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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung eines stufenlosen
Toroidgetriebes, das als eine Getriebeeinheit, die eine Automatikgetriebevorrichtung
für ein Fahrzeug bildet, oder als ein Getriebe zum Regeln
der Betriebsgeschwindigkeiten verschiedener Arten von Industriemaschinen,
wie einer Pumpe, verwendet wird. Im Besonderen stellt die vorliegende
Erfindung eine Struktur bereit, bei der eine Vielzahl konkaver Nuten
(Feinnuten) sowohl in einem Umfang einer Antriebswalze als auch
in einer einseitigen Fläche einer Scheibe in einer axialen
Richtung ausgebildet sind, um einen Traktionskoeffizienten eines
Rollkontaktbereichs zwischen der axial einseitigen Fläche
und der Umfangsfläche der Antriebswalze zu verbessern,
während Verschleißfestigkeit der Scheibe und der
Antriebswalze sichergestellt wird. Des Weiteren stellt die vorliegende
Erfindung die derartigen konkaven Nuten bei niedrigen Kosten bereit.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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Auf
einigen Gebieten wird ein stufenloses Toroidgetriebe im Allgemeinen
als eine Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug verwendet.
Die 9 und 10 zeigen eine Basiskonfiguration
des stufenlosen Toroidgetriebes, das derzeit zur praktischen Verwendung
gebracht wird. Dieses stufenlose Toroidgetriebe wird als Doppelhohlraumtyp
bezeichnet, bei dem ein Paar eingangsseitiger Scheiben 1 und 1 drehbar
an einer Eingangsdrehwelle 2 getragen werden, während
sie zueinander konzentrisch und miteinander verblockt in einem Zustand
sind, dass eingangsseitige innere Flächen 3 und 3 einseitigen
Flächen in einer axialen Richtung entsprechen, die zu einer
toroidalen Krümmungsfläche (eine kreisbogenförmige
konkave Fläche in einer Schnittansicht) ausgebildet sind
und einander gegenüberliegen.
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Zusätzlich
wird ein Abtriebszylinder 5 mit einem Abtriebsritzel 4,
das fest an einer Außenumfangsfläche eines mittigen
Abschnitts davon angebracht ist, an einer Position um einen mittigen
Abschnitt der Eingangsdrehwelle 2 herum derart getragen,
dass er um die Eingangsdrehwelle 2 herum drehbar ist. Abtriebsseitige
Scheiben 6 und 6 werden an beiden Endabschnitten
des Abtriebszylinders 5 durch einen Keilnuteingriff derart
getragen, dass sie zusammen mit dem Abtriebszylinder 5 drehbar
sind. In diesem Zustand liegen abtriebsseitige innere Flächen 7 und 7 der
beiden abtriebsseitigen Scheiben 6 und 6, die
einseitigen Flächen in der axialen Richtung entsprechen,
die zu einer toroidalen Krümmungsfläche ausgebildet
sind, den beiden eingangsseitigen inneren Flächen 3 und 3 gegenüber.
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Zwei
Antriebswalzen 8 und 8, die eine kugelförmige
konvexe Fläche aufweisen, sind in einem Raum (Hohlraum)
sowohl zwischen der eingangsseitigen inneren Fläche 3 als
auch der abtriebsseitigen inneren Fläche 7 um
die Eingangsdrehwelle 2 herum angeordnet. Die Antriebswalzen 8 und 8 werden
an inneren Flächen von Zapfen 9 und 9 durch
Tragwellen 10 und 10, die jeweils einen Basishälftenabschnitt und
einen Vorderhälftenabschnitt aufweisen, die zueinander
exzentrisch sind, und eine Vielzahl von Wälzlagern derart
getragen, dass sie in eine Richtung der Vorderhälftenabschnitte
der Tragwellen 10 und 10 drehbar sind und um die
Basishälftenabschnitte der Tragwellen 10 und 10 herum
geringfügig schwingbar sind. Die Zapfen 9 und 9 sind
um Kippwellen 11 und 11 herum, die an beiden Endabschnitten
der Zapfen 9 und 9 vorhanden sind, in eine Längsrichtung
(eine Innen- und Außenrichtung in 9 und eine
vertikale Richtung in 10) schwingbar, um zueinander
konzentrisch zu sein.
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Ein
Vorgang, bei dem die Zapfen 9 und 9 schwingen
(neigend) wird durchgeführt, indem die Zapfen 9 und 9 in
der axialen Richtung der Kippwellen 11 und 11 durch
hydraulische Aktuatoren 12 und 12 verlagert werden.
Das heißt, dass, wenn eine Geschwindigkeit geändert
werden muss, die Zapfen 9 und 9 in der axialen
Richtung der Kippwellen 11 und 11 verlagert werden,
indem den Aktuatoren 12 und 12 Drucköl
zugeführt wird. Als Folge wird eine Richtung einer Kraft,
die in eine Richtung senkrecht zu dem Rollkontaktbereich zwischen
den Umfangsflächen der Antriebswalzen 8 und 8 und
den eingangsseitigen und abtriebsseitigen inneren Flächen 3 und 7 wirkt,
geändert (seitlicher Schlupf tritt auf) und dann werden
die Zapfen 9 und 9 verlagert, während
sie um die Kippwellen 11 und 11 herum schwingen.
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Zum
Zeitpunkt des Betriebs des oben beschriebenen stufenlosen Toroidgetriebes
wird die eingangsseitige Scheibe 1 auf einer Seite (auf
der linken Seite in 9) durch eine Antriebswelle 13 über eine
Lastnockenpresseinheit 14 angetrieben, um sich zu drehen.
Als Folge dreht sich das Paar eingangsseitige Scheiben 1 und 1,
die an beiden Endabschnitten der Eingangsdrehwelle 2 getragen
werden, zusammen, während sie in eine Richtung gepresst
werden, um eng aneinander zu sein. Dann wird das Drehen durch die
Antriebswalzen 8 und 8 auf die beiden abtriebsseitigen
Scheiben 6 und 6 übertragen und wird
dann von dem Abtriebsritzel 4 extrahiert.
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Die
Vorgänge zu dem Zeitpunkt des Änderns eines Drehgeschwindigkeitsverhältnisses
zwischen der Eingangsdrehwelle 2 und dem Abtriebsritzel 4 werden
erklärt.
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Wenn
eine Verlangsamung zwischen der Eingangsdrehwelle 2 und
dem Abtriebsritzel 4 durchgeführt wird, schwingen
die Zapfen 9 und 9 zu einer Position, die in 9 gezeigt
wird, und dann werden die Umfangsflächen der Antriebswalzen 8 und 8 in
direkten Kontakt mit den mittigen Abschnitten der eingangsseitigen
inneren Flächen 3 und 3 der eingangsseitigen
Scheiben 1 und 1 bzw. den Außenumfangsabschnitten
der abtriebsseitigen inneren Flächen 7 und 7 der
beiden abtriebsseitigen Scheiben 6 und 6 gebracht.
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Wenn
dagegen eine Beschleunigung durchgeführt wird, schwingen
die Zapfen 9 und 9 in eine Richtung, die der in 9 gezeigten
entgegengesetzt ist, und dann werden die Umfangsflächen
der Antriebswalzen 8 und 8 in direkten Kontakt
mit den Außenumfangsabschnitten der eingangsseitigen inneren
Flächen 3 und 3 der beiden eingangsseitigen Scheiben 1 und 1 und
den mittigen Abschnitten der abtriebsseitigen inneren Flächen 7 und 7 der
beiden Abtriebsscheiben 6 und 6 gebracht.
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Wenn
der Schwingwinkel der Zapfen 9 und 9 auf einen
Zwischenwert eingestellt ist, kann ein Zwischengeschwindigkeitsverhältnis
zwischen der Eingangsdrehwelle 2 und dem Abtriebsritzel 4 erzielt werden.
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Zum
Zeitpunkt des Betriebs des oben beschriebenen stufenlosen Toroidgetriebes
wird in dem Rollkontaktbereich (Traktionsbereich) zwischen den Umfangsflächen
der Antriebswalzen 8 und 8 und den eingangsseitigen
und abtriebsseitigen inneren Flächen 3 und 7 der
eingangsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben 1 und 6 eine
Kraft durch ein Traktionsöl übertragen. Hier ist
ein Reibungskoeffizient (Traktionskoeffizient) des Traktionsöls
ein Festwert und es muss eine große Druckkraft auf den
Rollkontaktbereich angewendet werden, um ein großes Drehmoment
in dem Rollkontaktbereich zu übertragen.
