge der Änderungen
von Temperatur und des Übersetzungsverhältnisses.
Andererseits ist die Druckkraft, die von der Belastungsvorrichtung
des Typs Belastungsnockens 12 erzeugt wird, solange konstant, wie
das Drehmoment identisch ist, das auf den Eingangsabschnitt der
Druckkraftvorrichtung 12 ausgeübt wird. Daher wird die Belastungsvorrichtung
des Typs Belastungsnockens 12 dergestalt aufgebaut, dass
eine maximale anzufordernde Druckkraft erzeugt werden kann. Konkret
ist damit ein Aufbau gemeint, bei dem eine Druckkraft erzeugt wird,
die in dem Zustand angefordert wird, in dem basierend auf einem
Temperaturanstieg die oben genannte Viskosität verringert wird, wobei das Übersetzungsverhältnis bei
1 liegt. In dem Fall, dass eine große Abweichung von dem Übersetzungsverhältnis, das
bei 1 liegt, vorhanden ist, und in dem Fall, dass die Temperatur
relativ niedrig ist, aber die oben genannte Viskosität hoch ist,
wird die Druckkraft zu groß,
die von der oben genannten Druckkraftvorrichtung 12 erzeugt wird.
Eine
zu große
Druckkraft ist sowohl in der Hinsicht, dass das Format eines toroidförmigen stufenlosen
Getriebes verkleinert werden soll, als auch in der Hinsicht unvorteilhaft,
als dass ein optimaler Getriebewirkungsgrad (Übertragungswirkungsgrad) gewährleistet
werden soll. Außerdem
ist sie ebenfalls im Hinblick darauf nachteilig, dass eine hohe
Lebensdauer der strukturellen Bestandteile gewährleistet werden soll.
Die
in der Patentliteratur 1 beschriebene Vorrichtung kann eine Druckkraft
erzeugen, die das Eingangsdrehmoment und das Übersetzungsverhältnis berücksichtigt,
aber eine noch feinere Regulierung ist unmöglich.
Die
in der Patentliteratur 2 beschriebene Vorrichtung kann eine Druckkraft
entsprechend der kinematischen Viskosität des Traktionsöls erzeugen, aber
eine noch feinere Regulierung ist unmöglich. Außerdem ist die Messung der
kinematischen Viskosität
des Traktionsabschnitts selbst sehr kompliziert. Und selbst wenn
die Messung vorläufig
funktioniert, ist es nicht zu vermeiden, dass die Anlage sehr kompliziert
aufgebaut sein wird.
Die
in der Patentliteratur 3 beschriebene Vorrichtung hat lediglich
die Tatsache bedacht, dass bei einem Hochgeschwindigkeitsmodus,
in dem das Drehmoment verringert wird, dass das toroidförmige stufenlose
Getriebe passiert, der Öldruck
verringert wird, der von der Druckkraftvorrichtung erzeugt wird. Daher
besteht hier die Möglichkeit,
dass im Hinblick auf die Gewährleistung
der Lebensdauer und auf die Gewährleistung
des Getriebewirkungsgrads nicht unbedingt ein ausreichender Effekt
erreicht wird.
Die
vorliegende Erfindung hat diese Sachlage berücksichtigt und hat einen Aufbau
realisiert, der einfach zu bewerkstelligen ist, bei dem der Flächendruck
des Traktionsabschnitts optimiert wird und bei dem sowohl die Lebensdauer
als auch der Getriebewirkungsgrad des toroidförmigen stufenlosen Getriebes
gewährleistet
werden können.
Bei
dem toroidförmigen
stufenlosen Getriebe und der Testvorrichtung für ein toroidförmiges stufenloses
Getriebe aus der vorliegenden Erfindung ist das in dem Anspruch
1 beschriebene toroidförmige stufenlose
Getriebe mit einer Eingangsscheibe und einer Ausgangsscheibe, die
jeweils zueinander konzentrisch und relativ frei rotierend angebracht
sind, mit mehreren Antriebsrollen, die sich zwischen den beiden
Innenseitenflächen
der beiden gegenüberliegenden
Scheiben befinden und die Antriebskraft zwischen den beiden Scheiben übertragen,
und mit einer hydraulischen (Öldruck)
Druckkraftvorrichtung ausgestattet, die eine der beiden Scheiben
gegen die andere der beiden Scheiben drückt.
