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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Variatorbauteils eines stufenlosen Kraftfahrzeuggetriebes, sowie
ein Variatorbauteil des stufenlosen Getriebes.
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Technischer Hintergrund
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Normalerweise
weist eine Eingangsscheibe eines stufenlosen Getriebes des Torustyps
eine Kugelumlaufspindel auf, die zwischen der Eingangsscheibe und
einer Eingangswelle angeordnet ist, auf welche von einer Brennkraftmaschine
Drehung übertragen
wird. Die Eingangsscheibe kann sich synchron mit der Eingangswelle
drehen, und kann in Axialrichtung der Eingangswelle bewegt wird.
Die Kugelumlaufspindel wird durch Anordnen von Kugelumlaufspindelnuten,
die so in der Eingangswelle vorgesehen sind, dass sie Kugelumlaufspindelnuten
gegenüberliegen,
die in der Eingangsscheibe vorgesehen sind, und das Aufnehmen von
Kugeln zwischen den einander gegenüberliegenden Kugelumlaufspindelnuten
gebildet, wodurch die Eingangsscheibe im Eingriff mit der Eingangswelle
steht.
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Wie
voranstehend geschildert, wird die Eingangsscheibe über die
Kugelumlaufspindelnuten angetrieben, die in einem inneren Radialbereich
der Eingangsscheibe vorgesehen sind, und sich um das Zentrum der
Kugelumlaufspindelnutabschnitte drehen. Daher müssen eine torusförmige Oberfläche und
eine Nockenoberfläche,
welche die Funktionsoberflächen
der Eingangsscheibe darstellen, sehr genau koaxial zueinander in
Bezug auf die Kugelumlaufspindelnuten hergestellt werden, die als
Bezugsgröße für die Drehung
dienen. Wenn die koaxiale Beziehung zwischen den Funktionsoberflächen und
den Kugelumlaufspindelnuten unzureichend ist, wird der Kontakt der
torusförmigen
Oberfläche
mit einer Antriebsrolle, welche Drehmoment überträgt, instabil, oder wird die
sich in der Nockenoberfläche
entwickelnde Andruckkraft instabil.
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Bei
der Herstellung der Eingangsscheibe wird ein Rohling über Warmumformen
in eine solche Form umgeformt, bei welcher eine Endbearbeitungsabmessung
mit einer Herstellungstoleranz vorhanden ist. Bei dem Rohling wird
dann ein Schneidvorgang durchgeführt,
wodurch der Rohling in eine Form bearbeitet wird, die eine optimale
Toleranz aufweist, die unter Berücksichtigung
der Formänderung
bei der Wärmebehandlung
festgelegt wird. Insbesondere in einem solchen Fall, in welchem
bei einem Bauteil Kugelumlaufspindelnuten in dessen inneren Radiusbereich
hergestellt werden, werden die Form und die Abmessungen des inneren
Radiusbereiches durch Räumen
hergestellt.
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Nachdem
der Rohling, mit dem eine Schneidbearbeitung durchgeführt wurde,
wärmebehandelt
und dann abgekühlt
wurde, wird die Endbearbeitung der Kugelumlaufspindelnuten durchgeführt. Ein
Verfahren zum Einspannen einer äußeren, radialen
Oberfläche
des Rohlings als Bezugsgröße für die Bearbeitung
und das Schleifen der Kugelumlaufspindeln einzeln nacheinander ist
als Endbearbeitungsverfahren bekannt (vgl. beispielsweise
JP-A-2000-233367 ).
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Zusätzlich zu
diesem Schleifverfahren ist auch ein Verfahren zur Endbearbeitung
der Kugelumlaufspindelnuten unter Verwendung eines harten Räumwerkzeugs
bekannt (vgl. beispielsweise die
US-Patente
6,071,210 und
6,637,107 ).
Bei dem
US-Patent Nr. 6,637,107 wird
eine Funktionsoberfläche,
beispielsweise eine torusförmige
Oberfläche oder
eine Nockenoberfläche
durch Schleifen oder Drehen endbearbeitet, während die endbearbeiteten Kugelumlaufspindelnuten
als Bearbeitungsbezugsgröße eingesetzt
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei
dem Endbearbeitungsverfahren, das in der
JP-A-2000-233367 beschrieben
wird, muss dann, wenn die Kugelumlaufspindelnuten geschliffen werden,
ein Schleifstein zum Einsatz in einer Kugelumlaufspindelnut solche
Abmessungen haben, dass der Schleifstein in den Bereich des inneren
Radius des Bauteils eindringt. Daher wird der Schleifstein relativ
klein. Aus diesem Grund weist der Schleifstein eine geringe Steifigkeit
auf, und führt
zu einem niedrigen Bearbeitungswirkungsgrad. Darüber hinaus werden die Kugelumlaufspindelnuten
einzeln nacheinander hergestellt, was die Bearbeitungszeit verlängert, und
die Betriebskosten erhöht.
