DE102010052596B4

DE102010052596B4 - Stufenloses Toroidgetriebe

Info

Publication number: DE102010052596B4
Application number: DE102010052596.0A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Nishii; Toshihiko Sato; Eiji Inoue; Toshiro Toyoda; Hiroyasu Yoshioka; Yuji Shimomura; Shin Yamamoto
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2030-11-26
Also published as: US8876654B2; US20110130244A1; DE102010052596A1

Abstract

Stufenloses Toroidgetriebe, das umfasst: eine eingangsseitige Scheibe (1a, 1b) und eine ausgangsseitige Scheibe (6), deren Innenoberflächen jeweils einander zugewandt sind, und die koaxial zueinander um eine Drehachse gehalten werden, so dass die Scheiben (1a, 1b) sich frei miteinander drehen können; einen Drehzapfen (9a), der schräg zu der Drehachse der eingangsseitigen Scheibe (1a, 1b) und ausgangsseitigen Scheibe (6) angeordnet ist und Endabschnitte an beiden Enden, auf denen Neigungswellen (13), die koaxial zueinander sind, aufweist, und einen Auflagerträgerabschnitt (15), der sich zwischen den beiden Endabschnitten erstreckt, wobei der Drehzapfen (9a) schwenkbar um die Neigungswellen (13) bewegbar ist, ein Axialwälzlager (17a), das auf der inneren Oberflächenseite des Drehzapfens (9a) angeordnet ist; und eine Kraftrolle (8a), die mittels des Axialwälzlagers (17a) an der Innenoberfläche des Drehzapfens (9a) gehalten wird, so dass sie sich frei dreht, wobei ihre Umfangsoberfläche eine kugelförmige konvexe Oberfläche ist, die in Kontakt mit den Innenoberflächen der eingangsseitigen Scheibe (1a, 1b) und der ausgangsseitigen Scheibe (6) kommt, wobei der Auflagerträgerabschnitt (15) des Drehzapfens (9a) eine Innenoberfläche aufweist, die eine zylindrisch konvexe Oberfläche (14) mit einer Mittelachse (A) ist, die parallel zu der Mittelachse (B) der Neigungswellen (13) ist und sich in radialer Richtung weiter außen als die Mittelachse (B) der Neigungswellen (13) befindet; und wobei das Axialwälzlager (17a) einen äußeren Laufring (18a) aufweist, der auf der Seite des Auflagerträgerabschnitts (15) angeordnet ist und eine Außenoberfläche mit einem konkaven Abschnitt (19a) hat, der zu der zylindrischen konvexen Oberfläche (14) des Auflagerträgerabschnitts (15) passt, und mehrere Wälzkörper (26), die sich zwischen einer äußeren Laufringbahn, die um die Innenoberfläche des äußeren Laufrings (18a) ausgebildet ist, und einer inneren Laufringbahn, die auf der Außenoberfläche der Kraftrolle (8a) ausgebildet ist, befinden, wobei das Axialwälzlager (17a), das durch ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Toroidgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere ein stufenloses Halbtoroidgetriebe, das als ein Automatikgetriebe für ein Auto oder als ein Getriebe für alle Arten industrieller Maschinenanlagen verwendet werden kann.
Ein derartiges stufenloses Toroidgetriebe ist aus DE 10 2007 025 354 A1 bekannt.
Die Verwendung eines stufenlosen Toroidgetriebes zum Beispiel als ein Autogetriebe, ist in vielen Veröffentlichungen beschrieben, und das stufenlose Toroidgetriebe wurde teilweise implementiert und ist wohlbekannt. Insbesondere sind stufenlose Toroidgetriebe mit verschiedenem Aufbau in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2008-25821 offenbart. 26 stellt den grundlegenden Aufbau eines gegenwärtig implementierten Toroidgetriebes dar, wie er in diesem Dokument offenbart ist.
Zuerst wird ein erstes Beispiel dieses herkömmlichen Aufbaus erklärt. Ein Paar von eingangsseitigen Scheiben 1a, 1b ist um eine Eingangsdrehwelle 2 gelagert, so dass die Scheiben 1a, 1b, wenn die Innenflächen 3 auf ihrer Eingangsseite, die toroidal gekrümmte Oberflächen (konkave Oberfläche mit einem bogenförmigen Querschnitt) sind, einander zugewandt sind, konzentrisch miteinander sind und frei synchron drehen.
Ein Ausgangszylinder 5 mit einem Ausgangszahnrad 4, das in seinem Mittelabschnitt um die Außenumfangoberfläche befestigt ist, ist um den Mittelabschnitt der Eingangsdrehwelle 2 gelagert, so dass er sich in Bezug auf die Eingangsdrehwelle 2 frei dreht. Außerdem werden ausgangsseitige Scheiben 6 um beide Endabschnitte dieses Ausgangszylinders 5 über Keilwellenverbindungen gehalten, so dass sie sich synchron mit dem Ausgangszylinder 5 frei drehen. In diesem Zustand sind Innenoberflächen 7 auf der Ausgangsseite beider ausgangsseitigen Scheiben 6, die toroidal gekrümmte Oberflächen sind, den Innenoberflächen 3 auf den zwei Eingangsseiten zugewandt.
Zwei Kraftrollen 8, deren Umfangsoberflächen sphärisch konvexe Oberflächen sind, sind um die Eingangsdrehwelle 2 in jedem der Abschnitte (Hohlräume) zwischen den inneren Oberflächen 3, 7 auf den Eingangsseiten und Ausgangsseiten angeordnet. Diese Kraftrollen 8 werden mittels Trägerwellen 10, deren Basisseitenabschnitt und Spitzenseitenabschnitt exzentrisch sind, und mehrere Wälzlager von der inneren Oberfläche der jeweiligen Drehzapfen 9 gelagert, so dass sie sich um den Spitzenseitenabschnitt der Trägerwellen 10 frei drehen können und um den Basisseitenabschnitt der Trägerwellen 10 schwenken und sich ein wenig um ihn verschieben können.
Jeder Drehzapfen 9 kann frei schwenken und sich um Neigungswellen verschieben, die auf beiden Enden in der Längsrichtung (Richtung von vorn nach hinten von 26) jedes Drehzapfens 9 konzentrisch bereitgestellt sind. Der Arbeitsgang, der jeden Drehzapfen 9 schwenkt (neigt), wird von einem Hydraulikaktuator durchgeführt, der den Drehzapfen 9 in der Axialrichtung der Neigungswelle verschiebt. Wenn die Drehzahl geändert wird, wird jeder Drehzapfen 9 in der Axialrichtung der Neigungswelle verschoben, indem Hydraulikfluid an ihn zugeführt wird oder Hydraulikfluid von jedem Aktuator entfernt wird. Als ein Ergebnis ändert sich die Richtung, in der die Kraft, die in der Tangentialrichtung des Kontaktabschnitts (Zugkraftabschnitt) zwischen der Umfangsoberfläche jeder Kraftrolle 8 und den Innenoberflächen 3, 7 auf der Eingangsseite und der Ausgangsseite wirkt (seitliches Rutschen tritt auf), so schwenkt und verschiebt sich jeder Drehzapfen um jede Neigungswelle.
Während des Betriebs eines stufenlosen Toroidgetriebes, wie vorstehend beschrieben, wird eine der eingangsseitigen Scheiben 1a (linke Scheibe in 26) von der Antriebswelle 11 über eine Nockenvorspanndruckeinheit 12 gedreht und angetrieben. Als ein Ergebnis dreht sich das Paar eingangsseitiger Scheiben 1a, 1b, das auf beiden Enden der Eingangsdrehwelle 2 gehalten wird, synchron, während es in eine Richtung aufeinander zu gedrückt wird. Außerdem wird diese Drehung über jede Kraftrolle 8 auf beide ausgangsseitigen Scheiben 6 übertragen und von dem Ausgangszahnrad 4 ausgegeben.
Wenn in dem Fall der Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen der Eingangsdrehwelle 2 und dem Ausgangszahnrad 4 zuerst die Drehzahl zwischen der Eingangsdrehwelle 2 und dem Ausgangszahnrad 4 verringert wird, wird jeder Drehzapfen 9 in die in 26 dargestellte Position geschwenkt, um die Umfangsoberfläche jeder Kraftrolle 8 in Kontakt sowohl mit dem Abschnitt in Richtung der Mitte der Innenoberfläche 3 auf der Eingangsseite jeder eingangsseitigen Scheibe 1a, 1b als auch dem Abschnitt in Richtung des Außenumfangs der ausgangsseitigen Innenoberfläche 7 beider ausgangsseitigen Scheiben 6 zu verspannen. Wenn andererseits die Drehzahl erhöht wird, wird jeder Drehzapfen 9 in die zu der in 26 dargestellten entgegengesetzte Richtung geschwenkt, um die Oberfläche um jede Kraftrolle 8 in Kontakt sowohl mit dem Abschnitt in Richtung des Außenumfangs der Innenoberfläche 3 der Eingangsseite beider eingangsseitigen Scheiben 1a, 1b als auch dem Abschnitt in Richtung der Mitte der Innenoberfläche 7 der Ausgangsseite beider ausgangsseitigen Scheiben 6 zu verspannen. Durch Festlegen des Schwenkwinkels jedes Drehzapfens 9 auf einen Zwischenwinkel wird ein Zwischendrehzahlverhältnis (Übersetzungsverhältnis) zwischen der Eingangsdrehwelle 2 und der Ausgangsdrehwelle 4 erhalten.
Wenn das stufenlose Toroidgetriebe, wie vorstehend beschrieben, betrieben wird, verformt sich jedes Element, auf das die Kraft übertragen wird, oder mit anderen Worten jede eingangsseitige und ausgangsseitige Scheibe 1a, 1b, 6 und jede Kraftrolle 8 basierend auf der Druckkraft (Schubkraft), die von der Druckeinheit 12 erzeugt wird, elastisch. Außerdem verschiebt sich mit dieser elastischen Verformung jede Scheibe 1a, 1b, 6 in der Axialrichtung. Außerdem wird die Druckkraft, die die Druckeinheit 12 erzeugt, umso größer, je größer das Drehmoment wird, das von dem stufenlosen Toroidgetriebe übertragen wird, und während dies passiert, wird die elastische Verformung jedes Elements groß. Um den Kontaktzustand zwischen jeder Innenoberfläche 3, 7 auf der Eingangsseite und Ausgangsseite und der Umfangsoberfläche jeder Kraftrolle 8 ungeachtet von Schwankungen im Drehmoment richtig aufrecht zu erhalten, ist daher ein Mechanismus notwendig, der bewirkt, dass jede Kraftrolle 8 sich in der Axialrichtung jeder Scheibe 1a, 1b, 6 in Richtung jedes Drehzapfens 9 verschiebt. In dem Fall des in 26 dargestellten ersten Beispiels mit dem herkömmlichen Aufbau wird bewirkt, dass jede Kraftrolle 8 sich in der Axialrichtung verschiebt, indem der Spitzenseitenabschnitt jeder Trägerwelle 10, die die Kraftrolle 8 lagert, um den Basisseitenabschnitt der Trägerwelle 10 geschwenkt und verschoben wird.
In dem Fall des ersten Beispiels dieser Art von herkömmlichem Aufbau ist der Aufbau, um zu bewirken, dass jede Kraftrolle 8 sich in der Axialrichtung verschiebt, komplex, was die Herstellung, die Handhabung und Montagearbeit von Teilen beschwerlich macht, und eine Zunahme der Kosten ist unvermeidlich. Der Aufbau, wie in 27 bis 33 dargestellt, ist in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-25821 als Technologie zur Lösung eines derartigen Problems offenbart.