Insbesondere
ist das toroidförmige
stufenlose Getriebe aus der vorliegenden Erfindung mit einem Eingangsrotationssensor
zum Zwecke der Erfassung der Eingangsrotationsgeschwindigkeit, welche
die Rotationsgeschwindigkeit der oben genannten Eingangsscheibe
oder der Abschnitte ist, die synchron mit der Eingangsscheibe rotieren,
mit einem Ausgangsrotationssensor zum Zwecke der Erfassung der Ausgangssrotationsgeschwindigkeit,
welche die Rotationsgeschwindigkeit der oben genannten Ausgangsscheibe
oder der Abschnitte ist, die synchron mit der Ausgangsscheibe rotieren,
mit einem Drehmomentsensor zum Zwecke der Erfassung des Eingangsdrehmoments
für die
oben genannte Eingangsscheibe, und mit einer Öldrucksteuerungsvorrichtung
zum Zwecke der Steuerung des Öldrucks ausgestattet,
der entsprechend den Erfassungswerten aus den einzelnen Sensoren
zur oben genannten Druckkraftvorrichtung geleitet wird.
Die Öldrucksteuerungsvorrichtung
wählt aus der
Vielzahl der Kombinationen, die eine Beziehung zum Öldruck,
zum Übersetzungsverhältnis, das
ein Verhältnis
zwischen der Eingangsrotationsgeschwindigkeit und der Ausgangsrotationsgeschwindigkeit ist,
zum Eingangsdrehmoment und zur Eingangsgeschwindigkeit besitzen,
die in der Speichereinheit gespeichert sind, eine Kombination aus,
die dem Übersetzungsverhältnis und
dem Eingangsdrehmoment und der Eingangsrotationsgeschwindigkeit
zu diesem Zeitpunkt entspricht, wobei die Öldrucksteuerungsvorrichtung
die Funktion besitzt, den Öldruck der
ausgewählten
Kombination zur oben genannten Druckkraftvorrichtung zu leiten.
In
dem Falle eines solch aufgebauten toroidförmigen stufenlosen Getriebes
aus der vorliegenden Erfindung wird die Druckkraft, die von der
Druckkraftvorrichtung erzeugt wird, gemäß den 3 Bedingungen reguliert,
die einen großen
Einfluss auf den Fahr- und Betriebszustand ausüben, nämlich die Eingangsrotationsgeschwindigkeit,
das Eingangsdrehmoment und das Übersetzungsverhältnis. Daher
kann ungeachtet des Betriebszustands des toroidförmigen stufenlosen Getriebes
die Druckkraft auf einen optimalen Wert eingestellt werden.
Da
außerdem
der Öldruck
zum Zwecke der Erzeugung der Druckkraft unter Kombination mit den oben
genannten 3 Bedingungen (als Matrix) im voraus in der Speichereinheit
der Öldrucksteuerungsvorrichtung
gespeichert worden ist, kann ein Betrieb schnell und reibungslos
durchgeführt
werden, mit dem der optimale Öldruck
ausgewählt
wird. Sollte die Notwendigkeit bestehen, dass der oben genannte Öldruck durch
andere Bedingungen als die oben genannten 3 Bedingungen reguliert
werden soll, wird basierend auf den Signalen aus den Sensoren, die die
besagten Bedingungen messen, der ausgewählte Öldruck korrigierend unterstützt.
Die 1 bis 3 zeigen das erste Beispiel einer Ausführungsgestalt
der vorliegenden Erfindung entsprechend dem Anspruch 1. Das vorliegende
Beispiel zeigt den Fall, bei dem die vorliegende Erfindung auf ein
toroidförmiges
stufenloses Getriebe des Doppelhohlraumtyps angewendet wird, bei
dem – wie
in der 6 dargestellt – jeweils
2 Eingangsscheiben 2, 2 und 2 Ausgangsscheiben 5, 5 parallel zueinander
in Bezug auf die Übertragungsrichtung der
Antriebskraft angebracht sind. Die Antriebskraft, die vom Motor 10 auf
die Eingangswelle 1 übertragen wird,
wird von den Eingangsscheiben 2, 2, die an den beiden
Endabschnitten der Eingangswelle 1 gehalten werden, mit
Hilfe der einzelnen Antriebsrollen 6, 6 auf die
Ausgangsscheiben 5, 5 übertragen und von dem Abtriebszahnrad 4 aufgenommen.