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Im
Falle jenes Verfahrens, das im
US-Patent Nr.
6,637,107 beschrieben wird, müssen bei einem Vorgang zur
Endbearbeitung von Funktionsoberflächen der torusförmigen Oberflächen die
Kugelumlaufspindelnuten als Bezugsgröße für die Bearbeitung durch Einspannen
gehaltert werden. Daher kann der Fall auftreten, dass die Kugelumlaufspindelnuten
infolge des Fressens von Fremdkörpern
reißen,
wodurch die Kugelumlaufspindelnuten fehlerhaft werden. Darüber hinaus
erfordert eine Spannmaschine zum Einspannen der Kugelumlaufspindelnuten
eine spezielle Konstruktion und eine spezielle Herstellung, was
mit einer Erhöhung
der Kosten für die
Ausrüstung
und der Bearbeitungskosten einhergeht.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
Verfahrens zur Herstellung eines Variatorbauteils eines stufenlosen
Getriebes, das eine Verringerung der Herstellungskosten ermöglicht,
jedoch eine genaue, koaxiale Beziehung zwischen zylindrischen Abschnitten
des Bereiches eines inneren Radius, von Kugelumlaufspindelnuten, und
Funktionsoberflächen
ermöglicht,
und eine Bearbeitung von Funktionsoberflächen, ohne dass Kugelumlaufspindelnuten
beschädigt
werden, und ein Variatorbauteil des stufenlosen Getriebes zur Verfügung stellt.
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Das
voranstehende Ziel wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines
Variatorbauteils eines stufenlosen Getriebes nach Anspruch 1 und
durch ein Variatorbauteil eines stufenlosen Getriebes nach Anspruch
3 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Bei
dem Verfahren zur Herstellung eines Variatorbauteils eines stufenlosen
Getriebes und des Variatorbauteils des stufenlosen Getriebes, die
beide die vorliegende Erfindung betreffen, werden die zylindrischen
Abschnitte und die Kugelumlaufspindelnuten gleichzeitig unter Verwendung
des harten Räumwerkzeugs
endbearbeitet, wodurch die Herstellungskosten niedrig werden. Weiterhin
werden die Funktionsoberflächen,
die auf den Seitenoberflächen
des Variatorbauteils vorgesehen sind, endbearbeitet, während die
zylindrischen Abschnitte, die exakt koaxial in Bezug auf die Kugelumlaufspindelnuten
angeordnet sind, als Bearbeitungsbezugsgröße eingesetzt werden. Daher
können
die Funktionsoberflächen
endbearbeitet werden, ohne eine Beschädigung bei den Kugelumlaufspindelnuten
hervorzurufen.
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Weiterhin
ist der Ausnehmungsabschnitt, bei dem kein Endbearbeitungsvorgang
durchgeführt wird,
der mit dem harten Räumwerkzeug
erfolgt, zumindest in einem Abschnitt der zylindrischen Abschnitte
vorgesehen. Daher können
Klopfschwingungen verhindert werden, die anderenfalls während eines
Endbearbeitungsvorgangs hervorgerufen würden, der unter Verwendung
des harten Räumwerkzeugs
erfolgt, sowie eine Abnahme der Oberflächenrauhigkeit des Variatorbauteils
und der Lebensdauer des Schneidwerkzeugs, die anderenfalls durch
Klopfschwingungen hervorgerufen werden könnten. Hierdurch kann eine
Kostenverringerung erreicht werden. Der Ausnehmungsabschnitt kann
in einem Abschnitt jedes der zylindrischen Abschnitte (also einer
Ausnehmungsnut bei einer Ausführungsform)
vorgesehen sein, oder es können
sämtliche
zylindrischen Abschnitte als Ausnehmungsabschnitt ausgebildet sein (also
als ein zweiter zylindrischer Abschnitt bei der Ausführungsform).
Wenn die gesamte Oberfläche
einiger von mehreren zylindrischen Abschnitten ein Ausnehmungsabschnitt
ist, der nicht von dem harten Räumwerkzeug
endbearbeitet wird, werden die übrigen
zylindrischen Abschnitte mit dem harten Räumwerkzeug endbearbeitet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird noch besser unter Bezugnahme aus den
beigefügten
Zeichnungen verständlich:
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die ein stufenloses Getriebe
des Torustyps mit zwei Hohlräumen
zeigt, das mit Eingangsscheiben versehen ist, welche Variatorbauteile
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind;
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2 zeigt die Eingangsscheibe des stufenlosen
Getriebes des Torustyps, wobei 2A eine Vorderansicht
der Eingangsscheibe ist, und 2B eine
Querschnittsansicht von dieser;
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Hauptabschnitts, wobei ein Innendurchmesserabschnitt der Eingangsscheibe
gezeigt ist;
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht
einer Kugelumlaufspindel, welche die Toleranz zeigt, die bei dem
Endbearbeitungvorgang eingesetzt werden soll;
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5A und 5B sind
Ansichten, die Endbearbeitungsvorgänge unter Verwendung eines
harten Räumwerkzeugs
zeigen;
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6A und 6B sind
Ansichten, die Vorgänge
zur Bearbeitung einer torusförmigen
Oberfläche
zeigen, wobei ein Innenradiusabschnitt als Bezugsgröße für die Bearbeitung
eingesetzt wird;
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7 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Hauptabschnitts, wobei ein Innenradiusabschnitt eines Variatorbauteils
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt ist; und
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8 ist eine vergrößerte Perspektivansicht, die
eine Ausnehmungsnut zeigt, die in einem Innenradiusabschnitt eines Variatorabschnitts
gemäß einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorhanden ist.