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Wenn
jedoch eine derart große Druckkraft ausgeübt wird,
kann sich die Verschleißfestigkeit der eingangsseitigen
und abtriebsseitigen Scheiben 1 und 6 oder der
Antriebswalzen 8 und 8 vierschlechtern. Zusätzlich
können, um Festigkeit der Scheiben 1 und 6 oder
der Antriebswalzen 8 und 8 sicherzustellen, die
Elemente 1, 6 und 8 an Größe
zunehmen, was nicht wünschenswert ist, um eine Verkleinerung der
Größe der Vorrichtung zu verwirklichen.
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Zur
Verhinderung der oben beschriebenen Probleme offenbaren dagegen
zum Beispiel die ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen
JP-A-2002-39306 ,
JP-A-2003-207009 ,
JP-A-2003-278869 und
JP-A-2003-343675 eine Technik,
bei der eine Vielzahl konkaver Nuten mit einer Tiefe in dem Bereich
von 0,1 μm bis 8 μm in den gesamten einseitigen
Flächen der Scheiben
1 und
6 oder der
Umfangsfläche (Traktionsfläche) der Antriebswalze
8 derart
ausgebildet sind, dass sie einander schneiden. Wenn eine solche
Technik übernommen wird, kann ein Traktionskoeffizient
des Rollkontaktbereiches verbessert werden, und somit wird angenommen,
dass im Vergleich zu einer Struktur ohne derartige konkave Nuten
ein großes Drehmoment mit einer geringen Druckkraft übertragen
werden kann.
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In
diesem Fall kann, wenn ein Traktionskoeffizient in großem
Maße verbessert wird, um eine hohe Kapazität (eine
Erhöhung des zulässigen Übertragungsdrehmoments)
mit einer derartigen Struktur zu erzielen, zum Beispiel die Tiefe
der konkaven Nut groß (tief) eingestellt werden.
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Wenn
jedoch die Tiefe der konkaven Nuten groß (tief) eingestellt
wird, ist es schwierig, Verschleißfestigkeit eines Bearbeitungswerkzeugs
zum Ausbilden der konkaven Nuten sicherzustellen, und somit können
Herstellungskosten steigen. Zusätzlich kann, wenn die konkaven
Nuten zum Beispiel durch einen Walzprozess ausgebildet werden, eine Traktionsfläche,
die der zu bearbeitenden Fläche entspricht, brechen oder
sich die Biegedauerfestigkeit davon verschlechtern. Dagegen kann
zum Beispiel, wenn die konkaven Nuten sowohl in den einseitigen Flächen
der Scheibe 1 und 6 in der axialen Richtung als
auch der Umfangsfläche der Antriebswalze 8 ausgebildet
sind, ein Traktionskoeffizient selbst dann, wenn die Tiefe der konkaven
Nuten nicht extrem groß (tief) ist, merklich verbessert
werden. Wenn jedoch die konkaven Nuten in beiden Flächen
der Scheiben 1 und 6 und der Antriebswalze 8 ausgebildet
sind, kann Verschleißfestigkeit der Scheiben 1 und 6 oder der
Antriebswalze 8 nicht sichergestellt werden, indem einfach
nur die konkaven Nuten in der Fläche (Traktionsfläche)
ausgebildet werden. In Bezug auf diesen Punkt wird hierin im Folgenden
eine Beschreibung davon durchgeführt.
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Das
heißt, dass bei der Struktur, die in
JP-A-2002,39306 ,
JP-A-2003-207009 ,
JP-A-2003-278869 und
JP-A-2003-343675 offengelegt
wird, die Vielzahl konkaver Nuten in den Umfangsflächen
der Antriebswalzen
8 oder den einseitigen Flächen
der Scheiben
1 und
6 in der axialen Richtung derart
ausgebildet sind, dass sie eine Spiralform oder eine konzentrische
Form um die mittige Welle (Drehwelle) des Elementes herum aufweisen. Hier
kann zum Beispiel, wie in
11 gezeigt,
angenommen werden, dass konkave Nuten
15 und
15 mit einer
konzentrischen Form in einer Umfangsfläche
18 der
Antriebswalze
8 und den einseitigen Flächen
3 und
7 der
Scheiben
1 und
6 ausgebildet sind. Zusätzlich
ist
11 eine schematische Ansicht, bei der die konkaven
Nuten
15 und
15 zur Erleichterung des Verständnisses
des Ausbildungszustandes der konkaven Nuten
15 und
15 vergrößert
sind (ein Verhältnis zwischen einer Nutenbreite und einem
Nutenabstand P der konkaven Nuten
15 ist größer
als ein tatsächliches Verhältnis). Genau genommen
liegt die Tiefe der konkaven Nuten
15 und
15 in
dem Bereich von 0,1 bis 8 μm oder so, die Nutenbreite davon
liegt in dem Bereich von 10 bis 500 μm oder so und der Nutenabstand
davon liegt in dem Bereich von 25 bis 500 μm. Dann kann
bei einer Struktur, bei der die konkaven Nuten
15 und
15 zu
einer konzentrischen Form ausgebildet sind, ein Kontaktbereich des
Rollkontaktbereiches zwischen den einseitigen Flächen
3 und
7 der
Scheiben
1 und
6 und der Umfangsfläche
18 der
Antriebswalze
8 gemäß einem Übersetzungsverhältnis
zwischen den Scheiben
1 und
6, das heißt einem
Neigungswinkel der Antriebswalzen
8 und
8, nicht
ausreichend sichergestellt werden.
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Das
heißt, dass, wie oben beschrieben, bei der Struktur, bei
der die konkaven Nuten 15 und 15 zu einer konzentrischen
Form ausgebildet sind, die konkaven Nuten 15 und 15 in
dem Rollkontaktbereich einander parallel gegenüberliegen.
Wie in 12A gezeigt, die schematisch
einen Kontaktzustand des Rollkontaktbereiches zeigt, tritt hier,
wenn die konkaven Nuten 15 und 15 einander gegenüberliegen
und die gleiche Positionsbeziehung zueinander aufweisen, ein Problem,
dass ein wesentlicher Kontaktbereich des Rollkontaktbereiches (eine
Gesamtsumme eines Kontaktbereiches in dem Rollkontaktbereich außer
den konkaven Nuten 15 und 15) kleiner wird als
ein notwendiger Bereich, nicht auf.
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Wie
in 126 gezeigt, kann sich jedoch,
da von einer Positionsbeziehung zwischen den konkaven Nuten 15 und 15 gemäß dem Übersetzungsverhältnis
zwischen den Scheiben 1 und 6 abgewichen wird,
ein wesentlicher Kontaktbereich in dem Rollkontaktbereich verringern.
Zusätzlich kann, auch wenn dies in der Zeichnung nicht
gezeigt wird, selbst dann, wenn die konkaven Nuten mit einer Spiralform in
der Traktionsfläche ausgebildet sind, da die konkaven Nuten
in dem Rollkontaktbereich einander parallel gegenüberliegen,
im Wesentlichen das gleiche Problem wie das der konkaven Nuten 15 und 15 mit der
konzentrischen Formauftreten (der wesentliche Kontaktbereich kann
sich aus dem gleichen Grund verringern, da die konkaven Nuten mit
geringfügig unterschiedlicher Parallelität einander
gegenüberliegen).