Die
oben genannten einzelnen Antriebsrollen 6, 6 werden
an den Innenseitenflächen
der jeweiligen Lagerzapfen 7, 7 durch mehrere
Rollenlager und Stützwellen 30, 30 frei
rotierend gehalten. Die oben genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 verlagern
mit Schwerpunkt auf das jeweilige Paar der Drehzapfen 8, 8,
die an den beiden Endabschnitten in Längsrichtung (Richtung nach
oben und unten in der 2)
zueinander konzentrisch an den einzelnen Lagerzapfen 7, 7 befestigt
sind, frei schwingend ihre Positionen. Mit den oben genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 sind
die jeweiligen Öldruckaktuatoren 9, 9 verbunden,
so dass sie in Axialrichtung der oben genannten einzelnen Drehzapfen 8, 8 ihre
Positionen verändern.
Während des
Betriebs einer solchen toroidförmigen
stufenlosen Getriebeeinheit wird eine der Eingangsscheiben 2 (links
in der 1) durch die Antriebsachse 11,
die mit der Antriebsquelle wie dem Motor 10 etc. verbunden
ist, mit Hilfe der hydraulischen Druckanlage 12a rotierend
angetrieben. Diese Druckanlage 12a führt dadurch, dass eine Keilverzahnung
installiert wird, die Übertragung
der Rotationskraft durch; um die oben genannte Eingangsscheibe 2 herunterzudrücken, werden
die Maße
in Axialrichtung verändert.
Die andere Eingangsscheibe 2 (rechts in der 1) ist mit dem Endabschnitt der
oben genannten Eingangswelle 1 verbunden und wird zum Zeitpunkt
des Betriebs (Extension auf die Gesamtlänge) der oben genannten Druckanlage 12a in
Richtung der anderen Eingangsscheibe 2 gezogen. Der Aufbau
des Abschnitts, bei dem sich im Zuge der Extension der Maße in Axialrichtung
der oben genannten Druckanlage 12a die beiden Eingangsscheiben 2, 2,
die 1 Paar bilden, annähern,
ist inklusive des in der 6 dargestellten
Aufbaus aus zahlreichen Beschreibungen in Patentveröffentlichungen
bekannt. Da dieser Aufbau nicht Kernpunkt der vorliegenden Erfindung
ist, wird er in der 1 ausgelassen.
Auch weitergehende Beschreibungen werden ausgelassen.
Wenn
das Paar der Eingangsscheiben 2, 2 in die Richtung
gedrückt
wird, in der die beiden sich annähern
und synchron rotieren, wird diese Rotation mittels der oben genannten
einzelnen Antriebsrollen 6, 6 auf die oben genannten
einzelnen Ausgangsscheiben 5, 5 übertragen
und von dem oben genannten Abtriebszahnrad 4 aufgenommen.
Wenn auf diese Art und Weise das toroidförmige stufenlose Getriebe die
Antriebskraft von den oben genannten einzelnen Eingangsscheiben 2, 2 auf
die oben genannten einzelnen Ausgangsscheiben 5, 5 überträgt, wird auf
die oben genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 in
Axialrichtung der oben genannten einzelnen Drehzapfen 8, 8 eine
Axialschubbelastung ausgeübt.
Diese Axialschubbelastung wird in dem technischen Bereich des toroidförmigen stufenlosen
Getriebes auch 2Ft genannt und ist weithin bekannt; sie wird an
den Rollkontaktstellen (Traktionsabschnitt) zwischen den peripheren
Flächen
der Antriebsrollen 6, 6, die an den oben genannten
einzelnen Lagerzapfen 7, 7 gehalten werden, und
den Innenseitenflächen
der oben genannten einzelnen Scheiben 2 und 5 erzeugt
und mittels der oben genannten einzelnen Antriebsrollen 6, 6 auf
die oben genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 ausgeübt.