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9A und 9B sind
eine Aufsicht bzw. eine Querschnittsansicht einer Riemenscheibe
eines stufenlosen Getriebes des Riementyps gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines Variatorbauteils eines stufenlosen
Getriebes und ein Variatorbauteil eines stufenlosen Getriebes, die
beide eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betreffen, werden im Einzelnen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die ein stufenloses Getriebe
des Torustyps mit zwei Hohlräumen
zeigt, das eine Eingangsscheibe aufweist, die ein Variatorbauteil
gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt. 2 zeigt die Eingangsscheibe
des torusförmigen,
stufenlosen Getriebes, wobei 2A eine
Vorderansicht der Eingangsscheibe ist, und 2B eine
entsprechende Abschnittsansicht. 3 ist eine
vergrößerte Ansicht des
Hauptabschnitts, in welcher ein Innenradiusbereich der Eingangsscheibe
dargestellt ist. 4 ist eine vergrößerte Ansicht
eines Kugelumlaufspindelschlitzes, die eine Schneidtoleranz zeigt,
die eingesetzt werden soll, wenn ein Endbearbeitungsvorgang unter
Verwendung eines harten Räumwerkzeuges durchgeführt werden
soll. Die 5A, 5B sind Ansichten,
welche Endbearbeitungsvorgänge
zeigen, die mit dem harten Räumwerkzeug
ausgeführt werden.
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In 1 weist
ein Variator 11 eines stufenlosen Getriebes 10 des
Torustyps einen ersten Hohlraum 13 und einen zweiten Hohlraum 14 auf,
die um eine Eingangswelle 12 herum vorgesehen sind, die sich
synchron mit einer Antriebsquelle dreht, beispielsweise der Brennkraftmaschine.
Der erste Hohlraum 13 weist eine Eingangsscheibe 15a auf,
eine Ausgangsscheibe 16a, und ein Paar von Antriebsrollen 17,
die drehbar sandwichartig zwischen der Eingangsscheibe 15a und
der Ausgangsscheibe 16a eingeschlossen sind. Der zweite
Hohlraum 14 weist eine Eingangsscheibe 15b auf,
eine Ausgangsscheibe 16b, und ein Paar von Antriebsrollen 17,
die sandwichartig zwischen der Eingangsscheibe 15b und
der Ausgangsscheibe 16b eingeschlossen sind.
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Eine
torusförmige
Oberfläche 18,
die als Funktionsoberfläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient, ist an jeweiligen Innenoberflächen der Eingangsscheiben 15a, 15b vorgesehen,
und die torusförmige
Oberfläche 18 ist
als kreisbogenförmiges Profil
ausgebildet, das im Querschnitt konkav ist. Eine torusförmige Oberfläche 19,
die mit einem kreisbogenförmigen,
im Querschnitt konkaven Querschnittsprofil ausgeformt ist, ist auf
jeweiligen Innenoberflächen
der Ausgangsscheiben 16a, 16b vorgesehen. Eine
Außenumfangsoberfläche jeder
Antriebsrolle 17 ist als kugelförmig-konvexe Oberfläche ausgebildet.
Die kugelförmig-konvexen
Oberflächen der
Antriebsrollen kommen in Kontakt mit den torusförmigen Oberflächen 18, 19,
die in jeder der Eingangsscheiben 15a, 15b und
der Ausgangsscheiben 16a, 16b vorgesehen sind.
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Jede
der Antriebsrollen 17 ist drehbar um eine Verschiebungswelle 21 herum
gehaltert, die wiederum durch einen Zapfen 20 gehaltert
ist, und auf einer Innenoberflächenseite
des Zapfens 20 über Antriebsrollenlager 22 angeordnet
ist. Der Zapfen 20 kann sich um eine entsprechende Zapfenwelle 23 verschwenken,
wodurch ein Kippwinkel der Verschiebungswelle 21 eingestellt
wird. Positionen, an denen die Antriebsrolle 17 in Kontakt
mit der jeweiligen torusförmigen
Oberfläche 18, 19 gelangt,
werden daher entsprechend dem Kippwinkel der Verschiebungswelle 21 geändert.