Im Folgenden wird ein zweites Beispiel für den herkömmlichen Aufbau, wie in 27 bis 33 dargestellt, erklärt. Ein Merkmal dieses zweiten Beispiels eines herkömmlichen Aufbaus ist der Aufbau eines Abschnitts, der eine Kraftrolle 8a in Bezug auf einen Drehzapfen 9 lagert, so dass er sich in der Axialrichtung jeder eingangsseitigen und ausgangsseitigen Scheibe 1a, 1b, 6 verschieben kann (siehe 26), wobei der Aufbau und der Betrieb des gesamten stufenlosen Toroidgetriebes die gleichen wie in dem ersten Beispiel für den in 26 dargestellten herkömmlichen Aufbau sind.
Der Drehzapfen 9a dieses zweiten Beispiels für den herkömmlichen Aufbau weist ein Paar von Neigungswellen 13 auf beiden Enden des Drehzapfens 9, die miteinander konzentrisch sind, und einen Auflagerträger 15 auf, von dem wenigstens die Seitenoberfläche auf der Innenseite (Oberseite in 28, 30 bis 32) in der Radialrichtung sowohl der eingangsseitigen als auch ausgangsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 eine zylindrisch konvexe Oberfläche 14 ist. Beide Neigungswellen 13 sind von einem Joch (dieser Aufbau ist bekannt und ist so in den Figuren nicht dargestellt) oder dem Lagerplattenabschnitt des Schwenkrahmens mittels radialer Nadellager 16 schwenkbar gelagert (siehe Bezugsnummer 13 und 14 in 71 und 72 der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-25821 ).
Wie in 28 und 31 dargestellt, ist die Mittelachse A der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 parallel zu der Mittelachse B beider Neigungswellen 13 und befindet sich in der Radialrichtung der Scheiben 1a, 1b, 6 weiter außerhalb als die Mittelachse B beider Neigungswellen 13. Außerdem ist ein teilweise zylindrischer konkaver Abschnitt 19 auf der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18 eines Axialkugellagers 17 bereitgestellt, das zwischen dem Auflagerträger 15 und der Außenoberfläche der Kraftrolle 8 bereitgestellt ist, so dass er in der Radialrichtung über diese Außenoberfläche geht. Außerdem passt dieser konkave Abschnitt zu der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 des Auflagerträgers 15 und lagert den äußeren Laufring 18, so dass er in Bezug auf den Drehzapfen 9a schwenken und sich in der Axialrichtung jeder Scheibe 1a, 1b, 6 verschieben kann. Der Krümmungsradius r19 der Querschnittform des konkaven Abschnitts 19 ist gleich oder größer als der Krümmungsradius r14 der Querschnittform der zylindrischen konvexen Oberfläche 14, und dieser konkave Abschnitt 19 und die zylindrische konvexe Oberfläche 14 kommen über die gesamte Oberfläche oder in dem Abschnitt nahe dem unteren Abschnitt dieses konkaven Abschnitts 19 in direkten Kontakt.
Die Trägerwelle 10a ist an einem zentralen Abschnitt auf der Innenoberfläche des äußeren Laufrings 18 an dem äußeren Laufring 18 befestigt und mit diesem integriert, und die Kraftrolle 8a wird mittels eines radialen Nadellagers 20 um diese Trägerwelle 10a gelagert, so dass sie sich frei drehen kann. Außerdem ist ein stromabwärtsseitiger Ölzuführungsweg 21 zum Zuführen von Schmieröl an das Axialkugellager 17 und das radiale Nadellager 20 im Inneren des äußeren Laufrings 18 und der Trägerwelle 10a bereitgestellt, und ein stromaufwärtsseitiger Ölzuführungsweg 22, der mit diesem stromabwärtsseitigen Ölzuführungsweg 21 verbindet, ist im Inneren des Auflagerträgers 15 bereitgestellt. Beide dieser Ölzuführungswege 21, 22 sind ungeachtet der Schwenkverschiebung des äußeren Laufrings 18 mittels eines konkaven Lochs 31, das in dem Mittelabschnitt des konkaven Abschnitts 19 ausgebildet ist, miteinander verbunden, und außerdem ist eine Ölzuführungsrohrleitung 23, die mit dem stromaufwärtsseitigen Ölzuführungsweg 22 verbindet, außerhalb des Auflagerträgers 15 bereitgestellt. Der Endabschnitt auf der stromaufwärtigen Seite dieses Ölzuführungsleitungsrohrs 23 öffnet sich in die innere Radialseite einer Riemenscheibe 24, die auf dem Endabschnitt des Drehzapfens 9 bereitgestellt ist, um einen Synchronisationsstrang aufzuhängen, und ist fähig, Schmieröl durch die innere Radialseite dieser Riemenscheibe 24 zuzuführen.
Außerdem ist ein Paar abgestufter Oberflächen 25, die einander zugewandt sind, auf der Innenoberfläche des Drehzapfens 9a bereitgestellt, wo beide Endabschnitte des Auflagerträgers 15 mit dem Paar Neigungswellen 13 verbinden. Außerdem kommen beide diese abgestuften Abschnitte 25 und die Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18 des Axialkugellagers 17 in Kontakt oder kommen nahe aneinander, so dass die Zugkraft, die von der Kraftrolle 8a auf den äußeren Laufring 18 angewendet wird, von einer der abgestuften Oberflächen 25 gehalten werden kann.
Mit dem stufenlosen Toroidgetriebe dieses zweiten Beispiels des vorstehend beschriebenen herkömmlichen Aufbaus kann ein Aufbau, in dem die Kraftrolle 8a in der Axialrichtung jeder Scheibe 1a, 1b, 6 verschoben wird, so dass der Kontakt zwischen der Oberfläche um diese Kraftrolle 8a herum und jeder Scheibe 1a, 1b, 6 ungeachtet der Änderung in dem Betrag der elastischen Verformung jedes derartigen Komponentenelements richtig aufrecht erhalten wird, einfach und zu geringen Kosten hergestellt werden.
Mit anderen Worten, wenn es in dem Fall des Betriebs des stufenlosen Toroidgetriebes eine Notwendigkeit gibt, jede Kraftrolle 8a in der Axialrichtung jeder Scheibe 1a, 1b, 6 basierend auf der elastischen Verformung jeder der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 und jeder Kraftrolle 8a zu verschieben, schwenkt und verschiebt sich der äußere Laufring 18 des Axialkugellagers 17, das jede Kraftrolle 8a lagert, so dass sie sich frei dreht, um die Mittelachse A der zylindrischen konvexen Oberfläche 14, während der äußere Laufring 18 gleichzeitig bewirkt, dass eine Kontaktoberfläche zwischen dem teilweise zylindrisch geformten konkaven Abschnitt 19, der auf der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18 bereitgestellt ist, und der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 der Auflagerträger, gleitet. Basierend auf dieser Schwenkverschiebung verschiebt sich der Abschnitt der Umfangsoberfläche jeder Kraftrolle 8a, die in Rollkontakt mit der einen Seitenoberfläche in der Axialrichtung jeder Scheibe 1a, 1b, 6 kommt, in der Axialrichtung jeder Scheibe 1a, 1b, 6 und der vorstehende Kontaktzustand wird richtig aufrecht erhalten.
Wie vorstehend beschrieben, befindet sich die Mittelachse A der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 in der Radialrichtung jeder Scheibe 1a, 1b, 6 weiter auf der Außenseite als die Mittelachse B der Neigungswellen 13, die die Mitte des Schwenkens jedes Drehzapfens 9a werden, wenn die Drehzahl geändert wird. Daher ist der Schwenkradius der Schwenkbewegung um die Mittelachse A der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 größer als der Schwenkradius während des Drehzahländerungsarbeitsgangs, und die Wirkung auf die Schwankung des Übersetzungsverhältnisses zwischen den eingangsseitigen Scheiben 1a, 1b und den ausgangsseitigen Scheiben 6 nimmt auf innerhalb einen Bereich ab, der ignoriert oder leicht korrigiert werden kann.
Wie in 32A dargestellt, ist in dem Fall der Ausführung des zweiten Beispiels des vorstehend beschriebenen herkömmlichen Aufbaus der Krümmungsradius r19 der Querschnittform des konkaven Abschnitts 19 typischerweise größer als der Krümmungsradius r14 der Querschnittform der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 (r19 > r14). Der Grund dafür ist, dass die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19 und die zylindrische konvexe Oberfläche 14, wenn beide Krümmungsradien r19, r14 gleich sind (r19 = r14), über die gesamte Fläche der einander zugewandten Abschnitte in Kontakt kommen, was es schwierig macht, Schmieröl zu dieser Kontaktfläche zuzuführen. Die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19 und die zylindrische konvexe Oberfläche 14 bewegen und verschieben sich in Bezug aufeinander, wenn sie durch einen hohen Oberflächendruck in einem Kontaktzustand sind, wenn folglich die Zuführung von Schmieröl zu dieser Kontaktfläche schlecht ist, tritt aufgrund des metallischen Kontakts leicht eine hohe Reibung auf.
Wenn jedoch der Krümmungsradius r19 der Querschnittform des konkaven Abschnitts 19 größer als der Krümmungsradius r14 der Querschnittform der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 ist (r19 > r14), entstehen die folgenden Probleme. Mit anderen Worten:

(1) Es tritt leicht lokal zwischen der Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19 und der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 Reibung auf.
(2) Es ist schwierig, die Haltbarkeit des Axialkugellagers 17 aufrecht zu erhalten.

Der Grund, dass das Problem (1) aufritt, ist, dass, wie in 32(A) dargestellt, die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19 und die zylindrische konvexe Oberfläche 14 nur an oder nahe dem unteren Abschnitt des konkaven Abschnitts 19 in einem Zustand eines nahezu tangentialen Kontakts sind und der Oberflächendruck an der Kontaktfläche hoch wird.
Der Grund, dass das Problem (2) auftritt, ist, dass sich der äußere Laufring 18 aufgrund der hohen Axiallast, die von der Kraftrolle 8a auf das Axialkugellager 17 angewendet wird, elastisch verformt, so dass seine innere Oberflächenseite eine teilweise konvexe zylindrische Form bildet. Wie auf dem technischen Gebiet der stufenlosen Toroidgetriebe bekannt, wird beim Betrieb eines stufenlosen Halbtoroidgetriebes, das die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, von der Kraftrolle 8a eine hohe Axiallast auf das Axialkugellager 17 angewendet. Wie außerdem in 32B übertrieben dargestellt, verformt sich aufgrund dieser Axiallast der äußere Laufring 18 des Axialkugellagers 17 elastisch, so dass die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19 der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 folgt oder mit anderen Worten so dass die beiden Oberflächen über nahezu ihre gesamte Oberfläche in Kontakt kommen. Außerdem wird aufgrund dieser elastischen Verformung der Abstand zwischen der äußeren Laufringbahn 28, die auf der Innenoberfläche des äußeren Laufrings 18 bereitgestellt ist, und der inneren Laufringbahn 27, die auf der Außenoberfläche der Kraftrolle 8a bereitgestellt ist, in der Umfangsrichtung des äußeren Laufrings 18 ungleichmäßig. Außerdem wird der Oberflächendruck der Fläche des Rollkontakts zwischen diesen Bahnen 28, 27 und der Rolloberfläche der Kugeln 26 (siehe 33) aufgrund der Differenz in dem Abstand zwischen diesen beiden Bahnen 28, 27 in der Umfangsrichtung des äußeren Laufrings 18 ungleichmäßig. Wie insbesondere durch α in 33 angezeigt, wird der Oberflächendruck an der Rollkontaktfläche zwischen beiden Bahnen 28, 27 und den Rolloberflächen der Kugeln 26 an zwei Stellen auf entgegengesetzten Seiten in der Längenrichtung (Axialrichtung des Auflagerträgers 15) des Drehzapfens 9a übermäßig. Als ein Ergebnis wird die Rolllebensdauer dieser Bahnen 28, 27 an diesen zwei Stellen auf entgegengesetzten Seiten in der Längenrichtung sehr kurz und wird ein Hindernis für das Aufrechterhalten der Haltbarkeit des stufenlosen Toroidgetriebes.