Die
Größe der Axialschubbelastung
(2Ft), die auf die einzelnen Lagerzapfen 7, 7 ausgeübt wird, ist
mit dem Drehmoment der oben genannten Antriebskraft proportional.
Die Axialschubbelastung wird durch die oben genannten Aktuatoren 9, 9 unterstützt. Im
Zuge der Unterstützung
der Axialschubbelastung wird in dem Öldruck im Inneren der Öldruckkammern 14a, 14b,
die ein Paar bilden, bei dem die Kolben 13, 13 vorhanden
sind, welche die einzelnen Aktuatoren 9, 9 bilden,
eine Differenz erzeugt. Durch die Öldruckkammer 14a (14b)
an der Hochdruckseite wird die oben genannte Axialschubbelastung
empfangen, wobei ungeachtet der Axialschubbelastung die oben genannten
einzelnen Lagerzapfen 7, 7 nicht ihre Position
in Axialrichtung der oben genannten einzelnen Drehzapfen 8, 8 verlagern.
Wenn die Druckfläche
der oben genannten einzelnen Kolben 13, 13 mit
A, der Öldruck
der Öldruckkammer
an der Hochdruckseite mit PH und der Öldruck der Öldruckkammer
an der Niedrigdruckseite mit PL bezeichnet
werden, gilt die Formel: 2Ft = (PH – PL) A.
Das
toroidförmige
stufenlose Getriebe des vorliegenden Beispiels ist mit einem Eingangsrotationssensor 15,
mit einem Ausgangsrotationssensor 15 und mit einem Drehmomentsensor 17 ausgestattet.
Der Eingangsrotationssensor 15 ist in einer dem Kodiergerät (nicht
dargestellt), das im Zwischenabschnitt der Antriebsachse 11 angebracht
ist, gegenüberliegenden
Position befestigt und erfasst unabhängig die Rotationsgeschwindigkeit
der Antriebsachse 11, die synchron mit der oben genannten
Eingangsscheibe 2 rotiert. Der oben genannte Ausgangsrotationssensor 16 ist
in einer Position befestigt, die gegenüber dem Kodiergerät (nicht
dargestellt) liegt, das am Endabschnitt der Verbindungswelle 19 befestigt ist,
bei der das Getrieberad 18 am Endabschnitt angebracht ist,
das mit dem oben genannte Abtriebszahnrad 4 verzahnt ist;
er erfasst die Rotationsgeschwindigkeit der oben genannten Verbindungswelle 19,
die synchron mit der oben genannten Ausgangsscheibe 5 rotiert.
Der Drehmomentsensor 17 ist im Zwischenabschnitt der oben
genannten Antriebsachse 11 befestigt und erfasst das Eingangsdrehmoment,
das von der Antriebsachse 11 in die oben genannte Eingangsscheibe 2 eingegeben
wird. Die Erfassungssignale der oben genannten einzelnen Sensoren 15 bis 17 werden
in die Öldrucksteuerungsvorrichtung 20 eingegeben,
damit der Öldruck,
der in das Innere der oben genannten Druckanlage 12a geleitet
wird, reguliert werden kann.
Die Öldrucksteuerungsvorrichtung 20 besitzt einen
eingebauten Mikrocomputer, der mit einer Speichereinheit ausgestattet
ist; basierend auf den Erfassungssignalen aus den oben genannten
einzelnen Sensoren 15 bis 17 wird der Öldruck ermittelt, der
in das Innere der Öldruckkammer 21 der
oben genannten Druckanlage 12a geleitet wird. In dieser Speichereinheit
werden die 3 Variablen bestehend aus der Eingangsrotationsgeschwindigkeit
NI, des Eingangsdrehmoments TI und
dem Übersetzungsverhältnis e
(=NI/NO), das ein
Verhältnis
zwischen der Eingangsrotationsgeschwindigkeit NI und
der Ausgangsrotationsgeschwindigkeit NO ist,
zu Parametern, wobei die Kombinationen (Zellen) aus diesen Parametern
und dem oben genannten Öldruck
als Matrix gespeichert werden, die in der 3 dargestellt ist. Bei der in der 3 dargestellten Matrix bestehen
die oben genannte Eingangsrotationsgeschwindigkeit NI aus
12, das oben genannte Eingangsdrehmoment TI aus
14 und das oben genannte Übersetzungsverhältnis e
aus 15 Zellen, die jeweils eingeteilt insgesamt 2520 (12 × 14 × 15) Zellen
bilden. In diesen 2520 Zellen wird mit den Kombinationen aus der
Eingangsrotationsgeschwindigkeit NI, dem
Eingangsdrehmoment TI und dem Übersetzungsverhältnis e,
die unterschiedlich sind, der jeweilige geeignete Öldruck kombiniert.