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Die
Eingangsscheiben 15a, 15b sind so an der Eingangswelle 12 angebracht,
dass sie sich in Axialrichtung der Eingangswelle 12 bewegen
können,
jedoch in Bezug auf die Eingangswelle 12 drehfest über Kugelumlaufspindeln 24, 25 festgesetzt sind,
und sich zusammen mit der Eingangswelle 12 drehen. Die
Eingangswelle 12 ist drehbar mit einer Antriebswelle 26 gekuppelt,
die über
Lager 27 durch eine Antriebsquelle wie beispielsweise die
Brennkraftmaschine gedreht wird.
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Die
Ausgangsscheiben 16a, 16b sind zwischen den Eingangsscheiben 15a, 15b angeordnet. Die
Ausgangsscheiben 16a, 16b werden durch die Eingangswelle 12 drehbeweglich über Lager 28 gehaltert.
Die Ausgangsscheiben 16a, 16b sind miteinander über ein
Kupplungsteil 29 gekuppelt, und drehen sich synchron. Das
Kupplungsteil 29 ist mit einem Ausgangszahnrad 30 versehen,
und das Ausgangszahnrad 30 dreht sich zusammen mit einer Ausgangswelle
(nicht gezeigt).
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Eine
ringförmige
Scheibenfeder 31 ist als federelastisches Teil an der Rückseite
der Eingangsscheibe 15b angeordnet. Die Scheibenfeder drückt in Art
gegen die Rückseite
der Eingangsscheibe 15b mit einer vorbestimmten Kraft,
wodurch eine Andruckkraft (Vorspannung) im Zustand ohne Belastung
ausgeübt
wird, was dazu führt,
dass die Eingangsscheiben 15a, 15b und die Ausgangsscheiben 16a, 16b sandwichartig
die Antriebsrollen 17 einschließen.
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Ein
Belastungsnockenmechanismus 40, der als Andruckmechanismus
dient, ist an der Rückseite der
Eingangsscheibe 15a vorgesehen. Der Belastungsnockenmechanismus 40 weist
eine Nockenscheibe 41 und eine Rolle 42 auf. Die
Nockenscheibe 41 ist drehbar auf der Eingangswelle 12 über ein
Kugellager 43 gehaltert. Nockenoberflächen 44, 45 sind aufeinander
gegenüberliegenden
Oberflächen
der Nockenscheibe 41 bzw. der Eingangsscheibe 15a vorgesehen.
Die Rolle 42 ist sandwichartig zwischen den Nockenoberflächen 44, 45 angeordnet.
Die Nockenoberfläche 45 der
Eingangsscheibe 15a bildet eine Funktionsoberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Wenn
die Antriebswelle 26 sich dreht, während die Rolle 42 sandwichartig
zwischen den Nockenoberflächen 44, 45 eingeschlossen
ist, dreht sich die Nockenscheibe 41, wodurch die Eingangsscheibe 15a zur
Ausgangsscheibe 16a hin gedrückt wird, und sich die Eingangsscheibe 15a zusammen mit
der Nockenscheibe 41 dreht. Eine Reaktionskraft, die auf
die Nockenscheibe 41 einwirkt, wird an die Eingangswelle 12 über das
Kugellager 43 angelegt. Daher wird die Eingangsscheibe 15b zur
Ausgangsscheibe 16b hin gedrückt. Die Eingangsscheiben 15a, 15b werden
mit Hilfe der Drehkraft der Brennkraftmaschine gedreht, die von
der Antriebswelle 26 auf die Nockenscheibe 41 übertragen
wird. Hierdurch wird Drehung der Eingangsscheiben 15a, 15b auf
die Ausgangsscheiben 16a, 16b über die Antriebsrollen 17 übertragen,
wodurch das Ausgangszahnrad 30 gedreht wird. Durch Änderung
der Kippwinkel der Antriebsrollen 17 ändern die Antriebsrollen 17 die
Positionen, an welchen die Eingangsscheiben 15a, 15b in Kontakt
mit den Ausgangsscheiben 16a, 16b gelangen. Ein
gewünschtes
Drehuntersetzungsverhältnis (also
eine Getriebeuntersetzung) wirkt stufenlos zwischen der Eingangswelle 14 und
der Ausgangswelle ein.
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Wie
in 2 gezeigt, weist die Eingangsscheibe 15a auf
ihrer einen Seite die torusförmige Oberfläche 18 auf,
die als Funktionsoberfläche
gemäß der vorliegenden
Erfindung wirkt, und weist auf ihrer anderen Seite die Nockenoberfläche 45 des
Belastungsnockenmechanismus auf, die als Funktionsoberfläche gemäß der vorliegenden
Erfindung wirkt. Kugelumlaufspindelnuten 51 und zylindrische
Abschnitte 52 sind abwechselnd entlang der Umfangsrichtung
eines inneren radialen Schnitts 50 der Eingangsscheibe 15a vorgesehen
(siehe 3). Jede der Kugelumlaufspindelnuten 51 bildet
die Kugelumlaufspindel 24, und weist eine Kreisbogenlänge L1 auf,
und der zylindrische Abschnitt 52 weist eine Kreisbogenlänge L und
einen Radius "d" auf.