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Dann
wird, wenn der Kontaktbereich auf diese Weise klein wird, ein Flächendruck
des Rollkontaktbereiches größer und somit kann
in einem bemerkenswerten Zustand ein Metallkontakt zwischen den Traktionsflächen
in dem Rollkontaktbereich auftreten. Das Übersetzungsverhältnis
zwischen den Scheiben 1 und 6 ändert
sich gemäß einem Betriebszustand. Jedoch wird
zum Beispiel während eines geschwindigkeitskonstanten Betriebs
der Betrieb in einem Zustand durchgeführt, bei dem das Übersetzungsverhältnis
konstant ist. Dann kann sich in einem derartigen Zustand, wenn der
Kontaktbereich in dem Rollkontaktbereich klein wird, die Verschleißfestigkeit
der Scheiben 1 und 5 oder der Antriebswalzen 8 und 8 verschlechtern,
wobei dies nicht wünschenswert ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Berücksichtigung der oben
beschriebenen Probleme ersonnen und eine der Aufgaben der Erfindung
besteht darin, eine Struktur bereitzustellen, bei der eine Vielzahl konkaver
Nuten (Feinnuten) sowohl in einer Umfangsfläche einer Antriebswalze
als auch einer einseitigen Fläche einer Scheibe in einer
axialen Richtung ausgebildet sind, um einen Traktionskoeffizienten
eines Rollkontaktbereiches zwischen der axial einseitigen Fläche
und der Umfangsfläche der Antriebswalze zu verbessern,
während Verschleißfestigkeit der Scheibe und der
Antriebswalze sichergestellt wird. Des Weiteren betrifft die vorliegende
Erfindung außerdem das Bereitstellen einer Konstruktion zum
Erreichen der Vielzahl der konkaven Nuten mit niedrigen Kosten und
betrifft ein Herstellungsverfahren der Vielzahl konkaver Nuten mit
niedrigen Kosten.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird ein stufenloses Toroidgetriebe bereitgestellt,
das enthält:
ein Paar Scheiben mit jeweils einer axial
einseitigen Fläche, deren Schnittform toroidal ist, wobei
die Scheiben drehbar und zueinander konzentrisch in einem Zustand
getragen werden, dass die jeweilige axial einseitige Fläche
einander gegenüberliegt; und
eine Vielzahl von Antriebswalzen,
die entlang einer Umfangsrichtung der Scheiben zwischen der jeweiligen
axial einseitigen Fläche angeordnet sind, wobei die jeweiligen
Antriebswalzen eine Umfangsfläche aufweisen, die mit der
axial einseitigen Fläche der Scheibe in Kontakt gebracht
wird, wobei
eine Vielzahl scheibenseitiger konkaver Nuten auf der
axial einseitigen Fläche der Scheibe ausgebildet sind;
eine
Vielzahl antriebswalzenseitiger konkaver Nuten auf der Umfangsfläche
der Antriebswalze ausgebildet sind; und
sich, ungeachtet eines Übersetzungsverhältnisses (ungeachtet
des Kippwinkels der Antriebswalze), in einem Rollkontaktbereich
zwischen der Scheibe und der Antriebswalze die scheibenseitigen
konkaven Nuten und die antriebswalzenseitigen Nuten in einer Verspannungsbeziehung
befinden.
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Es
ist zu beachten, dass die Tiefe der konkaven Nuten, die auf der
Umfangsfläche der Antriebswalze oder der axial einseitigen
Fläche ausgebildet sind, zum Beispiel 8 μm oder
weniger, bevorzugt 5 μm oder weniger und bevorzugter 0,5
bis 3,0 μm beträgt. Bevorzugter ist es, dass die
konkaven Nuten derart angeordnet sind, dass sie einander schneiden.
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Nach
der vorliegenden Erfindung sind die scheibenseitigen konkaven Nuten
bevorzugt lediglich auf einem radialen Teil der axial einseitigen
Fläche der Scheibe ausgebildet, so dass die scheibenseitigen
konkaven Nuten nicht kontinuierlich mit den antriebswalzenseitigen
konkaven Nuten zusammentreffen. Im Besonderen ein Teil der axial
einseitigen Fläche, der mit der Umfangsfläche
der Antriebswalze in Kontakt ist, wenn das Übersetzungsverhältnis
ein bestimmter Wert ist, der einen bestimmten Traktionskoeffizienten
erfordert.
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Nach
der vorliegenden Erfindung schneiden bevorzugter in dem Rollkontaktbereich,
aus einer Normalrichtung relativ zu dem Rollkontaktbereich gesehen,
die scheibenseitigen konkaven Nuten die antriebswalzenseitigen konkaven
Nuten in Winkeln von 5 bis 90 Grad, bevorzugt in den Winkeln von
5 bis 45 Grad. Bevorzugter ist der Winkel derart eingestellt, dass
er 10 bis 45 Grad, 20 bis 45 Grad, 30 bis 45 Grad beträgt.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird ein stufenloses Toroidgetriebe bereitgestellt,
das enthält:
ein Paar Scheiben mit jeweils einer axial
einseitigen Fläche, deren Schnittform toroidal ist, wobei
die Scheiben drehbar und zueinander konzentrisch in einem Zustand
getragen werden, dass die jeweilige axial einseitige Fläche
einander gegenüberliegt; und
eine Vielzahl von Antriebswalzen,
die entlang einer Umfangsrichtung der Scheiben zwischen der jeweiligen
axial einseitigen Fläche angeordnet sind, wobei die jeweiligen
Antriebswalzen eine Umfangsfläche aufweisen, die mit der
axial einseitigen Fläche der Scheibe in Kontakt gebracht
wird, wobei
eine Vielzahl scheibenseitiger konkaver Nuten auf der
axial einseitigen Fläche der Scheibe ausgebildet sind;
eine
Vielzahl antriebswalzenseitiger konkaver Nuten auf der Umfangsfläche
der Antriebswalze ausgebildet sind;
aus einer Normalrichtung
relativ zu einer Fläche gesehen, auf der die jeweiligen
konkaven Nuten ausgebildet sind, wenigstens eines von den scheibenseitigen
konkaven Nuten und den antriebswalzenseitigen konkaven Nuten eine
Umfangsrichtung der Scheibe oder der Antriebswalze in bestimmten
Winkeln schneidet; und
die konkaven Nuten derart angeordnet
sind, dass der Winkel, der zwischen der konkaven Nut der radial
inneren Seite und der Umfangsrichtung gebildet wird, größer
ist als der Winkel, der zwischen der konkaven Nut der radial äußeren
Seite gebildet wird.
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Darüber
hinaus wird nach der vorliegenden Erfindung ein Herstellungsverfahren
für ein stufenloses Toroidgetriebe bereitgestellt, das
enthält:
ein Paar Scheiben mit jeweils einer axial
einseitigen Fläche, deren Schnittform toroidal ist, wobei
die Scheiben drehbar und zueinander konzentrisch in einem Zustand
getragen werden, dass die jeweilige axial einseitige Fläche
einander gegenüberliegt; und
eine Vielzahl von Antriebswalzen,
die entlang einer Umfangsrichtung der Scheiben zwischen der jeweiligen
axial einseitigen Fläche angeordnet sind, wobei die jeweiligen
Antriebswalzen eine Umfangsfläche aufweisen, die mit der
axial einseitigen Fläche der Scheibe in Kontakt gebracht
wird, wobei
eine Vielzahl scheibenseitiger konkaver Nuten auf der
axial einseitigen Fläche der Scheibe ausgebildet sind;
eine
Vielzahl antriebswalzenseitiger konkaver Nuten auf der Umfangsfläche
der Antriebswalze ausgebildet sind;
aus einer Normalrichtung
relativ zu einer Fläche gesehen, auf der die jeweiligen
konkaven Nuten ausgebildet sind, wenigstens eines von den scheibenseitigen
konkaven Nuten und den antriebswalzenseitigen konkaven Nuten eine
Umfangsrichtung der Scheibe oder der Antriebswalze in bestimmten
Winkeln schneidet; und
die konkaven Nuten derart angeordnet
sind, dass der Winkel, der zwischen der konkaven Nut der radial
inneren Seite und der Umfangsrichtung gebildet wird, größer
ist als der Winkel, der zwischen der konkaven Nut der radial äußeren
Seite gebildet wird;
wobei das Herstellungsverfahren enthält:
Drehen
eines Werkstücks, an dem die konkaven Nuten ausgebildet
werden, mit einer konstanten Geschwindigkeit;
Bringen eines
Werkzeugs (Schneidwerkzeug zum Bearbeiten von Nuten oder Schleifstein)
zum Ausbilden der konkaven Nut zu einer bearbeiteten Fläche des
Werkstücks;
und
Bewegen (Schwingen oder Verlagern)
des Werkzeugs in eine radiale Richtung des Werkstücks (und außerdem
Längsrichtung) mit einer konstanten Geschwindigkeit, während
das Werkstück mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird
und ein Kontakt zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück
gehalten wird.
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Gemäß dem
oben beschriebenen stufenlosen Toroidgetriebe kann die Struktur
bereitgestellt werden, die mit einer Vielzahl konkaver Nuten versehen
ist, die einen Traktionskoeffizienten verbessern, während
Verschleißfestigkeit der Scheibe und der Antriebswalze
sichergestellt wird.