Außerdem wirken in einem stufenlosen Toroidgetriebe, wie etwa dem ersten Beispiel des herkömmlichen Aufbaus, sowohl eine Normalkraft (Kraft, die aufgrund der für den Zugantrieb notwendigen Druckkraft auftritt), die senkrecht zu dem Kontaktpunkt zwischen der Kraftrolle 8 des stufenlosen Toroidgetriebes und den Scheiben 1a, 1b, 6 ist, als auch eine Tangentialkraft (Zugkraft), die parallel zu der Drehrichtung der Kraftrolle 8 ist, an dem Kontaktpunkt auf die Kraftrolle 8. Der Drehzapfen 9 unterstützt diese zwei Kräfte mittels der Kraftrollen 8. Zum Beispiel wird die Normalkraft mittels eines Axialnadellagers 32, das sich zwischen der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18 des Axialkugellagers 17, dessen Kraftrolle 8 als der innere Laufring dient, und der Innenoberfläche des Auflagerträgers 15 des Drehzapfens 9 befindet, auf den Drehzapfen 9 übertragen.
Ein kreisförmiges Loch, in dem der basisseitige Abschnitt einer Trägerwelle 10, wie vorstehend beschrieben, eingesetzt ist, ist in dem Drehzapfen 9 bereitgestellt, und das Radialnadellager, das den basisseitigen Abschnitt der Trägerwelle 10 lagert, so dass sie sich frei dreht, ist im Inneren dieses kreisförmigen Lochs bereitgestellt, so dass die vorstehende Tangentialkraft von der Trägerwelle 10 über das Radialnadellager auf den Drehzapfen 9 übertragen wird. Daher ist es notwendig, auf diese Weise ein kreisförmiges Loch (Durchgangsloch oder Teilloch) in dem Drehzapfen 9 bereitzustellen, welches die Trägerwelle 10 und das Radialnadellager aufnimmt.
Daher wird durch Ausbilden eines kreisförmigen Lochs in dem Auflagerträgerabschnitt 15 des Drehzapfens 9 die Steifigkeit des Drehzapfens 9 verringert, was ein Problem in der Hinsicht wird, dass die Verformung aufgrund der Normalkraft von der Kraftrolle 8 groß wird oder zum Beispiel die Belastung zunimmt.
Wenn die Verformung des Drehzapfens 9 groß wird, besteht auch eine Möglichkeit, dass diese Verformung Probleme verursachen wird, wie etwa bewirken wird, dass die Position des Kontaktpunkts zwischen den Scheiben 1a, 1b, 6 und der Kraftrolle 8 sich von dem Auslegungswert verschiebt und bewirkt, dass der Oberflächendruck an diesem Kontaktpunkt zunimmt, oder bewirkt, dass sich das Übersetzungsverhältnis verschiebt. Wenn das Getriebe außerdem unter Verwendung einer Präzisionsnocke gesteuert wird, verschiebt sich die Position der Präzisionsnocke aufgrund der Verformung des Drehzapfens 9, und dies wird ebenfalls ein wesentlicher Grund für das das Verschieben des Übersetzungsverhältnisses.
Um derartige Probleme zu verhindern und um Schaden an dem Drehzapfen 9 zu verhindern, der durch eine Zunahme der Belastung, wie vorstehend beschrieben, bewirkt wird, und da die Dicke der Teile des Drehzapfens 9 vergrößert wird, um ausreichend Steifigkeit des Drehzapfens 9, in dem das kreisförmige Loch ausgebildet ist, aufrecht zu erhalten, nimmt das Gewicht des Drehzapfens 9 zu, und somit nimmt das Gesamtgewicht des Getriebes zu, was bewirkt, dass andere Probleme, wie etwa ein Abfall im Brennstoffwirkungsgrad oder eine Zunahme der Kosten, auftreten.
Um dieses Problem zu lösen, wird ein Aufbau offenbart, in dem die Tangentialkraft unterstützt werden kann, ohne ein kreisförmiges Loch in dem Drehzapfen 9 zu bilden. Zum Beispiel befindet sich in einem dritten Beispiel des herkömmlichen Aufbaus, wie in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-12574 offenbart, ein Rollenlager zwischen der Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings 18 und dem Abschnitt des Drehzapfens 9, der der Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings 18 zugewandt ist, so dass die Tangentialkraft von der Kraftrolle 8 mittels des Rollenlagers auf den Drehzapfen 9 übertragen wird und dass die Tangentialkraft von dem Drehzapfen 9 gehalten wird.
Auf diese Weise ist es nicht notwendig, den basisseitigen Abschnitt der Trägerwelle 10 durch ein Radialnadellager zu halten, das in einem kreisförmigen Loch in dem Drehzapfen 9 bereitgestellt ist, und unter einem strukturellen Aspekt werden das kreisförmige Loch und das Radialnadellager in dem Drehzapfen 9 beseitigt, und es besteht auch keine Notwendigkeit für den basisseitigen Abschnitt der Trägerwelle 10, so braucht nur ein Schaftabschnitt, der mit dem äußeren Laufring integriert ist, der dem spitzenseitigen Abschnitt der Trägerwelle 10 entspricht, vorhanden zu sein. Jedoch ist es in diesem Fall notwendig, dass eine Bahnoberfläche des Rollenlagers um die Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings 18 ausgebildet wird, so besteht eine Möglichkeit, dass die Verarbeitungskosten steigen.
Andererseits ist die Konstruktion in dem zweiten Beispiel des in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-25821 offenbarten herkömmlichen Aufbaus derart, dass die Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings 18 in direkten Kontakt mit dem Abschnitt des Drehzapfens 9a kommt, der der Außenumfangsoberfläche zugewandt ist, und die vorstehend beschriebene Tangentialkraft wird von dieser Kontaktfläche übertragen. In diesem Fall ist es nicht notwendig, das vorstehende Rollenlager bereitzustellen, so besteh keine Notwendigkeit, eine Bahnoberfläche um die Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings 18 herum bereitzustellen, und somit ist es möglich, die Kosten zu verringern.
Jedoch ist eine Spurrille (Kugelrille) für die Wälzkörper (Kugeln) des Axialkugellagers 17 in dem äußeren Laufring 18 entlang der Umfangsrichtung auf der Seite nahe der Außenumfangsoberfläche der Innenoberfläche des äußeren Laufrings 18 ausgebildet, wo seine Außenoberfläche mittels eines Elements, wie etwa eines Rollenlagers, in direkten Kontakt oder indirekten Kontakt mit dem Drehzapfen 9, 9a kommt, so wird die Steifigkeit des Abschnitts der inneren Oberflächenseite der Dicke von der Außenoberfläche zu der Innenoberfläche des Abschnitts des Außenumfangs des äußeren Laufrings 18, der die Seite der Kraftrolle 8, 8a wird, gering.
Mit anderen Worten ist in dem Fall des Aufbaus, in dem der Bereich der Dicke von der Innenoberfläche zu der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18 in dem Bereich der Tiefe der Spurrille auf der Innenoberfläche ist, nur eine ausreichende Dicke in der Radialrichtung von der Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings 18 zu der Spurrille, und die Tangentialkraft wird übertragen, indem die Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings 18 in Kontakt mit dem Drehzapfen 9, 9a gebracht wird, so nimmt die Belastung an dem Abschnitt auf der inneren Oberflächenseite dieses Außenumfangsabschnitts des äußeren Laufrings 18, der ein Eckabschnitt zwischen der Außenumfangsoberfläche und der Innenoberfläche des äußeren Laufrings ist, zu.
Obwohl überdies, wie vorstehend beschrieben, die Steifigkeit des Drehzapfens 9, 9a hoch ist, besteht eine Möglichkeit, dass der Drehzapfen 9, 9a sich ein bisschen verformt, und in diesem Fall wirkt die Kraft von dem Drehzapfen 9, 9a in Richtung der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18, und die Belastung an dem Abschnitt auf der inneren Oberflächenseite dieses Außenabschnitts des äußeren Laufrings 18 nimmt weiter zu.
Außerdem besteht, selbst wenn die Steifigkeit des Drehzapfens 9, 9a hoch wird, eine Möglichkeit, dass der Drehzapfen 9, 9a ein wenig verformt wird, und in diesem Fall wirkt die Kraft von dem Drehzapfen 9, 9a auf die Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings 8, und die Belastung an dem Abschnitt auf der inneren Oberflächenseite dieses Außenumfangsabschnitts des äußeren Laufrings 18 nimmt zu.
Damit daher die Belastung, die wie vorstehend beschrieben auftritt, gleich oder geringer als ein Referenzwert oder innerhalb eines zulässigen Bereichs wird, ist das Vergrößern der Dicke des äußeren Laufrings 18 machbar, jedoch treten in diesem Fall Probleme auf, wie etwa, dass das Gewicht des äußeren Laufrings 18 und das erforderliche Einbauvolumen zunehmen, so ist ein anderes Verfahren erwünscht, damit diese Probleme nicht auftreten.
Außerdem besteht durch die Verwendung des Aufbaus, in dem die Tangentialkraft von der Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings 18 gehalten wird, ein Problem darin, dass die Verformung des Spurrillenabschnitts des äußeren Laufrings 18 groß wird, wenn die Belastung an dem Abschnitt auf der inneren Oberflächenseite des Außenumfangsabschnitts des äußeren Laufrings 18 zunimmt. Wenn in diesem Fall die Verformung der Spurrille zunimmt, nimmt der Widerstand gegen das Rollen der Wälzkörper (Kugeln) zu.
Außerdem besteht aufgrund dieses Rollwiderstands eine Möglichkeit, dass der Übertragungswirkungsgrad des Gesamtgetriebes abnimmt.
Im Übrigen überträgt ein stufenloses Zugantriebstoroidgetriebe, wie etwa das des zweiten Beispiels und des dritten Beispiels des herkömmlichen Aufbaus Kraft unter Verwendung eines Spezialfluids (Antriebsfluids), das unter hohem Druck in eine Glasform übergeht. Daher ist es in einem Zustand der Kraftübertragung notwendig, dass eine Druckkraft, die proportional zu dem übertragenen Drehmoment ist, an dem Kontaktpunkt zwischen den Scheiben 1a, 1b, 6 und der Kraftrolle 8a angewendet wird. Durch Anwenden dieser Druckkraft nimmt die Kraftrolle 8a, die sich zwischen den Scheiben 1a, 1b und dem Drehzapfen 9a befindet, der diese Kraftrolle 8a hält, eine große Kraft auf, die wirkt, um sie nach außen zu bewegen. Um diese Kraft zu halten, ist ein Jochpaar oberhalb und unterhalb des Drehzapfens 9a angeordnet, so dass die Neigungswellen 13 des Drehzapfens 9a gehalten werden.
Dieses Jochpaar reguliert die Bewegung in Richtung der Außenseite des Drehzapfens 9a. Wenn es kein Joch gibt, besteht eine Möglichkeit, dass die Kraftrolle 8a sich von der richtigen Position verschiebt, was bewirkt, dass der Wirkungsgrad abfällt und die Lebensdauer sinkt. Kreisförmige Befestigungslöcher sind in dem mittleren Abschnitt in der Breitenrichtung jedes der Jochpaare ausgebildet, wo die innere Umfangsoberfläche der Befestigungslöcher eine kugelförmige konkave Oberfläche ist, und Pfosten mit einer kugelförmigen Oberfläche, die von einem Element gehalten werden, das an dem Gehäuse des stufenlosen Toroidgetriebes angebracht ist, passen ins Innere der Löcher, so dass die Joche von den Pfosten mit kugelförmiger Oberfläche gehalten werden, so dass sie frei schwenken. Jedoch wird der Raum zwischen dem Drehzapfen 9a und den Jochen nicht reguliert, und es besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Drehzapfen 9a und die Joche in Kontakt miteinander kommen.