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Mehrere
Kugelumlaufspindelnuten 51 (sechs Schlitze bei der Ausführungsform)
sind so in Axialrichtung vorgesehen, dass sie Kugelumlaufspindelnuten 53 (siehe 1)
gegenüberliegen,
die in der Außenumfangsoberfläche der
Eingangswelle 12 vorgesehen sind. Mehrere Kugeln 54 sind
zwischen den einander gegenüberliegenden
Kugelumlaufspindelnuten aufgenommen, wodurch Kugelumlaufspindeln zwischen
der Eingangswelle 12 und der Eingangsscheibe 15a ausgebildet
werden. Die wesentliche Anforderung an die Kugelumlaufspindelnut 51 besteht
darin, dass mehrere Kugelumlaufspindelnuten 51 vorgesehen
sind. Zwei bis sechs Kugelumlaufspindelnuten sind vorzuziehen. Das
Querschnittsprofil der Kugelumlaufspindelnut 51 kann auch
die Form eines Spitzbogens oder eines einzelnen Kreisbogens annehmen.
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Die
Eingangsscheibe 15a, die ein Variatorbauteil gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, wird in eine Form/Seite P dadurch ausgeformt,
dass vor einer Wärmebehandlung
ein Formgegenstand in Form eines Rohlings, der eine Bearbeitungstoleranz aufweist,
durch Räumen
bearbeitet wird, wobei eine geeignete Schneidtoleranz, die durch
die Endbearbeitung aufgehoben werden soll, bei den Kugelumlaufspindelnuten
und den zylindrischen Abschnitten eingesetzt wird. Im einzelnen
wird, wie in 4 gezeigt, die Toleranz des
inneren, radialen Abschnitts 50 der Eingangsscheibe 15a auf
eine Form/Größe P eingestellt.
Die Form/Größe P wird
dadurch festgelegt, dass zu einer Form P', die durch Endbearbeitung unter Verwendung
des harten Räumwerkzeugs erzielt
wird, eine Schneidtoleranz A am Boden der Kugelumlaufspindelnut 51 hinzu
addiert wird, eine Schneidtoleranz B auf einem Schulterabschnitt
der Kugelumlaufspindelnut 51, und eine Schneidtoleranz C
auf dem zylindrischen Abschnitt 52.
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Nachdem
die Eingangsscheibe 15a durch ein Verfahren wie beispielsweise
Wärmebehandlung oder
dergleichen gehärtet
wurde, wird eine große Endoberfläche 55 der
Eingangsscheibe 15a an einer Bearbeitungsbezugsgröße F angeordnet,
wie dies in 5A gezeigt ist. Dann wird der
innere, radiale Abschnitt 50 mit Hilfe eines harten Räumwerkzeugs 60 endbearbeitet.
Der Außenumfang
des harten Räumwerkzeuges 60 wird
auf eine Abmessung zur Endbearbeitung des inneren Radiusabschnitts 50 eingestellt,
und das harte Räumwerkzeug 60 wird
ausreichend härter
ausgebildet als die Eingangsscheibe 15a. Das harte Räumwerkzeug 60 liegt
bei einem Endbearbeitungsvorgang der Eingangsscheibe 15a gegenüber, und
ragt durch den inneren Radiusabschnitt 50 der Eingangsscheibe 15a hindurch,
und führt
dort eine Schneidbearbeitung durch, bei einer vorbestimmten relativen
Schneidgeschwindigkeit V. Bei dem harten Räumwerkzeug 60 sind
ein Schneidzahn zur Bearbeitung einer Kugelumlaufspindelnut und
ein Schneidzahn zur Bearbeitung eines zylindrischen Abschnitts einstückig vorgesehen.
Die zylindrische Abschnitte 52 und die Kugelumlaufspindelnuten 51 werden
gleichzeitig durch einen Schneidvorgang endbearbeitet. Die relative
Schneidgeschwindigkeit V wird aus Versuchen ermittelt, unter Berücksichtigung
der Form und des Materials des harten Räumwerkzeugs, und der Härte und
des Materials der Eingangsscheibe, die das Werkstück bildet.
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Daher
wird der innere, radiale Abschnitt 50, der sehr genau koaxial
ausgebildet ist, durch gleichzeitige Endbearbeitung der zylindrischen
Abschnitte 52 und der Kugelumlaufspindelnuten 51 unter
Verwendung des harten Räumwerkzeuges 60 hergestellt.
Dann werden die torusförmige
Oberfläche 18 und
die Nockenoberfläche 45,
welche die Funktionsoberflächen
bilden, durch Drehen oder Schleifen fertiggestellt, wobei der zylindrische
Abschnitt 52 die Bezugsgröße für die Bearbeitung bildet.