Der mit den oben genannten Zellen kombinierte Öldruck wird unter Berücksichtigung
der Bedingungen, die einen stabilen und sicheren Betrieb des toroidförmigen stufenlosen Getriebes
wie zum Beispiel die minimale Druckkraft, die Sicherheitsrate und
der Traktionskoeffizient etc. beeinflussen, in Versuchen und durch
Berechnungen ermittelt.
Die
oben genannte Öldrucksteuerungsvorrichtung 20 ruft
basierend auf den Erfassungssignalen aus den oben genannten einzelnen
Sensoren 15 bis 17 aus den besagten 2520 Zellen
die Zellen auf, die mit dem Betriebszustand des toroidförmigen stufenlosen
Getriebes zu diesem Zeitpunkt übereinstimmen,
und liest den Öldruck
der aufgerufenen Zellen ab. Außerdem
wird der Öffnungsgrad
des nicht dargestellten Öldrucksteuerungsventils
reguliert, das zwischen der Öldruckkammer 21 und
der nicht dargestellten Öldruckquelle
angebracht ist und das den abgelesenen Öldruck in das Innere der Öldruckkammer 21 der
oben genannten Druckanlage 12a leiten soll. Als Öldrucksteuerungsventil
können
diverse Steuerungsventile wie zum Beispiel ein Servoventil oder
ein Proportionalsteuerungsventil etc. verwendet werden, die seit
jeher für
die Steuerung des Öldrucks eingesetzt
werden.
Bei
dem toroidförmigen
stufenlosen Getriebe des vorliegenden Beispiels wird die Druckkraft,
die von der oben genannten Druckanlage 12a erzeugt wird,
entsprechend den drei Variablen der Eingangsrotationsgeschwindigkeit
NI, des Eingangsdrehmoments TI und
des Übersetzungsverhältnisses
e reguliert. Daher kann die Druckkraft ungeachtet des Betriebszustands
des oben genannten toroidförmigen stufenlosen
Getriebes auf einen optimalen Wert eingestellt werden. Der Mikrocomputer,
der in der oben genannten Öldrucksteuerungsvorrichtung 20 eingebaut
ist, ruft entsprechend den Erfassungswerten aus den oben genannten
Sensoren 15 bis 17 die Zellen auf, die dem augenblicklichen
Betriebszustand entsprechen, liest den mit den besagten Zellen verbundenen Öldruck ab
und leitet ihn in das Innere der Öldruckkammer 21 der
oben genannten Druckanlage 12a. Folglich kann die Druckkraft,
die von der Druckanlage 12a erzeugt wird, stets auf einen
optimalen Wert oder auf einen diesem optimalen Wert sehr nahen Wert
eingestellt werden. Außerdem
wird der optimale Öldruck
aus den Erfassungswerten der oben genannten einzelnen Sensoren 15 bis 17 ermittelt,
so dass die Arbeit, mit der der Flächendruck der einzelnen Traktionsabschnitte
auf einen optimalen Wert eingestellt wird, schnell und reibungslos
durchgeführt werden
kann. Daraus resultiert, dass die Probleme, dass bei diesen einzelnen
Traktionsabschnitten kurzzeitig ein übermäßiger Schlupf (Bruttoschlupf)
erzeugt wird oder der Flächendruck
der einzelnen Traktionsabschnitte problematisch wird, verhindert
werden können,
so dass die Gewährleistung
einer hohen Lebensdauer und eines Getriebewirkungsgrads des oben
genannten toroidförmigen
stufenlosen Getriebes angestrebt werden kann.