Wenn sich der Drehzapfen 9a in diesem Zustand um die Neigungswellen 13 (Mittelachse der Neigungswellen 13) dreht oder neigt, scheuern der Absatzabschnitt (Basisendabschnitt auf der Seite des Auflagerträgers 15 beider Endabschnitte 36) des Drehzapfens 9a und die Joche gegeneinander, was bewirkt, dass der Reibungswiderstand zunimmt. Diese Zunahme des Reibungswiderstands verhindert die Neigungsbewegung, und es besteht eine Möglichkeit, dass der Betrieb instabil wird.
Um dieses Problem zu handhaben, ist zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 1995(H07)-174201 ein Verfahren zur Verringerung der Reibung während des Neigens durch Ausbilden von Vorsprüngen auf den Jochen, wo die Joche in Kontakt mit dem Drehzapfen 9a kommen, um die Kontaktoberfläche zu verringern, offenbart. Jedoch kann in der in diesem Dokument offenbarten Erfindung durch Ausbilden von Vorsprüngen auf den Jochen, die in Kontakt mit dem Drehzapfen kommen, die Reibung verringert werden, allerdings kann die Abnutzung des Drehzapfens aufgrund des Kontakts mit dem Joch nicht verhindert werden. Außerdem bringt das Ausbilden von Vorsprüngen auf den Jochen eine Zunahme der Kosten mit sich.
Außerdem tritt aufgrund des Kontakts zwischen dem Drehzapfen 9a und den Jochen eine Abnutzung des Drehzapfens 9a in den Kontaktflächen zwischen dem Drehzapfen 9a und den Jochen auf. Daher wird in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004-286053 ein Verfahren offenbart, in dem die Abnutzung verhindert wird, indem der Bereich des Drehzapfens 9a, der mit den Jochen in Kontakt kommt, getempert wird, um die Oberflächenhärte zu erhöhen. Durch das Tempern ist es möglich, die Abnutzung des Drehzapfens zu verhindern, jedoch bedeutet dies nicht, dass Reibung verringert werden kann. Außerdem ist die Endbehandlung des Drehzapfens notwendig, so ist eine Kostenzunahme unvermeidlich.
In der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-121045 wird ein Verfahren zur Verhinderung der Abnutzung des Drehzapfens 9a unter Verwendung des Aufbaus vorgeschlagen, in dem eine Platte zwischen Radialnadellagern 16, die auf den Neigungswellen 13 des Drehzapfens 9a bereitgestellt sind, um als Kipplager zu wirken, und dem Absatzabschnitt des Drehzapfens 9a eingeschoben und gehalten wird und diese Platte in Kontakt mit den Jochen gebracht wird. In diesem Fall gibt es keine Zunahme der Kosten für die Verarbeitung des Drehzapfens und der Joche, jedoch bedeutet dies ebenso nicht, dass die Reibung verringert werden kann.
Außerdem wird in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2001-323982 ein Verfahren offenbart, wodurch sowohl Reibung als auch Abnutzung verringert werden, indem eine bogenförmige Rille auf einem der Drehzapfen 9a und der Joche in der Kontaktfläche zwischen ihnen ausgebildet wird, die um die Mittelachse der Neigungswellen 13 ausgebildet ist, und mehrere Kugeln in dieser Rille angeordnet werden, so dass es einen Rollkontakt zwischen dem Drehzapfen 9a und den Jochen gib. In diesem Fall kann sowohl die Reibung als auch die Abnutzung verringert werden, jedoch ist es notwendig, eine bogenförmige Rille zum Beispiel auf dem Drehzapfen auszubilden, und da diese Rille die Oberfläche sein wird, über welche die Kugeln laufen, muss die Oberfläche der Rille bearbeitet werden, was die Kosten erhöht. Außerdem gibt es auch Probleme der Bearbeitbarkeit, in der Hinsicht, dass Kugeln während der Montage fallen, und es müssen Maßnahmen getroffen werden, so dass es keine Positionsverschiebung gibt.
Wenn andererseits in einem stufenlosen Toroidgetriebe ein hohes Drehmomentübertragungsvermögen benötigt wird, zum Beispiel in Fällen, in denen es in einem Fahrzeug mit einer großen Abgasmenge installiert ist, bewirkt die an dem Kontaktpunkt zwischen den Scheiben 1a, 1b, 6 und der Kraftrolle 8, 8a erzeugte Wärme oder die Wärme, die in der Kraftrollenlagereinheit (Axialkugellager 17) erzeugt wird, die Störung oder das Aufweichen von restlichem Austenit, da die Kraftrolle 8, 8a getempert wird, so besteht eine Möglichkeit, einer Abnahme der Haltbarkeit oder eines Abfalls des Sollwerts für u (Betriebstraktionskoeffizient), wenn die Temperatur der Traktionsoberfläche zunimmt, oder es treten mit anderen Worten verschiedene Probleme, wie etwa eine Zunahme der Druckkraft zwischen den eingangsseitigen und ausgangsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 und der Kraftrolle 8, 8a auf, und es gibt eine weitere Abnahme des Kraftübertragungswirkungsgrads.
Daher wird ein Verfahren vorgeschlagen, in dem durch die Vergrößerung des Radius der äußeren Spurrille (Krümmungsradius der inneren Umfangsoberfläche der äußeren Spurrille) des äußeren Laufrings in Bezug auf den Radius der inneren Spurrille (Krümmungsradius der inneren Umfangsoberfläche der inneren Spurrille) der Kraftrolle 8, 8a, die als der innere Laufring des Axialdrucklagers 17 dient, ein Schlupfsteuerungszustand ausgebildet wird, in dem zwischen dem inneren Laufring und den Wälzkörpern reines Rollen auftritt, und es zwischen dem äußeren Laufring und den Wälzkörpern einen Drehschlupf gibt (siehe zum Beispiel die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-122200 ). Mit anderen Worten wird durch diese innere Laufringschlupfsteuerung die auf der äußeren Laufringseite des Axialkugellagers 17 erzeugte Wärme groß, und es ist möglich, zu unterdrücken, dass auf dem inneren Laufring oder von der Seite der Kraftrolle 8, 8a Wärme erzeugt wird, und durch Unterdrücken der Wärmeerzeugung von der Kraftrolle 8, 8a kann der Traktionskoeffizient verbessert werden ebenso wie der Kraftübertragungswirkungsgrad verbessert werden kann. Wenn jedoch als die innere Laufringschlupfsteuerung die Wärmeerzeugung durch die Kraftrolle 8, 8a, die der innere Laufring ist, unterdrückt wird, gibt es ein Problem der Beschädigung auf der Seite des äußeren Laufrings. Außerdem wird in dem Axialkugellager 17 die von der Seite des äußeren Laufrings erzeugte Wärme groß, so werden die Wärmebeständigkeit und die Haltbarkeit des äußeren Laufrings 18 ein Problem.
Überdies ist die Dicke des äußeren Laufrings 18 in Bezug auf die Kraftrolle 8, 8a dünn, so verformt sich der äußere Laufring 18 leicht. Außerdem kann in dem Oberflächenhärtungsverfahren, wie etwa Aufkohlen, Karbonitrieren, Hochfrequenz-Tempern und ähnlichem, die Tiefe der gehärteten Oberflächenschicht nicht tief gemacht werden. Um daher Schaden an dem äußeren Laufring zu verhindern, wird ein Verfahren offenbart (siehe zum Beispiel das japanische Patent Nr. 3 733 992 ), in dem im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Beispiel als die äußere Laufringschlupfsteuerung der Radius der Spurrille des inneren Laufrings größer als der Radius der Spurrille des äußeren Laufrings gemacht wird, was es möglich macht, die Temperatur des äußeren Laufrings zu verringern. Wenn jedoch als äußere Laufringschlupfsteuerung versucht wird, Schaden an dem äußeren Laufring 18 zu verhindern, wird die von der Kraftrolle 8, 8a erzeugte Wärme groß, und folglich besteht eine Möglichkeit, dass Probleme, wie etwa eine Abnahme des Kraftübertragungswirkungsgrads, aufgrund des Temperaturanstiegs der Kraftrolle 8, 8a auftreten.
Andererseits wird ein Verfahren offenbart (siehe zum Beispiel das japanische Patent Nr. 4 100 072 ), in dem die Haltbarkeit der Rollen aufrecht erhalten wird, indem die Wärmebeständigkeit der Rollen basierend auf der Zusammensetzung der Materialien, die in den Rollen eines stufenlosen ganzen Toroidgetriebes verwendet werden, erhöht wird. Jedoch offenbart dieses Dokument eine Zusammensetzung von Materialien, die für die Rollen eines stufenlosen ganzen Toroidgetriebes, aber nicht für einen Halbtoroidtyp, bevorzugt werden. Die Biegebelastung, die auf eine Halbtoroidkraftrolle 8, 8a wirkt, ist größer als die, die auf eine ganze Toroidkraftrolle wirkt, so sind mit der in diesem Dokument angegebenen Zusammensetzung Haarrisse eine Sorge, wenn die Kraftrolle 8, 8a hergestellt wird.
Außerdem ist ein Verfahren offenbart (siehe zum Beispiel die japanische Patentveröffentlichungsnr. H08-326862 ), das die Rollermüdungscharakteristiken einer Kraftrolle 8, 8a durch die Zusammensetzung der in einer Kraftrolle 8, 8a eines stufenlosen Toroidgetriebes verwendeten Materialien und durch Oberflächenhärtung verbessert. In diesem Dokument ist die Zusammensetzung von Materialien einer verwendeten Kraftrolle 8, 8a für ein Hochfrequenz-Tempern geeignet, jedoch wurden weder die Wärmeerzeugung in dem Axialkugellager 17 noch die Beziehung der Materialcharakteristiken mit dem anderen Aufbau betrachtet. Daher besteht abhängig von dem Aufbau des Axialkugellagers 17 und dem Aufbau des äußeren Laufrings 18 eine Möglichkeit, dass die offenbarte Zusammensetzung. der Materialien nicht die geeignetste Zusammensetzung ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Wenn man die vorstehend erwähnten Probleme berücksichtigt, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau bereitzustellen, der einfach und kostengünstig ist und der fähig ist, einen Kontaktzustand zwischen der Umfangsoberfläche jeder Kraftrolle und den Eingangs- und Ausgangsscheiben aufrecht zu erhalten, indem bewirkt wird, dass jede Kraftrolle sich ungeachtet der Änderung in der Größe der elastischen Verformung der Bestandteilelemente in der Axialrichtung der Eingangs- und Ausgangsscheiben verschiebt.
Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kontaktoberfläche zwischen der Innenoberfläche eines konkaven Abschnitts, der um die Außenoberfläche eines äußeren Laufrings eines Axialwälzlagers ausgebildet ist, und einer zylindrischen konvexen Oberfläche, die auf einem Auflagerträgerabschnitt des Drehzapfens ausgebildet ist, aufrecht zu erhalten, die Abnutzung dieser Oberflächen zu unterdrücken und die elastische Verformung des äußeren Laufrings zu unterdrücken ebenso wie die Haltbarkeit des Axialwälzlager zu erhalten und die Haltbarkeit des gesamten stufenlosen Toroidgetriebes zu verbessern.
Überdies ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau bereitzustellen, der fähig ist, eine Zunahme der Belastung in dem äußeren Umfangsabschnitt des äußeren Laufrings zu verhindern, wenn die Tangentialkraft, die auf eine Kraftrolle wirkt, von der äußeren Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings des Axialwälzlagers der Kraftrolle auf einen Drehzapfen mit einem Kontaktabschnitt, der in direkten oder indirekten Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings kommt, übertragen wird.
Außerdem ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein stufenloses Toroidgetriebe bereitzustellen, das fähig ist, die Reibung und Abnutzung der Kontaktfläche zwischen dem Drehzapfen und den Jochen zu verringern und eine Erhöhung der Verarbeitungskosten durch Vereinfachung der Verarbeitung des Drehzapfens zu verhindern.