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Wenn
beispielsweise die torusförmige
Oberfläche 18 endbearbeitet
wird, wird der zylindrische Abschnitt 52 dadurch zentriert
und eingespannt, dass eine Innendurchmesser-Spannzange 63 vorgesehen wird,
die an einer Hauptwelle 62 einer Schleifmaschine 61 angebracht
ist, wie dies in 6A gezeigt ist. Die torusförmige Oberfläche 18 wird
mit Hilfe eines Schleifsteins 65 zum Schleifen einer torusförmigen Oberfläche gedreht,
während
die Rückseite
der Eingangsscheibe 15a gegen eine Bezugs-Beilagscheibe 64 anstößt. Wenn
zum Zeitpunkt des Schleifvorgangs der Schleifwiderstand groß ist, können darüber hinaus
mehrere schwebende Außendurchmesser-Spannvorrichtungen 66 an
mehreren Orten am Außendurchmesserabschnitt
der Eingangsscheibe 15a vorgesehen sein, wie dies in 6B gezeigt
ist, und hierdurch die Spannkraft der Innendurchmesser-Spannzange 63 unterstützen. Selbst
in diesem Fall wird der Innendurchmesserabschnitt 52 als
Bearbeitungsbezugsgröße genommen,
und erzeugt die schwebende Außendurchmesser-Spannvorrichtung 66 nur
eine Spannkraft.
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Wenn
die Eingangsscheibe 15b bearbeitet wird, die an ihrer Rückseite
keine Nockenoberfläche aufweist,
wird mit der Eingangsscheibe 15b ein Räumvorgang durchgeführt, so
dass der Innendurchmesserabschnitt der Eingangsscheibe 15b zu
einer Form/Abmessung bearbeitet wird, bei der eine geeignete Schneidtoleranz
vorhanden ist, und dann durch Wärmebehandlung
gehärtet
wird, wie im Falle der Eingangsscheibe 15a. Wie in 5B gezeigt,
werden die zylindrischen Abschnitte 52 und die Kugelumlaufspindelnuten 51 gleichzeitig
bei der vorbestimmten, relativen Schneidgeschwindigkeit V bearbeitet,
unter Einsatz des harten Räumwerkzeugs 60, während die
große
Endoberfläche 55 auf
die Bearbeitungsbezugsgröße F aufgesetzt
wird. Dann wird, wie in den 6A, 6B gezeigt,
die torusförmige Oberfläche 19,
die als Funktionsoberfläche
dient, durch Drehen und Schleifen endbearbeitet, während die
zylindrischen Abschnitte 52 als Bezugsgrößen für die Bearbeitung
dienen.
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Bei
dem Endbearbeitungsvorgang, der von dem harten Räumwerkzeug 60 durchgeführt wird, werden
die großen
Endoberflächen 55 der
Eingangsscheiben 15a, 15b auf der Bearbeitungsbezugsgröße F angeordnet,
und wird das harte Räumwerkzeug 60 in
die Eingangsscheiben von deren kleinen Endoberflächen aus eingeführt. Alternativ
können
kleine Endoberflächen 56 der
Eingangsscheiben 15a, 15b auf die Bearbeitungsbezugsgröße F aufgelegt
werden, und kann das harte Räumwerkzeug 60 in
die großen
Endoberflächen
der Eingangsscheiben 15a, 15b eingeführt werden,
wodurch die torusförmigen Oberflächen 19 endbearbeitet
werden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
werden die zylindrischen Abschnitte 52 und die Kugelumlaufspindelnuten 51 gleichzeitig
unter Verwendung des harten Räumwerkzeuges 60 bearbeitet, das
einen Schneidzahn für
einen zylindrischen Abschnitt und einen Schneidzahn für eine Kugelumlaufspindel
aufweist. Dies führt
dazu, dass die Exaktheit der Koaxialität des harten Räumwerkzeugs 60 auf
die Eingangsscheiben 15a, 15b übertragen wird, welche Variatorbauteile
darstellen. Die zylindrischen Abschnitte 52 und die Kugelumlaufspindelnuten 51,
die beide zu jeder Scheibe gehören,
können
daher sehr genau koaxial bearbeitet werden.
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Im
einzelnen wird, wenn das harte Räumwerkzeug 60 hergestellt
wird, ein einziger Bereich als eine Bearbeitungsbezugsgröße verwendet,
die zur Herstellung eines Schneidzahns für einen zylindrischen Abschnitt
und eine Schneidzahns für
eine Kugelumlaufspindelnut eingesetzt werden soll. Die jeweiligen
Schneidzähne
des harten Räumwerkzeuges 60 sind
daher äußerst exakt
koaxial angeordnet. Die Koaxialität der Variatorbauteile, auf
welche die Koaxialität
des harten Räumwerkzeugs 60 durch
Endbearbeitung übertragen
wird, wird daher hervorragend.
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Da
das harte Räumwerkzeug 60 zur
Endbearbeitung eingesetzt wird, können mehrere Kugelumlaufspindelnuten
gleichzeitig bearbeitet werden, wodurch die Bearbeitungszeit verkürzt wird,
verglichen mit der Zeit, die für
einen herkömmlichen
Schleifvorgang benötigt
wird, wodurch die Bearbeitungskosten sinken.