Als
nächstes
wird in den 4 und 5 als zweites Beispiel der
Ausführungsgestalt
der vorliegenden Erfindung, das dem Anspruch 2 entspricht, der Fall
dargestellt, in dem die vorliegende Erfindung auf eine Testvorrichtung
für ein
toroidförmiges
stufenloses Getriebe angewendet wird. Bei dieser Testvorrichtung
sind zwischen dem ersten Dynamo 22 (Antriebsseite oder
Eingangsseite) und dem zweiten Dynamo 23 (Ansaugseite oder
Ausgabeseite/Abtriebsseite) das toroidförmige stufenlose Getriebe 24 und der
Drehmomentmesser 25 (genau in dieser Reihenfolge von dem
ersten Dynamo aus gesehen) zueinander geradlinig angeordnet. Mit
dem oben genannten zweiten Dynamo 23 ist ein Schwungrad 26 verbunden,
wobei mit der Ausgangsseite/Abtriebsseite des oben genannten toroidförmigen stufenlosen
Getriebes 24 eine Trägheitsmasse
verbunden ist, die auf das tatsächliche
Fahrzeug abgestimmt ist.
Unter
Verwendung einer solchen Testvorrichtung wird von dem oben genannten
ersten Dynamo 22 das Drehmoment geändert, welches das oben genannte
toroidförmige
stufenlose Getriebe 24 passiert; wenn aus der Rotationsgeschwindigkeit
an 2 Positionen, zwischen denen sich das toroidförmige stufenlose Getriebe 24 befindet,
die Änderungen
des Übersetzungsverhältnisses
des toroidförmigen
stufenlosen Getriebes 24 ermittelt werden, können Erkenntnisse über das
Verhalten des toroidförmigen stufenlosen
Getriebes 24 gegenüber
den Schwankungen im Drehmoment gesammelt werden.
In
dem Fall, dass mittels einer solchen Testvorrichtung das Verhalten
des oben genannten toroidförmigen
stufenlosen Getriebes 24 gegenüber den Veränderungen des Drehmoments beobachtet
wird, wird die Druckkraft, die von der hydraulischen Druckanlage 12a (siehe 1), die mit dem toroidförmigen stufenlosen
Getriebe zusammenhängt,
wie in dem beschriebenen Beispiel 1 reguliert. Aus diesem Grund
werden bei diesem Beispiel an der Eingangswelle 27, die
mit dem Antriebsabschnitt des oben genannten toroidförmigen stufenlosen
Getriebes 24 verbunden ist, ein Eingangsrotationssensor 15a zum Zwecke
der Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit der Eingangswelle 27 und
ein Drehmomentsensor 17a zum Zwecke der Erfassung des Drehmoments angebracht,
das von der Eingangswelle 27 übertragen wird. An der Ausgangswelle 28,
die mit dem Antriebsabschnitt des oben genannten toroidförmigen stufenlosen
Getriebes 24 verbunden ist, wird ein Ausgangsrotationssensor 16 zum
Zwecke der Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswelle 28 angebracht.
Die Erfassungssignale dieser Sensoren 15a bis 17a werden
in die Öldrucksteuerungsvorrichtung 20a eingegeben,
so dass die Öldruckeinheit 29 in
Kombination mit der Öldruckquelle
und dem Öldrucksteuerungsventil
gesteuert wird.
Bei
einer solch aufgebauten Testvorrichtung für ein toroidförmiges stufenloses
Getriebe aus diesem Beispiel wird im Zuge der Beobachtung des Verhaltens
des oben genannten toroidförmigen
stufenlosen Getriebes 24 basierend auf den Erfassungssignalen
aus den oben genannten einzelnen Sensoren 15a bis 17a die
Druckkraft, die von der oben genannten Druckanlage 12a erzeugt
wird, auf einen optimalen Wert gesteuert. Während der Versuche kann die Druckkraft
auf diesem optimalen Wert gehalten werden; außerdem wird verhindert, dass
bei dem oben genannten toroidförmigen
stufenlosen Getriebe 24 Unregelmäßigkeiten in der Synchronizität oder instabile
Bewegungen auftreten. Daraus resultieren Testergebnisse mit einer
hohen Zuverlässigkeit.