Außerdem ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein stufenloses Toroidgetriebe bereitzustellen, das fähig ist, den Kraftübertragungswirkungsgrad durch Senken der Temperatur der Kraftrollen durch Verwenden der Schlupfsteuerung für den inneren Laufring in dem Axialwälzlager der Kraftrollen zu verbessern und das auch fähig ist, aufgrund der Verwendung der Schlupfsteuerung des inneren Laufrings die Haltbarkeit zu erhalten, wenn durch den äußeren Laufring erzeugte Wärme zunimmt.
Das stufenlose Toroidgetriebe der vorliegenden Erfindung umfasst ähnlich dem herkömmlicherweise bekannten stufenlosen Toroidgetriebe, das in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2008-25821 offenbart ist, eingangsseitige und ausgangsseitige Scheiben, die aus wenigstens einem Paar Scheiben, mehreren Drehzapfen und mehreren Kraftrollen bestehen.
Die eingangsseitige Scheibe und die ausgangsseitige Scheibe sind derart, dass die Scheiben in einem Zustand, in dem die Innenoberflächen einander zugewandt sind, konzentrisch zueinander sind und derart gehalten werden, dass sie sich frei drehen können.
Jeder der Drehzapfen ist derart positioniert, dass er gegen die Mittelachse der eingangsseitigen Scheibe und ausgangsseitigen Scheibe schräg ist, und umfasst Endabschnitte auf beiden Enden, auf denen Neigungswellen, die konzentrisch zueinander sind, bereitgestellt sind, und einen Auflagerträgerabschnitt, der sich zwischen den beiden Endabschnitten erstreckt.
Ein Axialwälzlager ist auf der inneren Oberflächenseite jedes der Drehzapfen bereitgestellt, und jede der Kraftrollen wird mittels des Axialwälzlagers von der Innenoberfläche des Drehzapfens gehalten, so dass sie sich frei dreht, und eine Umfangsoberfläche der Kraftrolle, die eine kugelförmige konvexe Oberfläche ist, kommt in Kontakt mit den Innenoberflächen der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangsseitigen Scheibe.
Insbesondere in dem stufenlosen Toroidgetriebe der vorliegenden Erfindung:
der Auflagerträgerabschnitt des Drehzapfens umfasst eine Innenoberfläche, die eine zylindrische konvexe Oberfläche mit einer Mittelachse ist, die parallel zu der Mittelachse der Neigungswellen ist und sich weiter außen als die Mittelachse der Neigungswellen befindet;
das Axialwälzlager befindet sich auf der Auflagerträgerabschnittseite und umfasst einen äußeren Laufring mit einer Außenoberfläche mit einem konkaven Abschnitt, der zu der zylindrischen konvexen Oberfläche des Auflagerträgerabschnitts passt, und mehrere Wälzkörper, die sich zwischen einer äußeren Laufringbahn, die um die Innenoberfläche des äußeren Laufrings ausgebildet ist, und einer inneren Laufringbahn, die auf der Außenoberfläche der Kraftrolle ausgebildet ist, befinden, wobei es zusammen mit dem Axialwälzlager, das durch die Montage zwischen der zylindrischen konvexen Oberfläche des Auflagerträgerabschnitts und des konkaven Abschnitts des äußeren Laufrings von dem Drehzapfen gehalten wird, so dass eine Schwenkbewegung in der Axialrichtung der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangsseitigen Scheibe möglich ist, eine Last, die auf die Kraftrolle angewendet wird, in der Axialdruckrichtung aufnimmt und die Kraftrolle lagert, so dass die Kraftrolle sich frei dreht; und
der konkave Abschnitt des äußeren Laufrings hat Seitenoberflächenabschnitte auf beiden Seiten in der Breitenrichtung, wobei die zylindrische konvexe Oberfläche des Auflagerträgerabschnitts in Kontakt mit beiden Seitenoberflächenabschnitten des äußeren Laufrings kommt, um zu der zylindrischen konvexen Oberfläche des konkaven Abschnitts zu passen.
In der vorliegenden Erfindung ist die Form des konkaven Abschnitts des äußeren Laufrings nicht eingeschränkt, solange sie Seitenoberflächenabschnitte auf beiden Seiten umfasst, die mit der zylindrischen konvexen Oberfläche des Auflagerträgerabschnitts in Kontakt kommen, jedoch wird bevorzugt, dass beide Seitenoberflächenabschnitte ein Paar seitlicher konkaver gekrümmter Oberflächenabschnitte mit einem Querschnittkrümmungsradius haben, der größer als der Querschnittkrümmungsradius der zylindrischen konvexen Oberfläche des Auflagerträgerabschnitts ist. Außerdem wird bevorzugt, dass der konkave Abschnitt einen Querschnitt mit gotischer Spitzbogenform hat.
Außerdem wird in diesem Fall bevorzugt, dass der konkave Abschnitt einen mittleren gekrümmten Oberflächenabschnitt hat, der sich zwischen den seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitten, die einen Querschnittkrümmungsradius haben, der kleiner als der Querschnittkrümmungsradius der zylindrischen konvexen Oberfläche des Auflagerträgerabschnitts ist, befindet, und dass die Ränder der Enden auf der Mittelseite beider seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächen nahtlos mit den Rändern der Enden auf beiden Seiten des mittleren konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitts verbinden.
Die vorliegende Erfindung kann auf das stufenlose Toroidgetriebe mit einem Aufbau angewendet werden, in dem ein Kontaktabschnitt in dem Drehzapfen ausgebildet ist, der die Tangentialkraft, die auf die Kraftrolle wirkt, auf den Drehzapfen überträgt, indem er in direkten Kontakt oder indirekten Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings kommt, und die Ausbildung eines kreisförmigen Lochs ist nicht erforderlich. Jedoch ist in diesem Aufbau bevorzugt eine ballig gewölbte Oberfläche auf der Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings ausgebildet und kommt mit dem Kontaktabschnitt in Kontakt, und die Position des Scheitels der ballig gewölbten Oberfläche, die die äußerste Oberflächenseite der ballig gewölbten Oberfläche ist, befindet sich weiter auf der äußeren Oberflächenseite des äußeren Laufrings als die tiefste Position der Spurrille der äußeren Laufringbahn.
Wenn überdies anstelle dieser ballig gewölbten Oberfläche eine Kontaktoberfläche auf der Seite des äußeren Laufrings, die in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt kommt, auf der äußeren Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings ausgebildet ist, befindet sich die Kontaktoberfläche der Seite des äußeren Laufrings bevorzugt weiter auf der Seite der Außenoberfläche des äußeren Laufrings als die tiefste Position der Spurrille der äußeren Laufringbahn.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung auf das stufenlose Toroidgetriebe mit einem Aufbau angewendet werden, das ein Jochpaar umfasst, das zusammen mit der Lagerung der Neigungswellen, so dass die Neigungswellen frei schwenken und sich in der Axialrichtung frei verschieben, aufgrund der Verschiebung des Drehzapfens schwenkt. In diesem Aufbau sind bevorzugt Löcher in beiden Endoberflächen beider Seitenabschnitte des Drehzapfens, die den Jochen zugewandt sind, an einer Position ausgebildet, die die Mittelachse der zylindrischen konvexen Oberfläche kreuzt, und Kontaktelemente, die mit den Jochen in Kontakt kommen, sind in den Löchern installiert.
In diesem Fall ist die Härte der Kontaktelemente bevorzugt größer als die Härte des Drehzapfens. Auch sind die Kontaktelemente bevorzugt in die Löcher eingepasst.
Außerdem ist der äußere Laufring in dem stufenlosen Toroidgetriebe der vorliegenden Erfindung bevorzugt aus kohlenstoffreichem Stahl mit hoher Wärmebeständigkeit ausgebildet, der innere Laufring ist aus kohlenstoffarmem Stahl mit einem niedrigeren Kohlenstoffgehalt als der kohlenstoffreiche Stahl ausgebildet, wenigstens für den inneren Laufring wird Karbonitrieren als eine Härtungswärmeberhandlung durchgeführt, und der Radius der äußeren Laufringbahn des äußeren Laufrings (Krümmungsradius der inneren Umfangsoberfläche der äußeren Laufringbahn) ist größer als der Radius der inneren Laufringbahn (Krümmungsradius der inneren Laufringbahn) der Kraftrolle.
Der Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt des äußeren Laufrings hat vorzugsweise eine Zusammensetzung von C: 0,5 bis 1,3 Gewichts-%, Cr: 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, Si-, Mo- und Mn-Gesamtgehalt von 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, unvermeidliche Verunreinigungen, wobei der Rest Fe ist, wobei auf dem äußeren Laufring als Härtungswärmebehandlung wenigstens Härten und Tempern bei einer Temperatur von 200°C oder höher durchgeführt werden; und
der Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt des inneren Laufrings hat vorzugsweise eine Zusammensetzung von C: 0,1 bis 0,4 Gewichts-%, Cr: 1,0 bis 3,0-Gewichts-%, unvermeidliche Verunreinigungen, wobei der restliche Teil Fe ist, wobei Karbonitrieren, gefolgt von Härten und Tempern für den inneren Laufring als Härtungswärmebehandlung durchgeführt werden.
Überdies erfährt der äußere Laufring vor dem Härten und Tempern bei einer Temperatur von 200°C oder mehr als die Härtewärmebehandlung bevorzugt Karbonitrieren, und bevorzugt hat der Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt des inneren Laufrings die Zusammensetzung C: 0,1 bis 0,4 Gewichts-%, Cr: 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, Gesamtgehalt von Si, Mo und Mn von 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, unvermeidliche Verunreinigungen, wobei der Rest Fe ist, wobei das Tempern in der Härtungswärmebehandlung bei einer Temperatur von 200°C oder mehr durchgeführt wird.
Außerdem ist bevorzugt ein konvexer Abschnitt auf der zylindrischen konvexen Oberfläche des Auflagerträgerabschnitts ausgebildet, eine Rille ist in dem konkaven Abschnitt des äußeren Laufrings ausgebildet, und zusammen mit der Montage des konvexen Abschnitts mit der Rille wird ein Axialdrucklager zwischen dem konvexen Abschnitt und der Rille bereitgestellt.
Mit der vorliegenden Erfindung, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, kann ein stufenloses Toroidgetriebe mit einer angemessenen Haltbarkeit erreicht werden.
Mit anderen Worten hat in dem Fall des stufenlosen Toroidgetriebes der vorliegenden Erfindung der in der Außenoberfläche des äußeren Laufrings eines Axialwälzlagers ausgebildete konkave Abschnitt eine Form, die mit einem Paar von seitlichen Oberflächenabschnitten auf beiden Seiten in der Breitenrichtung und vorzugsweise einer gotischen Spitzbogenform im Querschnitt bereitgestellt ist, die mit einem Paar von seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitten versehen ist, so dass die Innenoberfläche dieses konkaven Abschnitts (seitliche Oberflächenabschnitte auf beiden Seiten oder die konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitte auf beiden Seiten) und die zylindrische konvexe Oberfläche, die auf dem Auflagerträgerabschnitt des Drehzapfens ausgebildet ist, bevorzugt an zwei Stellen in der Umfangsrichtung dieser Oberflächen in Kontakt kommen. Daher ist es möglich, die Kontaktoberfläche auf beiden Oberflächen aufrecht zu erhalten, ebenso wie die Abnutzung dieser Oberflächen zu unterdrücken.