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Wenn
die Funktionsoberflächen,
also die torusförmigen
Oberflächen
und die Nockenoberflächen,
bearbeitet werden, werden die zylindrischen Abschnitte, die koaxial
zu den Kugelumlaufspindelnuten bearbeitet wurden, eingespannt. Daher kann das
Auftreten von Fehlern und dergleichen in den Kugelumlaufspindelnuten
verhindert werden, die anderenfalls hervorgerufen würden, wenn
Fremdkörper bei
dem herkömmlichen
Verfahren fressen, bei welchem die Kugelumlaufspindelnuten eingespannt
werden. Darüber
hinaus ist es nicht erforderlich, die Kugelumlaufspindelnuten einzuspannen.
Daher ist keine spezielle Spanneinrichtung erforderlich, wodurch die
Kosten für
die Ausrüstung
zur Bearbeitung sinken. Dies wiederum ermöglicht eine Verringerung der Bearbeitungskosten.
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Als
nächstes
wird ein Verfahren zur Herstellung eines Variatorbauteils eines
stufenlosen Getriebes und eines Variatorbauteils eines stufenlosen
Getriebes, die beide eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung betreffen, unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Hauptabschnitts, wobei ein innerer Radialabschnitt einer Eingangsscheibe
dargestellt ist, die das Variatorbauteil gemäß der vorliegenden Erfindung
bildet.
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Mehrere
in Axialrichtung verlaufende Kugelumlaufspindelnuten 82 (sechs
Schlitze bei der vorliegenden Ausführungsform) und zylindrische
Abschnitte 83 sind abwechselnd entlang der Umfangsrichtung
eines inneren Radialabschnitts 81 einer Eingangsscheibe 80 vorgesehen,
die in 7 gezeigt ist. Der zylindrische Abschnitt 83 weist
einen ersten, zylindrischen Abschnitt 84 mit einem Radius
RA auf, der durch das harte Räumwerkzeug 60 endbearbeitet
werden soll, und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 85 mit
einem Radius RB, der größer ist
als der Radius RA und nicht durch das harte Räumwerkzeug 60 endbearbeitet
wird, und auch als Ausnehmungsabschnitt dient. Der erste zylindrische
Abschnitt 84 und der zweite zylindrische Abschnitt 85 sind
abwechselnd in Umfangsrichtung vorgesehen, wobei die Kugelumlaufspindelnut 82 als
Grenze zwischen den ersten zylindrischen Abschnitten 84 und
den zweiten zylindrischen Abschnitten 85 dient. Die zweiten
zylindrischen Abschnitte 85 werden durch Räumen vor
der Wärmebehandlung
hergestellt, und verringern den Schneidwiderstand, der anderenfalls durch
einen Endbearbeitungsvorgang hervorgerufen würde, der durch das harte Räumwerkzeug
durchgeführt
wird. Wenn die Funktionsoberflächen,
beispielsweise die torusförmigen
Oberflächen,
bearbeitet werden, nachdem die Kugelumlaufspindelnuten 82 und die
ersten zylindrischen Abschnitte 84 endbearbeitet wurden,
wird ein Schneid- oder Schleifvorgang durchgeführt, während die ersten zylindrische
Abschnitte 84, die durch das harte Räumwerkzeug 60 endbearbeitet
wurden, als Bezugsgröße für die Bearbeitung
dienen.
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Bei
dieser Anordnung ist der zweite zylindrische Abschnitt 85,
der nicht durch das harte Räumwerkzeug 60 endbearbeitet
wird, in einem Teil des zylindrischen Abschnitts 83 vorgesehen.
Daher kann der Schneidwiderstand verringert werden, der während des
Endbearbeitungsvorgang auftritt, und können Klopfschwingungen und
dergleichen, die anderenfalls durch den Endbearbeitungsvorgang hervorgerufen
würden,
verhindert werden.
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Die
Eingangsscheibe 80, die mit dem harten Räumwerkzeug 60 endbearbeitet
werden soll, wird durch Wärmebehandlung
gehärtet,
so dass der sich ergebende Schneidwiderstand größer wird als jener, der beim
Schneiden der ungehärteten
Eingangsscheibe 80 vor der Wärmebehandlung auftritt. Daher ist
es wahrscheinlich, dass der Variator Klopfschwingungen zum Zeitpunkt
des Endbearbeitungsvorgangs hervorruft. Der Schneidwiderstand hängt von der
zu schneidenden Umfangslänge
ab, also von der gesamten Außenumfangslänge der
zylindrischen Abschnitte und jener der Kugelumlaufspindelnuten bei der vorliegenden
Ausführungsform.
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl an zylindrischen
Abschnitten 83, die durch das harte Räumwerkzeug 60 endbearbeitet
werden sollen, durch Bereitstellung der zweiten zylindrischen Abschnitte 85 verringert.