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Das
heißt, dass, da die konkaven Nuten sowohl in der axial
einseitigen Fläche als auch der Umfangsfläche
der Antriebswalze (beide Traktionsflächen) ausgebildet
sind, ein ausreichender Traktionskoeffizient selbst dann, wenn die
Tiefe der konkaven Nuten klein (nicht extrem tief) ist, sichergestellt
werden kann. Folglich kann leicht Verschleißfestigkeit des
Bearbeitungswerkzeugs zum Ausbilden der konkaven Nuten sichergestellt
werden und somit können Herstellungskosten verringert werden.
Zusätzlich kann, wenn die konkaven Nuten durch einen Walzprozess
ausgebildet werden, verhindert werden, dass die bearbeitete Fläche
dort bricht, wo die konkaven Nuten ausgebildet sind, und ein Verschlechtern der
Biegedauerfestigkeit verhindert werden.
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Zusätzlich
liegen, wie oben beschrieben, die antriebswalzenseitigen konkaven
Nuten, die in der Umfangsfläche der Antriebswalze ausgebildet
sind, den scheibenseitigen konkaven Nuten, die in der axial einseitigen
Fläche ausgebildet sind, in dem Rollkontaktbereich (Traktionsbereich)
zwischen der Umfangsfläche der Antriebswalze und der axial
einseitigen Fläche ungeachtet des Übersetzungsverhältnisses
zwischen den Scheiben gegenüber. Folglich tritt zum Beispiel
ein Problem, dass ein wesentlicher Kontaktbereich des Rollkontaktbereichs
(eine Gesamtsumme eines Kontaktbereiches in dem Rollkontaktbereich
außer den konkaven Nuten) bei einem bestimmten Übersetzungsverhältnis
klein wird, nicht auf. Folglich kann verhindert werden, dass ein übermäßig
großer Flächendruck oder ein Metallkontakt in dem
Rollkontaktbereich auftritt, wenn die Vorrichtung in einem Zustand,
bei dem der Kontaktbereich extrem klein ist, betrieben wird, und
somit kann Verschleißfestigkeit der Scheibe und der Antriebswalze sichergestellt
werden.
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Zusätzlich
schneidet, wie oben beschrieben, um die scheibenseitigen und antriebswalzenseitigen konkaven
Nuten in der Verspannungsbeziehung herzustellen, wenigstens eine
konkave Nut der antriebswalzenseitigen konkaven Nuten, aus einer
Normalrichtung relativ zu einer Fläche gesehen, auf der
die jeweiligen konkaven Nuten ausgebildet sind (eine konkave oder
konvexe Fläche in einer Schnittansicht), die scheibenseitigen
konkaven Nuten in bestimmten Winkeln. Dann werden in diesem Fall
die Winkel derart ausgebildet, dass der Winkel, der zwischen der
konkaven Nut der radial inneren Seite und der Umfangsrichtung gebildet
wird, großer ist als der Winkel, der zwischen der konkaven
Nut der radial äußeren Seite gebildet wird.
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Mit
anderen Worten wird unter Berücksichtigung konzentrischer
Kreise, deren gemeinsame Mitte ein Drehmittelpunkt der Scheibe oder
der Antriebswalze ist, der Winkel außerdem zwischen der
konkaven Nut und dem konzentrischen Kreis gebildet. In diesem Fall
sind die konkaven Nuten derart angeordnet, dass ein Schnittwinkel,
der zwischen der konkaven Nut und einem innenseitigen konzentrischen Kreis
gebildet wird, größer ist als ein Schnittwinkel, der
zwischen der konkaven Nut und einem außenseitigen konzentrischen
Kreis gebildet wird.
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Wenn
die konkaven Nuten angeordnet sind, wie oben beschrieben, können
die konkaven Nuten bei niedrigen Kosten ausgebildet werden. Der
Grund besteht darin, dass die konkaven Nuten ausgebildet werden
können, indem das Element dort, wo die konkaven Nuten ausgebildet
werden müssen, mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht
wird, während das Bearbeitungswerkzeug mit einer konstanten
Geschwindigkeit in der Durchmesserrichtung (und in der axialen Richtung)
des Elementes dort, wo die die konkaven Nuten ausgebildet werden
müssen, in einem Zustand verlagert (geschwungen) wird,
bei dem das Bearbeitungswerkzeug (ein Nutausbildungs-Schneidwerkzeug
wie ein Präzisions-Bearbeitungsmeißel oder ein
Schleifwerkzeug wie ein Feinstschleifstein) zum Ausbilden der konkaven
Nuten in direkten Kontakt mit der zu bearbeitenden Fläche
gebracht wird. Zusätzlich besteht der Grund, warum die konkaven
Nuten ausgebildet werden können, indem die Scheibe mit
einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird, während
das Bearbeitungswerkzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit verlagert
wird, darin, dass sich eine Umfangsgeschwindigkeit des mit dem Bearbeitungswerkzeug
zu bearbeitenden Teils derart ändert, dass eine Umfangsgeschwindigkeit
auf der Außendurchmesserseite schneller ist als diejenige
auf der Innendurchmesserseite. Folglich wird ein Winkel in Bezug
auf die Umfangsrichtung in dem Maße klein, wie die Umfangsgeschwindigkeit schnell
ist.
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Aus
diesem Grund ist es, da es nicht notwendig ist, eine Drehgeschwindigkeit
des Elementes zu ändern, wenn die konkaven Nuten ausgebildet
werden müssen, oder eine Verlagerungsgeschwindigkeit des
Bearbeitungswerkzeugs beim Bearbeiten der konkaven Nuten zu ändern,
nicht notwendig, einen Mechanismus zum Ändern einer Drehgeschwindigkeit
für die Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen. Zusätzlich
können, da Kosten der Bearbeitungsvorrichtung in dem Umfang
von Kosten des nicht daran vorgesehenen Mechanismus verringert werden
können, Kosten für das Ausbilden der konkaven
Nuten verringert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine Draufsicht einer Scheibe der ersten Ausführung, bei
der eine konkave Nut vergrößert ist;
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1B ist
eine Seitenansicht der Scheibe der ersten Ausführung, bei
der eine konkave Nut vergrößert ist;
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2 ist
eine schematische Ansicht, die einen Zustand darstellt, bei dem
die Scheibe entwickelt ist und ein Teil der konkaven Nut weggelassen
ist;
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3A ist
eine Draufsicht der Antriebswalze der ersten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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3B ist
eine Seitenansicht der Antriebswalze der ersten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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4A ist
eine Draufsicht einer Scheibe der zweiten Ausführung, bei
der eine konkave Nut vergrößert ist;
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4B ist
eine Seitenansicht einer Scheibe der zweiten Ausführung,
bei der eine konkave Nut vergrößert ist;
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5A ist
eine Draufsicht der Antriebswalze der zweiten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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5B ist
eine Seitenansicht der Antriebswalze der zweiten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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6A ist
eine Draufsicht einer eingangsseitigen Scheibe der dritten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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6B ist
eine Seitenansicht der eingangsseitigen Scheibe der dritten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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7A ist
eine Draufsicht einer abtriebsseitigen Scheibe der dritten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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7B ist
eine Seitenansicht der abtriebsseitigen Scheibe der dritten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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8A ist
eine Draufsicht der Antriebswalze der dritten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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8B ist
eine Seitenansicht der Antriebswalze der dritten Ausführung,
bei der die Nut vergrößert ist;
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9 ist
eine Schnittansicht, die ein Beispiel für die bekannte
Struktur 1 zeigt;
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10 ist
eine Ansicht, die entlang der in 9 gezeigten
Linie X-X ausgeführt ist;
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11 ist
eine schematische Ansicht, die eine Möglichkeit darstellt,
dass ein Problem bei einer Struktur mit einer Nut auftritt;
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12A ist eine vergrößerte Schnittansicht eines
Rollkontaktbereichs zwischen der Scheibe und der Antriebswalze,
die einen Zustand großen Kontakts zwischen der Scheibe
und der Antriebswalze zeigt;
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12B ist eine vergrößerte Schnittansicht eines
Rollkontaktbereichs zwischen der Scheibe und der Antriebswalze,
die einen Zustand geringen Kontakts zeigt;
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13 ist
eine schematische Ansicht der Anordnung der Antriebswalze und der
Scheiben, die ein Beispiel für die vorliegende Erfindung
darstellt; und
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14 ist
eine schematische Ansicht der Anordnung der Antriebswalze und der
Scheiben, die ein anderes Beispiel für die vorliegende
Erfindung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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(Erste Ausführung)
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Die 1 bis 3 zeigen
eine erste Ausführung der Erfindung. Zusätzlich
besteht eine Charakteristik dieser Ausführung darin, ein
Prinzip konkaver Nuten 19, 20 zu untersuchen,
um eine Struktur mit einer Vielzahl konkaver Nuten 19, 20 bereitzustellen,
die einen Traktionskoeffizienten verbessern, während Verschleißfestigkeit
einer Scheibe 16 (die einer eingangsseitigen Scheibe 1 und
einer abtriebsseitigen Scheibe 6, die in 9 gezeigt
werden, entspricht) und einer Antriebswalze 8 sichergestellt
wird. Da die anderen Strukturen und Effekte die gleichen sind wie diejenigen
des bekannten Beispiels, das in den 9 beschrieben
wird, werden die wiederholenden Zeichnungen und Beschreibungen davon
weggelassen oder kurz beschrieben. Hierin wird im Folgenden hauptsächlich
ein charakteristischer Teil dieser Ausführung beschrieben.