Überdies kommen beide Oberflächen an zwei Stellen, die in der Umfangsrichtung dieser Oberflächen getrennt sind, in Kontakt, selbst wenn folglich eine große Axiallast auf den äußeren Laufring angewendet wird, kann der äußere Laufring davon abgehalten werden, sich in die Verengungsrichtung der Öffnungsbreite dieses konkaven Abschnitts elastisch zu verformen. Daher wird der Abstand zwischen der äußeren Laufringbahn, die auf der Innenoberfläche des äußeren Laufrings ausgebildet ist, und der inneren Laufringbahn, die auf der Außenoberfläche der Kraftrolle ausgebildet ist, davon abgehalten, in der Umfangsrichtung dieser Bahnen ungleichmäßig zu werden. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass der Oberflächendruck in der Fläche des Rollkontakts zwischen diesen Bahnen und den Wälzkörpern (Kugeln) teilweise übermäßig wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Haltbarkeit des Axialwälzlagers aufrecht zu erhalten ebenso wie die Haltbarkeit des stufenlosen Toroidgetriebes, in welches das Axialwälzlager montiert ist, aufrecht zu erhalten.
Außerdem ist es durch nahtloses Verbinden der Ränder auf den Enden auf der Mittelseite beider seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitte und der Ränder auf beiden Seiten des mittleren konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitts möglich, die Belastung, die aufgrund des Drucks zwischen der Innenoberfläche des konkaven Abschnitts und der zylindrischen konvexen Oberfläche des Auflagerträgerabschnitts bei oder nahe dem unteren Abschnitt des konkaven Abschnitts angewendet wird, selbst wenn eine große Kraft in eine Richtung angewendet wird, die beide seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitte voneinander trennen würde, zu verringern. Als ein Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass ein Schaden, wie etwa Rissbildung an dem äußeren Laufring auftritt.
Außerdem wird in dem Aufbau der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der die Steifigkeit des Drehzapfens erhöht, indem die Notwendigkeit beseitigt wird, ein kreisförmiges Loch in dem Drehzapfen auszubilden, durch Übertragen die Tangentialkraft, die auf durch die Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings des Axialwälzlagers der Kraftrolle auf die Kraftrolle wirkt, und den Kontaktabschnitt des Drehzapfens, der der äußeren Umfangsoberfläche zugewandt ist und mit ihr in Kontakt kommt, die Haltbarkeit dieses Abschnitts verbessert, indem eine Belastungszunahme in der Fläche zwischen der Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings und der Spurrille der äußeren Laufringbahn in dem Bereich der Tiefe der Spurrille, die auf der Innenoberfläche des äußeren Laufrings ausgebildet ist, verhindert wird.
Überdies werden in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Wirkungen aufgrund der Reibung des Drehzapfens, der an den Jochen gleitet, verhindert, somit ist es zusammen mit der Fähigkeit, die Abnutzung des Drehzapfens zu verhindern, möglich, die Verarbeitungskosten des Drehzapfens zu verringern.
Außerdem ist der Aufbau mit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart, dass keine hohe Biegebelastung auf den äußeren Laufring wirkt, und die von dem Axialwälzlager erzeugte Wärmemenge ist auf der Seite des äußeren Laufrings größer als auf der Seite des inneren Laufrings; und durch Ausbilden der Kraftrolle, in der eine hohe Biegebelastung wirkt, unter Verwendung von Stahl mit hoher Zähigkeit und Ausbilden des äußeren Laufrings aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt mit hoher Wärmebeständigkeit ist es möglich, die Haltbarkeit des Axialwälzlagers einschließlich der Kraftrolle zu verbessern.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist ein konvexer Abschnitt auf der zylindrischen konvexen Oberfläche des Auflagerträgerabschnitts des Drehzapfens ausgebildet, und eine Rille ist in dem konkaven Abschnitt auf der Außenseite der Kraftrolle ausgebildet, wo es durch die Bereitstellung eines Nadellagers zwischen dem konvexen Abschnitt und der Rille möglich ist, die Kraftrolle leicht in Bezug auf den Drehzapfen in der Axialrichtung zu positionieren und den Schwenkwiderstand der Kraftrolle zu verringern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar und ist eine von innen in der Radialrichtung der Scheiben gesehene perspektivische Zeichnung eines Drehzapfens, der eine Kraftrolle mittels eines Axialkugellagers hält.
2 ist eine vergrößerte Querschnittzeichnung des Schnitts X-X in 1.
3 ist eine perspektivische Zeichnung des entfernten äußeren Laufrings des Axialkugellagers in einem Zustand, der entgegengesetzt zu der in 1 entgegengesetzten Seite gesehen ist.
4 ist eine Zeichnung, die den Zustand des entfernten äußeren Laufrings des Axialkugellagers in 2 darstellt.
5 ist eine ähnliche Zeichnung wie 4 und stellt ein Beispiel für einen äußeren Laufring dar, bei dem die Form der Innenoberfläche des konkaven Abschnitts geändert wurde.
6 ist eine ähnliche Zeichnung wie 4 und stellt ein anderes Beispiel für einen äußeren Laufring dar, bei dem die Form der Innenoberfläche des konkaven Abschnitts geändert wurde.
7 ist eine Querschnittzeichnung, die einen Drehzapfen darstellt, der eine Kraftrolle eines stufenlosen Toroidgetriebes einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ist eine vergrößerte Ansicht des rechteckigen Querschnitts C in 7.
9 ist eine Querschnittzeichnung, die einen Drehzapfen darstellt, der eine Kraftrolle eines stufenlosen Toroidgetriebes einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
10 ist eine vergrößerte Ansicht des rechteckigen Abschnitts D in 9.
11 ist eine Querschnittzeichnung, die die Hauptteile eines stufenlosen Toroidgetriebes einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 ist eine Perspektivansicht, die einen Drehzapfen darstellt, der eine Kraftrolle des stufenlosen Toroidgetriebes von 11 darstellt.
13 ist eine Vorderansicht, die einen Drehzapfen darstellt, der eine Kraftrolle des stufenlosen Toroidgetriebes von 11 darstellt.
14 ist eine Querschnittansicht des Schnitts I-I in 13. 15 ist eine Perspektivzeichnung, die nur den Drehzapfen darstellt, der aus der Zeichnung in 12 entfernt wurde.
16 ist eine Vorderansicht, die den Drehzapfen in 15 darstellt.
17 ist eine Querschnittansicht des Schnitts II-II in 16.
18 ist eine Querschnittzeichnung, die ein Beispiel eines Axialkugellagers und Drehzapfens darstellt, die eine Kraftrolle eines stufenlosen Toroidgetriebes umfassen, zur Erklärung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 ist eine Querschnittzeichnung eines stufenlosen Toroidgetriebes einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 ist eine vergrößerte Querschnittzeichnung der Fläche A in 19.
21 ist eine Perspektivzeichnung, die einen getrennten Drehzapfen und eine Kraftrolle des stufenlosen Toroidgetriebes von 19 darstellt.
22 ist eine Perspektivzeichnung des Falls, in dem ein Anschlag in dem stufenlosten Toroidgetriebe der sechsten Ausführungsform bereitgestellt ist.
23 ist eine vergrößerte Perspektivzeichnung der Fläche B in 22.
24 ist eine Querschnittzeichnung des Schnitts von 22, in dem der konvexe Drehzapfenabschnitt ausgebildet ist.
25 ist eine Querschnittzeichnung des Schnitts von 22, in dem ein Nadellager bereitgestellt ist.
26 ist eine Querschnittzeichnung, die ein erstes Beispiel des herkömmlichen Aufbaus darstellt.
27 ist eine von außen in der Radialrichtung der Scheiben gesehene Perspektivzeichnung, die ein zweites Beispiel des herkömmlichen Aufbaus darstellt und einen Drehzapfen darstellt, der eine Kraftolle mittels eines Axialkugellagers hält.
28 ist eine Vorderansicht des in 27 dargestellten Drehzapfens und stellt den aus der Umfangsrichtung der Scheiben gesehenen Zustand dar.
29 ist eine von oben in 28 gesehene Draufsicht.
30 ist eine von der rechten Seite in 28 gesehene Seitenansicht.
31 ist eine Querschnittzeichnung im Querschnitt Y-Y in 29.
32A und 32B sind Zeichnungen, die dem Querschnitt Z-Z in 28 entsprechen, wobei 32A den Zustand darstellt, bevor von der Kraftrolle eine Axiallast auf das Axialkugellager angewendet wird, und 32B den Zustand darstellt, nachdem eine Axiallast angewendet wurde.
33 ist eine ähnliche Zeichnung wie 29, aus der die Kraftrolle und die Riemenscheibe entfernt wurden, um die Flächen darzustellen, wo der Oberflächendruck an den Rollkontaktpunkten aufgrund der elastischen Verformung des äußeren Laufrings hoch wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
[Ausführungsform 1]
1 bis 4 stellen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das Merkmal dieser Ausführungsform ist der Erhalt der Haltbarkeit des äußeren Laufrings 18a und des Axialkugellagers 17a, das diesen äußeren Laufring 18a umfasst, indem eine Konstruktion für die Form der Innenoberfläche eines konkaven Abschnitts 19a ausgeklügelt wird, der auf der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18a in der Radialrichtung dieses äußeren Laufrings 18a ausgebildet wird. Der Aufbau und die Funktion der anderen Teile sind die gleichen wie die des zweiten Beispiels des in 27 bis 33 dargestellten und vorstehend beschriebenen zweiten Beispiels für den herkömmlichen Aufbau, so werden identischen Teilen die gleichen Bezugsnummern gegeben, und jegliche redundante Erklärung wird vereinfacht oder weggelassen, so dass die nachstehende Erklärung die Merkmale dieser Ausführungsform in den Mittelpunkt stellen kann.
In dem Aufbau dieser Ausführungsform ist die Innenoberfläche des vorstehenden konkaven Abschnitts 19a keine einfache zylindrische Oberfläche, sondern hat vielmehr einen Querschnitt mit gotischer Spitzbogenform, die ausgebildet wird, indem ein Paar seitlicher konkaver gekrümmter Oberflächenabschnitte 29 mit einem mittleren konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitt 30 nahtlos verbunden wird. Von diesen Abschnitten sind beide seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitte 29 auf beiden Seitenabschnitten in der Breitenrichtung des konkaven Abschnitts 19a bereitgestellt, so dass der Krümmungsradius der Querschnittform r29 größer als der Krümmungsradius r14 der äußeren Umfangsoberfläche einer zylindrischen konvexen Oberfläche 14 eines Auflagerträgerabschnitts 15 eines Drehzapfens 9a (r29 > r14) ist. Andererseits ist der mittlere konkave gekrümmte Oberflächenabschnitt 30 in dem Mittelabschnitt in der Breitenrichtung des konkaven Abschnitts 19a bereitgestellt, so dass der Krümmungsradius der Querschnittform r30 kleiner als der Krümmungsradius r14 der Außenoberfläche der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 ist (r30 < r14). Beide seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitte 29 und der mittlere konkave gekrümmte Oberflächenabschnitt 30 mit Krümmungsradien r29, r30 wie vorstehend beschrieben, sind nahtlos verbunden, indem die Ränder der Enden auf den Mittelseiten der beiden seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitte 29 die Tangentenlinie mit den Rändern der Enden auf beiden Seiten des mittleren konkaven gekrümmten Abschnitts 30 gemeinsam haben.