Auf diese Weise wird der Schneidwiderstand verringert, der während eines Endbearbeitungsvorgangs
auftritt, der von dem harten Räumwerkzeug 60 durchgeführt wird.
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Die
zweite Ausführungsform
ist im übrigen ebenso
wie die erste Ausführungsform
ausgebildet, in Bezug auf die Ausbildung und den Betriebsablauf.
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Als
nächstes
werden ein Verfahren zur Herstellung eines Variatorbauteils eines
stufenlosen Getriebes sowie ein Variatorbauteil eines stufenlosen Getriebes,
die beide eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung betreffen, unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
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Wie
in 8A gezeigt, ist bei der dritten Ausführungsform
eine Ausnehmungsnut 94 gemäß der vorliegenden Erfindung
in einer mittleren Position eines zylindrischen Abschnitts 93 vorgesehen,
der sandwichartig zwischen benachbarten Kugelumlaufspindelnuten 92 in
einem Innendurchmesserabschnitt 91 einer Eingangsscheibe 90 vorgesehen
ist, die ein Variatorbauteil ist, in welchem mehrere Kugelumlaufspindelnuten 92 (sechs
Schlitze bei der Ausführungsform)
vorgesehen sind. Die Ausnehmungsnut 94 ist so ausgebildet,
dass sie geringfügig in
Außenradialrichtung
in Bezug auf eine endbearbeitete Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 93 ausgenommen
ist. Die Ausnehmungsnut 94 wird in Form eines Kreisbogens
bearbeitet, der einen Krümmungsradius
R aufweist, durch Räumen
vor der Wärmebehandlung.
Dies führt
dazu, dass der Bereich für die
Fläche
auf jedem zylindrischen Ausnehmungsabschnitt 93 gleich
den gesamten Kreisbogenlängen
X der übrigen
Abschnitte des zylindrischen Ausnehmungsabschnittes wird, die sich
auf beiden Seiten der Ausnehmungsnut 94 befinden. Der Bereich
ist so gewählt,
dass die Funktion der Ausnehmungsnut als Bezugsgröße für die Bearbeitung,
die zur Bearbeitung von Funktionsoberflächen verwendet werden soll,
nicht beeinträchtigt
wird.
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Bei
dieser Anordnung sind ein oder mehrere Ausnehmungsabschnitte, die
nicht endbearbeitet werden sollen, in dem zylindrischen Abschnitt 93 des Innendurchmesserabschnitts 91 der
Eingangsscheibe 90 vorgesehen. Daher kann die Außenumfangslänge des
Innendurchmesserabschnitts, der durch das harte Räumwerkzeug 60 endbearbeitet
werden soll, verkürzt
werden. Daher kann der Schneidwiderstand verringert werden, und
kann der Endbearbeitungsvorgang unter Verwendung des harten Räumwerkzeugs
ohne Auftreten von Klopfschwingungen durchgeführt werden.
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Der
Ausnehmungsabschnitt kann gleichzeitig mit der Bearbeitung der zylindrischen
Abschnitte und der Kugelumlaufspindelnuten während des Räumvorgangs vor der Wärmebehandlung
geschnitten werden. Hierdurch kann vermieden werden, dass ein zusätzlicher
Vorgang erforderlich ist.
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Im übrigen sind
die Ausbildung und der Betriebsablauf bei der dritten Ausführungsform
ebenso wie bei der ersten Ausführungsform.
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Hierbei
ist die Form der Ausnehmungsnut 94 frei wählbar, so
weit die Nut geringfügig
in Außenradiusrichtung
in Bezug auf die endbearbeitete Oberfläche geringfügig ausgenommen ist. Die Ausnehmungsnut 94 kann
eine winkelige Ausnehmungsnut 95 sein, wie in 8B gezeigt.
Zumindest eine Ausnehmungsnut 94 kann in solchem Ausmaß vorhanden
sein, dass die Funktion der Ausnehmungsnut als Bezugsgröße für die Bearbeitung,
die zur Bearbeitung von Funktionsoberflächen eingesetzt werden soll,
nicht beeinträchtigt
wird. Zwei Ausnehmungsnuten 96 können in einem der zylindrischen
Abschnitte 93 vorgesehen sein, wie in 8C gezeigt.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen
Ausführungsformen
beschränkt,
und kann geeignet abgeändert
oder verbessert werden, falls dies erforderlich ist.
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Anhand
der vorliegenden Ausführungsformen
wurden die Eingangsscheiben des torusartigen stufenlosen Getriebes
beschrieben, die als das Variatorbauteil des stufenlosen Getriebes
dienen. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auch bei einer Riemenscheibe 200 eines
stufenlosen Riemengetriebes eingesetzt werden, auf dessen einer
Seite eine Riemenscheibenoberfläche 202 vorgesehen
ist, die als Funktionsoberfläche
dient, wie dies beispielsweise in 9A und 9B gezeigt
ist.