Bei
einer manuellen Regulierung der oben genannten Druckkraft wurde
im Zuge der Änderung der
Testbedingungen noch vor dieser Änderung
die Druckkraft auf einen höheren
Wert eingestellt; nach Änderung
der Testbedingungen kehrt die Druckkraft auf den optimalen Wert
zurück.
Wenn eine solche Einstellung erfolgt, besteht die Möglichkeit,
dass durch die Hysteresis basierend auf den Unterschieden in der
Stützrigidität der einzelnen
Abschnitte sich vor und nach der Änderung der Testbedingungen
der Zustand der einzelnen Abschnitte verändert, dass Unregelmäßigkeiten
in der Synchronizität
auftreten und dass die Zuverlässigkeit
der Testergebnisse Einbußen
erleidet. Wenn aber demgegenüber
die Steuerung gemäß des Beispiels
erfolgt, wird die Druckkraft, die von der oben genannten Druckanlage 12a erzeugt
wird, auf einem optimalen Wert gehalten. Dadurch können das
Auftreten von Unregelmäßigkeiten in
der Synchronizität
verhindert und zuverlässige Testergebnisse
gewährleistet
werden.
Bei
den oben beschriebenen Beispielen 1 und 2 werden die Werte des Drehmoments,
der das toroidförmige
stufenlose Getriebe passiert, mittels der Drehmomentsensoren 17, 17a gemessen,
die an der Antriebsachse 11 und der Eingangswelle 27 installiert
sind. Demgegenüber
kann das oben genannte Drehmoment mit Hilfe des Öldrucks zwischen den Öldruckkammern 14a, 14b,
die ein Paar bilden und jeweils als ein Paar an den Aktuatoren 9, 9 vorhanden
sind, durch die die Position der oben genannten einzelnen Lagerzapfen 7, 7 in
Axialrichtung der oben genannten Drehzapfen 8, 8 verändert wird,
ermittelt werden. Wie vorstehend beschrieben ist die Differenz der
Druckkraft zwischen den Öldruckkammern 14a, 14b,
die in Paar bilden und zwischen denen sich die Kolben 13, 13 befinden,
in den oben genannten einzelnen Aktuatoren 9, 9 proportional
zu dem oben genannten Drehmoment. Das Drehmoment T kann durch die
Formel bestehend aus der Druckfläche
A der oben genannten einzelnen Kolben 13, 13,
dem Öldruck
PH der Öldruckkammer
an der Hochdruckseite und dem Öldruck
PL der Öldruckkammer
an der Niedrigdruckseite ermittelt werden: T ∝ 2Ft = (PH – PL) A. Da der Öldruck in den oben genannten Öldruckkammern 14a, 14b mittels
der einfachen Öldrucksensoren
leicht ermittelt werden kann, muss der Aufbau zum Zwecke der Messung
des Drehmoments nicht beschrieben werden. Wie die 2 veranschaulicht, werden die Unterschiede
in der Druckkraft zwischen den oben genannten einzelnen Öldruckkammern 14a, 14b mittels
des Druckkraftsensors 31 erfasst; gleichzeitig wird das
oben genannte Drehmoment T mittels der Rechenanlage 32 ermittelt,
wobei dann das ermittelte Drehmoment T in die vorgenannte Öldrucksteuerungsvorrichtung 20 eingegeben wird.
Die
vorliegende Erfindung wird mit dem beschriebenen Aufbau verwendet,
so dass ein kleinformatiges toroidförmiges stufenloses Getriebe
realisiert werden kann, das sowohl einen ausgezeichneten Getriebewirkungsgrad
als auch eine hervorragende Lebensdauer aufweist. Bei einer Anwendung bei
einer Testvorrichtung für
ein solches toroidförmiges
stufenloses Getriebe können
im Zuge der Änderungen
der Testbedingungen Unregelmäßigkeiten
in der Synchronizität
oder das Auftreten von instabilen Bewegungen etc. verhindert werden,
die die Zuverlässigkeit
der Testergebnisse beeinträchtigen.