Der äußere Laufring 18a und der Drehzapfen 9a sind derart montiert, dass der Auflagerträgerabschnitt 15 auf der Seite des Drehzapfens 9a ins Innere des konkaven Abschnitts 19a der Seite des äußeren Laufrings 18a passt. In diesem montierten Zustand kommen die zylindrische konvexe Oberfläche 14 des Auflagerträgerabschnitts 15 und beide seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitte 29 an zwei Positionen in der Umfangsrichtung dieses Auflagerträgerabschnitts 15 in Kontakt. Der Mittenwinkel θ dieser beiden Kontaktflächen kann basierend auf den Verhältnissen der Krümmungsradien r29, r30 und r14 beliebig eingestellt werden. Je größer dieser Mittenwinkel θ wird, desto größer wird die Wirkung der Verhinderung der elastischen Verformung des äußeren Laufrings 18a, wie in 32B dargestellt und vorstehend beschrieben. Je größer dieser Mittenwinkel θ wird, desto größer wird jedoch die Kraft, die in die Richtung der Vergrößerung des Raums zwischen beiden seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitten 29 angewendet wird, und folglich wird die Zugbelastung, die auf oder nahe dem unteren Abschnitt des konkaven Abschnitts 19a wirkt, groß. Je kleiner andererseits dieser Mittenwinkel θ wird, desto eher wird die in die Richtung der Vergrößerung des Raums zwischen beiden seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitten 29 angewendete Kraft unterdrückt, und folglich kann die Zugbelastung, die auf oder nahe dem unteren Abschnitt des konkaven Abschnitts 19a wirkt, verringert werden. Je kleiner jedoch dieser Mittenwinkel θ wird, desto geringer wird die Wirkung der Verhinderung der elastischen Verformung des äußeren Laufrings 18a, wie in 32B dargestellt und vorstehend beschrieben. Daher wird der Mittenwinkel θ innerhalb eines Bereichs geeignet reguliert, so dass die elastische Verformung des äußeren Laufrings 18a unterdrückt wird und so dass die Zugbelastung, die auf oder nahe dem unteren Abschnitt des konkaven Abschnitts 19a wirkt, nicht übermäßig hoch wird. Insbesondere werden die Krümmungsradien r29, r30 und r14 derart festgelegt, dass der Mittenwinkel θ innerhalb des Bereichs von 90 Grad ± 30 Grad gehalten wird.
Mit dem Aufbau dieser Ausführungsform kommt die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19a, der auf der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18a des Axialkugellagers 17a ausgebildet ist, an zwei Positionen in der Umfangsrichtung dieser Oberflächen in Kontakt mit der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 des Auflagerträgerabschnitts 15. Daher ist es möglich, den Kontaktoberflächenbereich zwischen der Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19a und der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 aufrecht zu erhalten, den Oberflächendruck an diesen beiden Kontaktflächen gering zu halten und die Abnutzung beider Oberflächen zu unterdrücken.
Überdies kommen die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19a und die zylindrische konvexe Oberfläche 14 an zwei Positionen, die in der Umfangsrichtung des Auflagerträgerabschnitts 15 getrennt sind, in Kontakt, so wird die elastische Verformung des äußeren Laufrings 18a, selbst wenn eine hohe Axiallast auf den äußeren Laufring 18a angewendet wird, unterdrückt, so dass die innere Oberflächenseite eine konvexe zylindrische Oberfläche wird, wie in 32B dargestellt und vorstehend beschrieben. Mit anderen Worten ist die Höhe der Innenoberfläche des äußeren Laufrings 18a derart, dass sie sich in der Umfangsrichtung nicht ändert. Daher wird unterbunden, dass der Raum zwischen der äußeren Laufringbahn 28, die auf der Innenoberfläche dieses äußeren Laufrings 18a ausgebildet ist, und der inneren Laufringbahn 27, die auf der Außenoberfläche der Kraftrolle 8a ausgebildet ist, in der Umfangsrichtung dieser Bahnen 28, 27 ungleichmäßig wird. Das heißt, dieser Abstand kann im Wesentlichen konstant gehalten werden. Daher kann verhindert werden, dass der Oberflächendruck auf der Rollkontaktfläche zwischen diesen beiden Bahnen 28, 27 und der Rolloberfläche der Kugeln 26 teilweise übermäßig groß wird.
Außerdem sind die Ränder auf den Enden der Mittelseiten beider seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitte 29 und die Ränder auf den Enden beider Seiten in dem Fall des Aufbaus dieser Ausführungsform nahtlos verbunden, sodass die zylindrische konvexe Oberfläche 14 des Auflagerträgerabschnitts 15 gegen diese Abschnitte drückt, wobei die Zugbelastung, die auf oder nahe dem unteren Abschnitt des konkaven Abschnitts 19a wirkt, selbst dann verringert werden kann, wenn eine große Kraft in die Richtung angewendet wird, die den Raum zwischen beiden seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitten 29 trennt. Als ein Ergebnis ist es möglich zu verhindern, dass Schäden, wie etwa eine Rissbildung des äußeren Laufrings 18a, auftreten. Außerdem wird durch das Versehen mit einem mittleren konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitt 30 die Zugebelastung, die auf oder nahe der Unterseite des konkaven Abschnitts 19a wirkt, verringert, und daher kann der Mittenwinkel θ unter der Bedingung, dass die Schadensschutzleistung des äußeren Laufrings 18a in dem gleichen Bereich ist, vergrößert werden. Überdies kann durch Erhöhen dieses Mittenwinkels θ die Wirkung der Unterdrückung der elastischen Verformung des äußeren Laufrings 18a groß gemacht werden.
In dieser Ausführungsform ist die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19a des äußeren Laufrings 18a nicht auf den Querschnitt mit gotischer Spitzbogenform beschränkt, wobei ein Paar seitlicher gekrümmter Oberflächenabschnitte 29 nahtlos mit einem mittleren konkaven gekrümmten Abschnitt 30 verbunden ist. Zum Beispiel kann ein Querschnitt mit gotischer Spitzbogenform auch ein Paar von Bogenformen umfassen, die nicht die gleiche Mitte haben, die an einem Scheitel verbunden sind, oder mit anderen Worten entspricht ein Aufbau, der nur ein Paar seitlicher konkaver gekrümmter Oberflächenabschnitte ohne mittleren konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitt umfasst, ebenfalls einem konkaven Abschnitt mit einem Querschnitt mit gotischer Spitzbogenform.
Solange der Aufbau außerdem derart ist, dass die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19a des äußeren Laufrings 18a seitliche Oberflächenabschnitte auf beiden Seiten in der Breitenrichtung hat und die zylindrische konvexe Oberfläche 14 des Auflagerträgerabschnitts 15 in Kontakt mit beiden Seitenoberflächenabschnitten des äußeren Laufrings 18 kommt, ist die Querschnittform nicht besonders eingeschränkt. Mit anderen Worten kann die Wirkung der vorliegenden Erfindung erzielt werden, solange die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19a des äußeren Laufrings 18a an zwei Punkten in Kontakt mit der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 des Auflagerträgerabschnitts 15 kommt und ein Raum zwischen dem äußeren Laufring 18a und dem Drehzapfen 9a gebildet wird.
Zum Beispiel kann die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19a wie in dem in 5 dargestellten äußeren Laufring 18a` derart sein, dass seitliche konkave gekrümmte Oberflächenabschnitte 29, die auf beiden Seiten in der Breitenrichtung ausgebildet sind, mit einem mittleren flachen Oberflächenabschnitt 30a verbunden sind, der einen geraden Querschnitt hat, der in dem Mittelabschnitt zwischen beiden seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitten 29 ausgebildet ist, oder die Innenoberfläche des konkaven Abschnitts 19a kann wie in dem in 6 dargestellten äußeren Laufring 18a'' einfach aus einem Paar seitlicher flacher Oberflächenabschnitte 29a mit einem geraden Querschnitt ausgebildet werden, die auf beiden Seiten in der Breitenrichtung ausgebildet sind.
[Ausführungsform 2]
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. Das Merkmal des stufenlosen Toroidgetriebes dieser Ausführungsform ist der Aufbau, der eine Tangentialkraft, die auf die Kraftrolle wirkt, durch die Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings und den Kontaktpunkt, wo der Drehzapfen in Kontakt mit der Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings kommt, überträgt, während der sonstige Aufbau und die Funktion gleich wie der Aufbau und die Funktion der ersten Ausführungsform und des herkömmlichen Aufbaus sind. Daher ist es unnötig zu sagen, dass die Erklärung die ausgezeichneten Teile dieser Ausführungsform in den Mittelpunkt stellt, und für andere Teile die gleichen Bezugsnummern wie die in 1 bis 6 und 26 bis 33 verwendeten verwendet werden, um die Erklärung zu vereinfachen.
Wie in 7 und 8 gezeigt, besteht in dem stufenlosen Toroidgetriebe dieser Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform durch die Verwendung des Aufbaus, der die Tangentialkraft, die auf die Kraftrolle 8a wirkt, durch die äußere Umfangsoberfläche 33 des äußeren Laufrings 18b und den Kontaktpunkt 34, wo der Drehzapfen 9b in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche 33 des äußeren Laufrings 18b kommt, überträgt, keine Notwendigkeit eines Aufbaus wie des in dem ersten Beispiel des herkömmlichen Aufbaus verwendeten mit einem Basisseitenabschnitt einer Trägerwelle 10, einem kreisförmigen Loch in dem Drehzapfen 9, in den der Basisseitenabschnitt der Trägerwelle 10 eingesetzt ist, und einem Radialnadellager zwischen ihnen.
Außerdem umfasst der äußere Laufring 18b einen kreisförmigen scheibenförmigen äußeren Hauptlaufringabschnitt 35, der den äußeren Laufring des Axialkugellagers 17b bildet, und eine Trägerwelle 10a, die sich senkrecht von der Mitte der Innenoberfläche dieses äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 erstreckt und die Kraftrolle 8a lagert, so dass sie sich drehen kann. Der äußere Hauptlaufringabschnitt 35 hat eine äußere Umfangsoberfläche 33, die konzentrisch mit der Drehmittelachse der Kraftrolle 8a oder mit anderen Worten mit der Drehmitte der Trägerwelle 10a ist.
Der äußere Laufring 18b ist im Inneren eines konkav geformten Taschenabschnitts P auf der Innenseite des Drehzapfens 9b untergebracht, und ein Paar flacher Kontaktabschnitte (Kontaktoberflächen auf der Drehzapfenseite) ist in dem Drehzapfen 9b an Positionen ausgebildet, die der Außenumfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 zugewandt sind und derart sind, dass sie einander zugewandt sind und sich entlang einer Richtung erstrecken, die orthogonal und schräg zu der Mitteldrehachse der Kraftrolle 8a ist. Um dies detaillierter zu erklären, erstreckt sich das Paar Kontaktabschnitte 34 zugleich damit, dass es orthogonal zu der Mitteldrehachse (Drehachse) der Kraftrolle 8a ist, in einer Richtung, die orthogonal zu den Neigungswellen 13 ist. Mit anderen Worten erstrecken sich die Kontaktabschnitte 34 in der Vorne-Hinten-Richtung von 7. Jeder Kontaktabschnitt 34 ist aus der nahezu quadratischen flachen Spitzenendoberfläche (vorderen Oberfläche) eines vorstehenden Abschnitts ausgebildet, der in einer nahezu quadratischen Plattenform von der Innenoberfläche des Basisendabschnitts des gebogenen gekrümmten Wandabschnitts beider Endabschnitte 36 des Drehzapfens 9b nach innen vorsteht.
Jeder Kontaktabschnitt 34 ist in dem Mittelabschnitt in der Richtung entlang der Mitteldrehachse der Scheiben 1a, 1b, 6 des gebogenen gekrümmten Wandabschnitts auf beiden Endabschnitten 36 des Drehzapfens 9b ausgebildet. Jeder Kontaktabschnitt 34 wurde zum Beispiel durch Hochfrequenzhärten auf eine hohe Härte gehärtet und wurde verarbeitet, so dass er durch Schleifen eine hohe Oberflächenrauigkeit hat. Der Raum zwischen diesen Kontaktabschnitten 34 ist derart festgelegt, dass er ein bisschen größer als die Außendurchmesserabmessung des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 ist.
Bevorzugt hat wenigstens einer der Kontaktabschnitte 34 und der Außenoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 des äußeren Laufrings 18b eine Verarbeitung erfahren, um den Reibungskoeffizienten zu verringern. Das Verfahren zur Verringerung des Reibungskoeffizienten kann zum Beispiel ein Verfahren zum Ausbilden einer dünnen Schicht, wie etwa Polytetrafluoroethylen (PTFE) oder Molybdändisulfid (MoS₂) auf dem wenigstens einen der Kontaktabschnitte 34 und der Außenoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 sein.