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Bei
dieser Ausführung sind, wie in den 1 und 2 gezeigt,
eine Vielzahl konkaver Nuten 19, 19 in einer gesamten
einseitigen Fläche 17 (die einer in den 1A und 2 gezeigten
Fläche, einer in 1B gezeigten
oberen Fläche, einer eingangsseitigen inneren Fläche 3 und
einer abtriebsseitigen inneren Fläche 7, die in 9 gezeigt
werden, entspricht) einer Scheibe 16 ausgebildet, die ein
stufenloses Toroidgetriebe gemäß dieser Ausführung
in einer axialen Richtung bildet. Zu diesem Zeitpunkt weisen zum
Beispiel die konkaven Nuten 19, 19 eine Tiefe
von 8 μm oder weniger, wünschenswerterweise 5 μm
oder weniger, auf, wobei der Bereich von 0,5 bis 3,0 μm
noch erwünschter ist. Zusätzlich sind in der Umfangsfläche 18 der
Antriebswalze 8, die in den 3A und 3B gezeigt
wird, eine Vielzahl antriebswalzenseitiger konkaver Nuten 20, 20 in
einer gesamten Umfangsfläche 18 ausgebildet. Zu
diesem Zeitpunkt weisen zum Beispiel die antriebswalzenseitigen
konkaven Nuten eine Tiefe von 8 μm oder weniger, wünschenswerterweise
5 μm oder weniger, auf, wobei der Bereich von 0,5 bis 3,0 μm
noch erwünschter ist.
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Zusätzlich
werden in den 1A bis 3B (und
den im Folgenden beschriebenen 4A bis 86), wie bei der oben beschriebenen 11,
zur Erleichterung des Verständnisses des Ausbildungszustandes
der konkaven Nuten 19, 20 die konkaven Nuten 19, 20 vergrößert
und schematisch gezeigt, so dass ein Verhältnis zwischen
einer Nutenbreite und Nutenabständen P19 und
P20 (siehe 2) der konkaven
Nuten größer ist als ein tatsächliches
Verhältnis davon. Im tatsächlichen Fall beträgt,
wie oben beschrieben, die Tiefe der konkaven Nuten 19, 20 8 μm oder
weniger, wünschenswerterweise 5 μm oder weniger,
wobei der Bereich von 0,5 bis 3 μm noch erwünschter
ist, die Nutenbreite liegt in dem Bereich von 10 bis 500 μm
und die Nutenabstände P19 und P20 liegen in dem Bereich von 25 bis 500 μm.
Dann werden die Nuten 19, 20 in der einseitigen
Fläche 17 der Scheibe 16 und der Umfangsfläche 18 der
Antriebswalze 8 durch einen Schneidprozess unter Verwendung
eines Präzisions-Bearbeitungsmeißels ausgebildet.
Zu diesem Zeitpunkt wird die einseitige Fläche 17 durch
eine Feinstbearbeitung zu einer glatten Fläche ausgebildet.
Zusätzlich kann, wie im Folgenden beschrieben, die Nutenbreite
der scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 die
gleiche sein wie die der antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 oder
sich von dieser unterscheiden.
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In
einem Fall befinden sich bei dieser Ausführung die antriebswalzenseitigen
konkaven Nuten 20, 20 und die scheibenseitigen
konkaven Nuten 19, 19 in einer Verspannungsbeziehung.
Das heißt, dass die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 den
scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 gegenüberliegen,
während ungeachtet eines Übersetzungsverhältnisses
zwischen den Scheiben 16 (zwischen der eingangsseitigen
Scheibe 1 und der abtriebsseitigen Scheibe 6),
aus einer Normalrichtung relativ zu einem Rollkontaktbereich (Traktionsbereich)
gesehen, zwischen der Umfangsfläche 18 der Antriebswalze 8 und
der einseitigen Fläche 17 der Scheibe 16 Winkel
in Bezug auf einander ausgebildet werden. Zum Beispiel liegt der
Winkel in dem Bereich von 5 bis 90 Grad und erwünschter
in dem Bereich von 5 bis 45 Grad.
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In
Bezug auf konkrete Konstruktionen der vorgenannten Konzepte sind
die in den 13 und 14 gezeigten
Ausführungen beispielhaft ausgeführt. Das heißt,
dass, wie in 13 gezeigt, eine Konfiguration,
nach der die scheibenseitigen konkaven Nuten 19 zu der
Umfangsrichtung der Scheibe 16 parallel gemacht werden
und die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20 die Umfangsrichtung
in einem konstanten Winkel schneiden, für die vorliegende
Erfindung angenommen werden kann. Als eine von anderen Ausführungen
kann außerdem, wie in 14 gezeigt,
eine Konfiguration angenommen werden, nach der die scheibenseitigen
konkaven Nuten 19, die in 1B dargestellt
werden, sowohl auf die scheibenseitigen als auch die antriebswalzenseitigen
konkaven Nuten 19 angewendet werden.
-
Das
heißt, dass, wenn lediglich ein zwischen der Scheibe 15 und
der Antriebswalze 8 gebildeter Mikrorollkontaktbereich
in diesem lokalen Mikrobereich lokal betrachtet wird, die scheibenseitigen
konkaven Nuten 19 nicht parallel zu den antriebsseitigen konkaven
Nuten 20 sind und sich diese konkaven Nuten 19, 20 in
einer Verspannungsbeziehung befinden. Gemäß dieser
Konfiguration gibt es, wenn sich die Scheibe 15 und die
Antriebswalze 8 zusammen drehen, keinen Fall, nach dem
sie sich kontinuierlich mit einem derartig kleinen Kontaktbereich,
der in 12B gezeigt wird, miteinander
in Kontakt befinden.
-
Genauer
gesagt wird, auch wenn der Kontaktbereich zwischen der Scheibe 15 und
der Antriebswalze 8, wie in 12B gezeigt,
zu einem Zeitpunkt relativ klein ist, die Positionsbeziehung zwischen
den konkaven Nuten 19, 20, wenn eine Zeit verstreicht
und sich die Scheibe 15 und die Antriebswalze 8 zusammen
drehen, in einen in 12A gezeigten Zustand geändert,
der in dem Kontaktbereich groß ist. Somit besteht kein
Fall, dass sich die Scheibe 15 und die Antriebswalze 8 kontinuierlich
mit einem kleinen Kontaktbereich miteinander in Kontakt befinden.
-
Folglich
wird, da während des Drehens der Scheibe 15 und
der Antriebswalze 8 kein Fall besteht, dass sich die Scheibe 15 und
die Antriebswalze 8 kontinuierlich in dem kleinen Kontaktbereich
miteinander in Kontakt befinden, somit großer Kontaktdruck
nicht kontinuierlich auf die Scheibe 15 und die Antriebswalze 8 ausgeübt.
Daher kann der Fall, dass lediglich ein bestimmter Teil der Scheibe 15 und
der Antriebswalze 8 extrem große Beschädigung
erfährt, vermieden werden.
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Es
ist zu beachten, dass es selbstverständlich ist, dass die
vorliegende Erfindung nicht auf die in den 13 und 14 gezeigten
Ausführungen beschränkt ist. Solange sich die
scheibenseitige konkave Nut 18 und die antriebswalzenseitige
konkave Nut in einer Verspannungsbeziehung befinden, wenn lediglich
der Mikrokontaktbereich zwischen der Scheibe 15 und der
Antriebswalze 8 lokal betrachtet wird, und sie sich während
ihres Drehens nicht kontinuierlich mit einem kleinen Kontaktbereich
miteinander in Kontakt befinden, sind derartige Konfigurationen
in dem Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
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Zum
Erreichen der vorgenannten Konstruktion, im Besonderen zum Ausbilden
der scheibenseitigen und antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 19, 20,
die nicht parallel zueinander hergestellt werden, wird ein Beispiel
für die Konstruktion und das Verfahren erklärt.
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Bei
dieser Ausführung sind die antriebswalzenseitigen konkaven
Nuten 20, 20 zu einer konzentrischen Form (oder
einer Spiralform) um die mittige Welle (Drehwelle) der Antriebswalze 8 herum
ausgebildet. Dagegen sind die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 derart
ausgebildet, dass sie, aus einer Normalrichtung relativ zu der einseitigen
Fläche 17 in der axialen Richtung (siehe eine
in 1B gezeigte Sichtlinie) gesehen, Winkel α und β (siehe 2)
in Bezug auf die Umfangsrichtung der Scheibe 16 bilden.
Mit anderen Worten bilden (haben) die scheibenseitigen konkaven
Nuten 19, 19 die Winkel α und β in
Bezug auf einen imaginären konzentrischen Kreis X, der
in der einseitigen Fläche 17 in der axialen Richtung
gezeigt wird, wobei der imaginäre konzentrische Kreis X
um die mittige Welle der Scheibe 16 herum ausgebildet ist.
Dann werden die Winkel α und β derart gebildet,
dass ein Winkel auf der Innenseite in der Durchmesserrichtung (auf
der Innendurchmesserseite) der Scheibe 16 größer
ist als ein Winkel auf der Außenseite in der Durchmesserrichtung
(auf der Außendurchmesserseite) davon.
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Das
heißt, dass, wie in 2 gezeigt,
in der die Scheibe 16 entwickelt ist, die Winkel α und β,
die zwischen den scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 und
dem imaginären konzentrischen Kreis X, der der Umfangsrichtung
der Scheibe 16 entspricht, ausgebildet sind, derart ausgebildet
sind, dass der Winkel β auf der Innendurchmesserseite größer
ist als der Winkel α auf der Außendurchmesserseite
(α < β). Zusätzlich
ist die in 2 gezeigte Entwicklungsansicht
eine Ansicht, bei der eine konkave Krümmungsfläche,
wie die einseitige Fläche 17 der Scheibe 16, auf
die gleiche Weise zu einer Ebene entwickelt ist wie bei einem Fall,
bei dem eine Fläche der Erde durch die Mercator-Projektion
als eine ebene Karte der Welt gezeigt wird. Der imaginäre
konzentrische Kreis X ist parallel zu der horizontalen Richtung
des Blattes von 2 (der imaginäre konzentrische
Kreis X entspricht einer Breitenlinie der Weltkarte). Dann entsprechen
die in der entwickelten Ansicht von 2 gezeigten
Winkel α und β den Winkeln α und β aus
Sicht einer Normalrichtung relativ zu der einseitigen Fläche 17 und
die Winkel α und β werden geregelt, um das Verhältnis α < β zu erfüllen.
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Zusätzlich
zeigt 1A einen Zustand, bei dem die
Scheibe 16 von der Kleindurchmesserseite in der axialen
Richtung gesehen wird. Die in 1A gezeigten
Winkel αa und βa sind Winkel, die erscheinen, wenn die Scheibe 16 in
der axialen Richtung gesehen wird. Zusätzlich zeigt 1B einen
Zustand, bei dem die Scheibe 16 von der Außenseite
in der Durchmesserrichtung gesehen wird (Seitenansicht). Die in 1B gezeigten
Winkel αb und βb sind Winkel, die erscheinen, wenn die Scheibe 16 in
der Durchmesserrichtung gesehen wird. Dann entsprechen die Winkel α, αa und αb bzw.
die Winkel β, βa und βb den gleichen Positionen (Positionen, an
denen die Winkel θα und θβ zwischen einer Linie senkrecht
zu der einseitigen Fläche 17 und einer imaginären
Ebene, die die mittige Welle der Scheibe 16 in einem rechten
Winkel schneidet, gebildet werden) in Bezug auf die Durchmesserrichtung
der Scheibe 16.
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Bei
dieser Ausführung werden die scheibenseitigen konkaven
Nuten 19, 19 auf die Weise ausgebildet, wie im
Folgenden. Das heißt, dass ein Bearbeitungswerkzeug (ein
Nutausbildungs-Schneidwerkzeug wie ein Präzisions-Bearbeitungsmeißel oder
ein Schleifwerkzeug wie ein Feinstschleifstein) zum Ausbilden der
scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 mit der
zu bearbeitenden einseitigen Fläche 17 in direkten
Kontakt gebracht, während die Scheibe 16 mit einer
konstanten Geschwindigkeit gedreht wird. In diesem Zustand schwingt
das Bearbeitungswerkzeug (oder bewegt sich entlang der zu bearbeitenden
Fläche) in die Durchmesserrichtung (und die axiale Richtung)
der Scheibe 16 mit einer konstanten Geschwindigkeit. Dann
werden auf diese Weise, wenn das Bearbeitungswerkzeug mit einer
konstanten Geschwindigkeit schwingt oder sich mit einer konstanten
Geschwindigkeit bewegt, während die Scheibe 16 mit
einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird, die scheibenseitigen
konkaven Nuten 19, 19 in der einseitigen Fläche
derart ausgebildet, dass sie Winkel in Bezug auf die Umfangsrichtung
der Scheibe 16 (Winkel, die zwischen dem imaginären konzentrischen
Kreis X und den scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 20 gebildet
werden) derart aufweisen, dass, aus einer Normalrichtung relativ
zu der einseitigen Fläche 17 gesehen, ein Winkel
auf der Innendurchmesserseite der Scheibe 16 größer
ist als derjenige auf der Außendurchmesserseite davon.
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Durch
Einstellen einer Drehgeschwindigkeit der Scheibe 16, einer
Axialgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs und einer Durchmessergeschwindigkeit
davon können die Abstände der konkaven Nuten 19, 20 oder
die Winkelgröße in einem gewünschten
Wert geregelt werden. Zusätzlich kann, wenn die konkaven
Nuten 19, 20 durch das Schneidwerkzeug ausgebildet
werden, ein Schleifstein aus kubischem Bornitrid (CBN) verwendet
werden, bei dem ein vorderes Ende R (Krümmungsradius) klein (zum
Beispiel R0,1 oder R0,2 oder so) oder eine keramische Spitze ist.
Wenn die konkaven Nuten 19, 20 mit dem Feinstbearbeitungs-Schleifstein
ausgebildet werden, werden konkave Abschnitte mit einem rauen Schleifstein
ausgebildet, der eine Korngröße in dem Bereich
von #80 bis #200 aufweist. Nachfolgend werden, um Endbearbeitung
konvexer Abschnitte in der bearbeiteten Fläche durchzuführen,
während die konkaven Abschnitte zu den konkaven Nuten ausgebildet
werden, eines oder mehrere von einer Feinziehschleifbearbeitung,
einer Läppbearbeitung und einer Stoßverformungsbearbeitung
durchgeführt.
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Durch
Einstellen einer Drehgeschwindigkeit der Scheibe 16, einer
Axialgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs und einer Durchmessergeschwindigkeit
davon können die Abstände P19 der scheibenseitigen
konkaven Nuten 19, 19 oder die Größe
der Winkel α und β in einem gewünschten Wert
geregelt werden. Zusätzlich kann, soweit erforderlich,
eine Drehgeschwindigkeit der Scheibe 16 geändert
werden oder eine Verlagerungsgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs
geändert werden. Zu diesem Zeitpunkt ist es, wenn die Bearbeitung
mit einer konstanten Geschwindigkeit durchgeführt wird, nicht
erforderlich, einen Mechanismus zum Ändern einer Drehgeschwindigkeit
für die Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen. Folglich
kann die Konfiguration der Vorrichtung vereinfacht werden und somit können
Kosten zum Ausbilden der konkaven Nuten verringert werden. Zusätzlich
können die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 oder
die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 durch
einen Walzprozess ausgebildet werden. Die scheibenseitigen konkaven
Nuten 19, 19 können, aus einer Normalrichtung
relativ zu der einseitigen Fläche 17 in der axialen
Richtung gesehen, Winkel in Bezug auf die Umfangsrichtung der Scheibe 16 aufweisen,
aber sind nicht auf das in 1 und 2 gezeigte
Prinzip beschränkt. Wenn die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 und
die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 durch
einen Schneidprozess ausgebildet werden, wird der Schleifprozess
nach dem Schneidprozess durchgeführt, soweit erforderlich, um
kleine Grate zu entfernen, die auf der bearbeiteten Fläche
ausgebildet sind.
-
Gemäß dieser
oben beschriebenen Ausführung kann die Struktur bereitgestellt
werden, die mit der Vielzahl konkaver Nuten 19, 20 versehen
ist, die einen Traktionskoeffizienten verbessert, während Verschleißfestigkeit
der Scheibe 16 und der Antriebswalze 8 sichergestellt
wird.
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Das
heißt, dass, da die konkaven Nuten 19, 20 sowohl
in der einseitigen Fläche 17 der Scheibe 16 in
der axialen Richtung als auch der Umfangsfläche 18 der
Antriebswalze 8 (beide Traktionsflächen) ausgebildet
sind, ein Traktionskoeffizient selbst dann, wenn die Tiefe der konkaven
Nuten 19, 20 klein ist (die Tiefe nicht extrem
groß hergestellt wird), ausreichend sichergestellt werden
kann. Folglich kann leicht Verschleißfestigkeit des Bearbeitungswerkzeugs
zum Ausbilden der konkaven Nuten 19, 20 sichergestellt
werden und somit können Herstellungskosten verringert werden.
Zusätzlich kann, wenn die konkaven Nuten 19, 20 durch
einen Walzprozess ausgebildet werden, verhindert werden, dass die
bearbeitete Fläche dort bricht, wo die konkaven Nuten 19, 20 ausgebildet
sind, und ein Verschlechtern der Biegedauerfestigkeit verhindert
werden.
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Zusätzlich
befinden sich bei dieser Ausführung, wie oben beschrieben,
die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 und
die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 in
der Verspannungsbeziehung. Folglich tritt zum Beispiel ein Problem,
dass ein wesentlicher Kontaktbereich des Rollkontaktbereichs (eine
Gesamtsumme eines Kontaktbereiches in dem Rollkontaktbereich außer
den konkaven Nuten 19, 20) bei einem bestimmten Übersetzungsverhältnis klein
wird, nicht auf. Folglich kann verhindert werden, dass ein übermäßig
großer Flächendruck oder ein Metallkontakt in
dem Rollkontaktbereich auftritt, wenn die Vorrichtung in einem Zustand,
bei dem der Kontaktbereich klein ist, betrieben wird, und somit kann
Verschleißfestigkeit der Scheibe 16 und der Antriebswalze 8 sichergestellt
werden.
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Gemäß der
oben beschriebenen Ausführung können die konkaven
Nuten 19, 20 ausgebildet werden, wobei ein Traktionskoeffizient
bei niedrigen Kosten verbessert wird. Das heißt, dass,
wie oben beschrieben, die konkaven Nuten 19, 20,
aus einer Normalrichtung relativ zu der einseitigen Fläche
(konkave Krümmungsfläche) 17 gesehen,
die Winkel α und β (die Winkel, die zwischen der
konkaven Nut 19 oder 20 und dem imaginären
konzentrischen Kreis X gebildet werden) in Bezug auf die Umfangsrichtung
der Scheibe 16 bilden, wobei die konkaven Nuten 19, 20 derart ausgebildet
sind, dass der Winkel auf der Innendurchmesserseite der Scheibe 16 größer
ist als derjenige auf der Außendurchmesserseite davon (das
Verhältnis α < β wird
erfüllt). Wie oben beschrieben wird, können die
konkaven Nuten 19, 20 derart ausgebildet werden,
dass das Bearbeitungswerkzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit
in die Durchmesserrichtung (und die axiale Richtung) der Scheibe 16 in
einem Zustand schwingt oder sich bewegt, bei dem das Bearbeitungswerkzeug
zum Ausbilden der konkaven Nuten 19, 20 in direkten
Kontakt mit der einseitigen Fläche 17 gebracht
wird, während die Scheibe 16 mit einer konstanten
Geschwindigkeit gedreht wird.
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Der
Grund besteht darin, dass eine Umfangsgeschwindigkeit des mit dem
Bearbeitungswerkzeug bearbeiteten Teils von der inneren Seite zu der äußeren
Seite in der Durchmesserrichtung schneller wird und somit der Winkel
in Bezug auf die Umfangsrichtung kleiner wird, wenn die Umfangsgeschwindigkeit
schneller wird. Folglich kann die Anzahl von Vorgängen
verringert werden, bei denen das Bearbeitungswerkzeug in direkten
Kontakt mit der bearbeiteten Fläche gebracht wird oder
sich von der bearbeiteten Fläche wegbewegt. Außerdem
ist es nicht erforderlich, ein Zuführmaß (eine
Zuführgeschwindigkeit) des Bearbeitungswerkzeugs gemäß der
Position des bearbeiteten Teils in der Durchmesserrichtung zu ändern
(zum Beispiel ist es nicht erforderlich, die Zuführgeschwindigkeit
in der Durchmesserrichtung derart einzustellen, dass sie langsam
ist, wenn es sich zu der Außenseite in der Durchmesserrichtung
bewegt).
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Folglich
ist es möglich, die Bearbeitung der konkaven Nuten 19, 20 einfach
durchzuführen und die konkaven Nuten 19, 20 bei
niedrigen Kosten auszubilden, ohne einen Preis der Vorrichtung zum
Ausbilden der konkaven Nuten 19, 20 unnötig
zu erhöhen. Zusätzlich wird, wenn die konkaven
Nuten 19, 20 durch den Schneidprozess ausgebildet
werden, der Schleifprozess nach dem Schneidprozess durchgeführt,
soweit erforderlich, um kleine Grate zu entfernen, die auf der bearbeiteten
Fläche ausgebildet sind.
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Zusätzlich
können die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 und
die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 die
gleiche Nutentiefe, die gleiche Nutenbreite und die gleichen Nutenabstände P19 und P20 (P19 = P20) aufweisen
oder können Maße aufweisen, die sich voneinander
unterscheiden (P19 ≠ P20).
In diesem Fall ist es zum Beispiel wünschenswert, eines,
dessen Verschleißfestigkeit geringer ist, von der Scheibe 16 und
der Antriebswalze 8 derart auszubilden, dass es eine kleine
Nutentiefe aufweist. Zusätz lich ist es möglich,
eines, bei dem die Nut einfach ausgebildet werden kann, von den
scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 und den
antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 derart
auszubilden, dass es eine große Nutentiefe aufweist. Zum Beispiel
ist es möglich, die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 mit
einer konzentrischen Form (oder einer Spiralform) derart auszubilden, dass
sie eine große Nutentiefe aufweisen, oder es ist möglich,
die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19, die
in einer konkaven Krümmungsfläche ausgebildet
werden, derart auszubilden, dass sie eine große Nutentiefe
aufweisen. In einem Fall werden die Nutentiefe, die Nutenbreite,
die Nutenabstände P19 und P20 der scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 und
der antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 gemäß einem
erforderlichen Traktionskoeffizienten, der Verschleißfestigkeit,
den Bearbeitungskosten und Ähnlichem eingestellt (reguliert).
Zusätzlich werden die Winkel, die in dem Rollkontaktbereich zwischen
den scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 und
den antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 gebildet
werden, auf die gleiche Weise eingestellt (reguliert).
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(Zweite Ausführung)
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Die 4 und 5 zeigen
eine zweite Ausführung der Erfindung. Bei dieser Ausführung
sind, wie in 4 gezeigt, die scheibenseitigen
konkaven Nuten 19, 19 zu einer konzentrischen
Form (oder einer Spiralform) um die mittige Welle (Drehwelle) der Scheibe 16 herum
ausgebildet. Dagegen sind, wie in 5 gezeigt,
die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 derart
ausgebildet, dass sie, aus einer Normalrichtung relativ zu der Umfangsfläche 18 der Antriebswalze 8 gesehen,
Winkel in Bezug auf die Umfangsrichtung der Antriebswalze 8 aufweisen. Dann
werden bei dieser Ausführung die Winkel derartig gebildet,
dass ein Winkel auf der Innendurchmesserseite der Antriebswalze 8 größer
ist als der auf der Außendurchmesserseite davon.
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Die
anderen Konfigurationen, Effekte und Verfahren zum Ausbilden der
antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 sind
die gleichen wie diejenigen der oben beschriebenen ersten Ausführung,
außer dass die konkaven Nuten mit den Winkeln die antriebswalzenseitigen
konkaven Nuten 20, 20 sind und die Fläche
(der Umfang 18), bei der die antriebswalzenseitigen konkaven
Nuten 20, 20 ausgebildet werden, eine kugelförmige
konvexe Fläche (konvexe Krümmungsfläche)
ist. Folglich wird die wiederholende Beschreibung weggelassen.
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(Dritte Ausführung)
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Die 6 bis 8 zeigen
eine dritte Ausführung. Bei dieser Ausführung
sind, auf die gleiche Weise wie bei der oben beschriebenen zweiten
Ausführung, die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 zu
einer konzentrischen Form (oder einer Spiralform) um die mittige
Welle (Drehwelle) der Scheiben 16 und 16b herum
ausgebildet. Jedoch sind bei dieser Ausführung die scheibenseitigen
konkaven Nuten 19, 19 lediglich in einem Teil
ausgebildet, in dem die Umfangsfläche 18 der Antriebswalze 8,
in einem Zustand eines Übersetzungsverhältnisses,
das im Besonderen erforderlich ist, um einen Traktionskoeffizienten
sicherzustellen, in Rollkontakt mit der einseitigen Fläche 17 der
Scheiben 16a und 16b in der axialen Richtung kommt
(die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 sind
nicht auf der gesamten einseitigen Fläche 17 ausgebildet).
Im Besonderen sind, wie in 9 beschrieben,
wenn sich das Übersetzungsverhältnis zwischen
den eingangsseitigen Scheiben 1 und 1 und den
abtriebsseitigen Scheiben 6 und 6 in einem Verlangsamungszustand
befindet, die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 lediglich in
einem Teil ausgebildet, in dem die Umfangsfläche 18 der
Antriebswalze 8 in direkten Kontakt mit den eingangsseitigen
und abtriebsseitigen inneren Flächen 3 und 7 der
Scheiben 1 und 6 kommt.
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Folglich
sind bei dieser Ausführung, wie in 6 gezeigt,
die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19, die
in der Scheibe 16a entsprechend der eingangsseitigen Scheibe 1 ausgebildet
sind, lediglich in einem Teil der einseitigen Fläche (eingangsseitige
innere Fläche) 17 (3) einer Scheibe 16a (1)
in der axialen Richtung von dem innenseitigen Abschnitt in der Durchmesserrichtung
zu dem inneren Endabschnitt ausgebildet. Dagegen sind, wie in 7 gezeigt, die scheibenseitigen konkaven
Nuten 19, 19, die in der Scheibe 16b entsprechend
der abtriebsseitigen Scheibe 6 ausgebildet sind, lediglich
in einem Teil der einseitigen Fläche (abtriebsseitige innere
Fläche) 17 (7) einer Scheibe 16b (6)
in der axialen Richtung von dem außenseitigen Abschnitt
in der Durchmesserrichtung zu dem äußeren Endabschnitt
ausgebildet.
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Zusätzlich
sind bei dieser Ausführung, wie in 8 gezeigt,
die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 derart
ausgebildet, dass sie, aus einer Normalrichtung relativ zu der Umfangsfläche 17 der Antriebswalze 8 gesehen,
Winkel in Bezug auf die Umfangsrichtung der Antriebswalze 8 aufweisen. Dann
werden bei dieser Ausführung die Winkel derart gebildet,
dass ein Winkel auf der Innendurchmesserseite der Antriebswalze 8 größer
ist als der auf der Außendurchmesserseite davon. Jedoch
ist bei dieser Ausführung die Anzahl der antriebswalzenseitigen konkaven
Nuten 20, 20 geringer und der Nutenabstand und
die Nutenbreite sind größer als diejenigen der
antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 (siehe 5), die bei der zweiten Ausführung
beschrieben wurden.
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Bei
dieser Ausführung liegen die scheibenseitigen konkaven
Nuten 19, 19 und die antriebswalzenseitigen konkaven
Nuten 20, 20 in dem Rollkontaktbereich (Traktionsbereich)
des gesamten Übertragungsbereiches des stufenlosen Toroidgetriebes nicht
einander gegenüber. Jedoch werden die Winkel zwischen den
antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 und
den scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 während
einer Verlangsamung gebildet, dass heißt in einem Zustand,
bei dem die antriebswalzenseitigen konkaven Nuten 20, 20 und
die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 in
dem Rollkontaktbereich einander gegenüberliegen. Wenn bei
dieser Ausführung, bei der die scheibenseitigen konkaven Nuten 19, 19 in
einem Teil ausgebildet sind, der einem Rollkontaktbereich in einem
derartigen Verlangsamungszustand entspricht, kann eine maximale Last,
die ausgeübt wird auf den Zapfen 9 (siehe 9 und 10),
die Eingangsdrehwelle 2 oder ein Druckkugellager, das die
Antriebswalze 8 drehbar trägt, verringert werden,
um dadurch eine kompakte Größe der Vorrichtung
zu verwirklichen. Bezüglich dieses Punktes gilt das Gleiche
für die erste und zweite Ausführung.
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Da
die anderen Konfigurationen und Effekte die gleichen sind wie diejenigen
der ersten und zweiten Ausführung, wird die wiederholende
Beschreibung davon weggelassen.
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Zusätzlich
können, auch wenn dies nicht gezeigt wird, die scheibenseitigen
konkaven Nuten lediglich in einem Teil ausgebildet sein, in dem
die eingangsseitigen und abtriebsseitigen inneren Flächen der
eingangsseitigen und abtriebsseitigen Scheiben in einem Zustand,
bei dem sich das Übersetzungsverhältnis in einem
Beschleunigungszustand befindet, in direkten Kontakt mit der Umfangsfläche
der Antriebswalze kommen. Zusätzlich können die
scheibenseitigen konkaven Nuten lediglich in einem Teil ausgebildet
sein, der in einem Zustand, bei dem das Übersetzungsverhältnis
,1' ist, in direkten Kontakt mit der Umfangsfläche der
Antriebswalze kommt.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungen weisen die einen konkaven
Nuten der scheibenseitigen konkaven Nuten und der antriebswalzenseitigen konkaven
Nuten Winkel in Bezug auf die Umfangsrichtung auf und die anderen
konkaven Nuten sind zu einer konzentrischen Form (oder einer Spiralform) ausgebildet
(weisen keine Winkel auf). Es kann jedoch derart konfiguriert werden,
dass beide der scheibenseitigen konkaven Nuten und der antriebswalzenseitigen
konkaven Nuten Winkel in Bezug auf die Umfangsrichtung aufweisen.
In einem Fall befinden sich die antriebswalzenseitigen konkaven
Nuten und die scheibenseitigen konkaven Nuten, ungeachtet des Übersetzungsverhältnisses
des stufenlosen Toroidgetriebes, in der Verspannungsbeziehung in dem
Rollkontaktbereich. Aus der Normalrichtung relativ zu dem Rollkontaktbereich
gesehen liegt zum Beispiel der Winkel zwischen dem scheibenseitigen und
dem antriebswalzenseitigen Winkel in dem Bereich von 5 bis 90 Grad
und erwünschter in dem Bereich von 5 bis 45 Grad.
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Auch
wenn die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungen
beschrieben wurde, ist für Fachpersonen offensichtlich,
dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen daran durchgeführt
werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
und es ist daher beabsichtigt, bei dem angehängten Anspruch
alle derartigen Änderungen und Modifizierungen abzudecken,
die in den wahren Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2002-39306
A [0013]
- - JP 2003-207009 A [0013, 0016]
- - JP 2003-278869 A [0013, 0016]
- - JP 2003-343675 A [0013, 0016]
- - JP 200239306 A [0016]