Der konkav geformte Taschenabschnitt P, der durch die Innenoberfläche des Auflagerträgers 15a des Drehzapfens 9b und beide Endabschnitte 36 gebildet wird, ist ein Gehäuseraum, der den äußeren Laufring 18b und die Kraftrolle 8a aufnimmt, wobei die Abmessung dieses Gehäuseraums in der Richtung entlang der Schwenkachse des äußeren Laufringgehäuseraums, der den äußeren Laufring 18b unterbringt (Raum zwischen Innenoberflächen auf der Basisendschnittseite der beiden Endabschnitte 36, die einander gegenüber liegen) kleiner festgelegt ist als die Abmessung in der Richtung entlang der Schwenkachse des Kraftrollengehäuseraums, der die Kraftrolle 8a unterbringt (Raum zwischen Innenoberflächen weiter auf der Spitzenendseite als der Basisendabschnitt beider Endabschnitte 36, die einander gegenüber liegen). Indem die Innenoberfläche des Basisendabschnitts des gebogenen gekrümmten Wandabschnitts auf beiden Endabschnitten 36, wie vorstehend beschrieben, nach innen vorstehen gelassen wird, kommt diese Oberfläche mit anderen Worten sehr nahe an die Außenumfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35, und dieser Abschnitt wird zu den nahezu flachen Kontaktabschnitten 34.
Außerdem ist in dieser Ausführungsform ein Axialnadellager 38, das die Last in der Axialdruckrichtung (Richtung die von der kleinen Endoberflächenseite der Kraftrolle 8a aus der großen Endoberflächenseite zugewandt ist), die auf die Kraftrolle 8a angewendet wird, zwischen dem Drehzapfen 9b und dem äußeren Hauptlaufringabschnitt 35 installiert.
Außerdem ist ein Radialwälzlager 20 zwischen der Trägerwelle 10a und der Kraftrolle 8a installiert, und ein Träger (Verbindungsstück) 39 ist derart ausgebildet, dass er zwischen den Spitzenendabschnitten beider Endabschnitte 36 überbrückt. Der Träger 39 verformt sich aufgrund einer Normalkraft, die auf die Kraftrolle 8a wirkt, so dass der Mittelabschnitt des Auflagerträgerabschnitts 15a des Drehzapfens 9b auf der zu der Kraftrolle 8a entgegengesetzten Seite konvex wird, und dieser Träger 39 verhindert, dass die Spitzenendseiten beider Endabschnitte 36 sich in eine Richtung aufeinander zu verformen. Durch die Verwendung dieses Trägers 39 zusammen damit, dass kein kreisförmiges Loch in dem Drehzapfen 9b ausgebildet werden muss, kann die Verformung des Drehzapfens verhindert werden, jedoch ist auch der Aufbau ohne den Träger 39 möglich.
Wenn daher in diesem Aufbau die Tangentialkraft in die Radialrichtung (Richtung entlang der Neigungswellen 13 des Drehzapfens 9b) auf die Kraftrolle 8a wirkt, verschiebt sich die Kraftrolle 8a zu der Seite einer der Neigungswellen 13, und wenn dies passiert, wird die äußere Umfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufrings 35 in Richtung eines der Kontaktabschnitte 34 des Drehzapfens 9b gedrückt. Außerdem kann sich der äußere Hauptlaufringabschnitt 35 oberhalb dieses Kontaktabschnitts 34 drehen. Mit anderen Worten kann sich der äußere Hauptlaufringabschnitt 35 (Kraftrolle 8a) in Bezug auf den Drehzapfen 9b in die Richtung orthogonal zu der Drehmittelachse der Kraftrolle 8a ebenso wie in die Richtung orthogonal zu den Neigungswellen 13 (Richtung entlang der Mitteldrehachse der Scheiben 1a, 1b, 6) bewegen.
Wie in 8 dargestellt, ist überdies in der äußeren Umfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptringabschnitts 35, der in Kontakt mit den flach geformten Kontaktabschnitten 34 kommt, die auf der Innenoberfläche der Basisendabschnitte beider Endabschnitte 36 des Drehzapfens 9b ausgebildet sind, eine ballig gewölbte Oberfläche 42 ausgebildet, die in der Mitte zwischen einer Innenoberfläche 40, die die Seite der Kraftrolle 8a (innere Laufringseite des Axialkugellagers 17b) des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 (äußerer Laufring 18b) ist, und einer Außenoberfläche 41 auf der entgegengesetzten Seite der Kraftrolle 8a hoch ist.
Außerdem befindet die Position des Scheitels, der der weitest entfernte Punkt auf dem Außenumfang dieser ballig gewölbten Oberfläche 42 ist, oder mit anderen Worten die Position am nächsten zu dem Kontaktabschnitt 34 ist, weiter auf der Seite der Außenoberfläche 41 als die tiefste Position der Spurrille (Kugelrille) 28f, die auf der Innenoberfläche 40 des äußeren Hauptlaufrings 35 (äußerer Laufring 18b) ausgebildet ist.
Die Strichpunktlinie L zeigt die Position entlang der Richtung der Drehachse der Kraftrolle 8a der tiefsten Position in der Spurrille 28f an, und die Strichpunktlinie M zeigt die Position entlang der Drehachsenrichtung der Kraftrolle des Scheitels an. Überdies ist die Position des Scheitels der ballig gewölbten Oberfläche 42 nicht als ein Punkt dargestellt, sondern ist um den gesamten Umfang der Außenumfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 vorhanden, und die Position des Scheitels der ballig gewölbten Oberfläche 42 ist auch eine ringförmige Linie, die um den gesamten Umfang der ballig gewölbten Oberfläche 42 geht.
Wie durch die Strichpunktlinie L und die Strichpunktlinie M angezeigt, ist der Scheitel der ballig gewölbten Oberfläche 42 in Bezug auf die Richtung entlang der Drehachse der Kraftrolle 8 weiter auf der Seite der Außenoberfläche 41 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 als die tiefste Position der Spurrille 28f positioniert, und daher überlappen der Abschnitt, wo die Spurrille 28f vorhanden ist, und die Position des Scheitels der ballig gewölbten Oberfläche 42 nicht in Bezug auf diese Richtung.
Außerdem sind in den Kontaktabschnitten 34 des Drehzapfens 9b und der ballig gewölbten Oberfläche 42 der Außenumfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 die Scheitelposition und ihre 42 Umgebung in dem Bereich der Kontaktmöglichkeiten zwischen ihnen, und daher besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Kontaktposition zwischen dem Kontaktabschnitt 34 und der ballig gewölbten Oberfläche 42 sich in Bezug auf die Richtung entlang der Drehachse der Kraftrolle 8a weiter auf der Seite der Außenoberfläche 41 als die tiefste Position der Spurrille 28f befindet.
Obwohl außerdem die Kontaktposition zwischen dem Kontaktabschnitt 34 und der ballig gewölbten Oberfläche sich in Bezug auf die Richtung entlang der Drehachse der Kraftrolle 8a weiter auf der Seite der Innenoberfläche 40 befindet als die tiefste Position der Spurrille 28f, befindet sich die Kontaktposition an einem Abschnitt, der den tiefsten Positionen der Spurrille 28f entspricht und nicht den flachen Positionen der Spurrille 28f entspricht.
Wenn daher der Kontaktabschnitt 34 in Kontakt mit der ballig gewölbten Oberfläche 42 kommt und die Tangentialkraft, die auf die Kraftrolle 8a wirkt, auf den Drehzapfen 9b übertragen wird, ist es möglich, eine Zunahme der Belastung in dem Bereich zwischen der Außenumfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 und der Spurrille 28f, der in Bezug auf die Richtung entlang der Drehachse der Kraftrolle 8a in dem Tiefenbereich der Spurrille 28f, insbesondere an der Ecke 43 zwischen der Außenumfangsoberfläche 33 und der Innenoberfläche 40 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35, ist, zu verhindern.
Durch diese Struktur ist es möglich, den äußeren Laufring 18b leichter und kompakter zu machen, und wenn der äußere Laufring 18b leichter und kompakter wird, wird es möglich, den Drehzapfen 9b leichter und kompakter zu machen. Aufgrund dessen wird es außerdem möglich, das gesamte Getriebe leichter und kompakter zu machen.
Außerdem ist es durch Verhindern einer Zunahme der Belastung an der Ecke 43 benachbart zu der Spurrille 28f des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 möglich, das Auftreten der Verformung der Spurrille 28f zu verhindern. Dies macht es möglich, eine Zunahme des Drehwiderstands der Wälzkörper (Kugeln) 26 aufgrund der Verformung der Spurrille 28f zu verhindern und eine Abnahme des Übertragungswirkungsgrads des gesamten Getriebes zu verhindern.
[Ausführungsform 3]
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. Wie in 9 und 10 dargestellt, ist in dieser Ausführungsform die Breite der Kontaktabschnitte 34a des Drehzapfens 9c, der entlang der Richtung der Drehachse der Kraftrolle 8a in Kontakt mit der Außenumfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a kommt, mit anderen Worten die Breite in der Dickenrichtung von der Innenoberfläche 40 zu der Außenoberfläche 41 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35, derart ausgebildet, dass sie schmaler als die der Kontaktabschnitte 34 der zweiten Ausführungsform wird.
Das heißt, in der zweiten Ausführungsform sind die Kontaktabschnitte 34 derart ausgebildet, dass sie die gesamte Oberfläche der Breite in der Dickenrichtung der äußeren Umfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 bedecken, jedoch ist in dieser dritten Ausführungsform der Aufbau derart, dass die Kontaktabschnitte 34 nur in dem Teil von ein wenig weiter auf der Seite der Innenoberfläche 40 als der Mittelabschnitt zwischen der Außenoberfläche 41 und der Innenoberfläche 40 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a zu der Außenoberfläche 41 ausgebildet sind, und es gibt keinen Kontaktabschnitt an der Position, die der Außenumfangsoberfläche 33a auf der Seite der Innenoberfläche 40 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a zugewandt ist.
Außerdem ist der Raum zwischen Innenoberflächen beider Endabschnitte 36 des Drehzapfens 9c, die einander zugewandt sind, an der Position der Kontaktabschnitte 34a an den Basisendabschnitten beider Endabschnitte 36 schmal und wird an Positionen weiter auf den Spitzenendseiten als die Kontaktabschnitte 34a breiter als der Raum zwischen den Kontaktabschnitten 34a.
Daher sind die Positionen weiter auf den Spitzenendseiten beider Endabschnitte 36 als die Kontaktabschnitte 34a an Positionen angeordnet, die von der Außenumfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a getrennt sind, und der Bereich auf der Innenoberflächenseite der äußeren Umfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a kann nicht in physischen Kontakt mit den Innenoberflächen beider Endabschnitte 36 des Drehzapfens 9c kommen. Eine Stufe 44 ist jeweils zwischen den Kontaktabschnitten 34a, wo der Raum zwischen Innenoberflächen beider Endabschnitte 36 schmal ist, und den Positionen weiter auf der Spitzenendseite, wo der Raum zwischen Innenoberflächen beider Endabschnitte 36 breit ist, ausgebildet.
Außerdem ist eine Kontaktoberfläche 45 auf der Seite des äußeren Laufrings, die mit den Kontaktabschnitten 34a der Drehzapfen 9c in Kontakt kommt, auf der Außenumfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a ausgebildet.
Die Position der Kontaktoberfläche 45 auf der Seite des äußeren Laufrings und der Kontaktabschnitte 34a in Bezug auf die Richtung entlang der Drehachse der Kraftrolle 8a ist weiter auf der Seite der Außenoberfläche 41 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a als die tiefste Position der Spurrille 28f, die auf dem äußeren Hauptlaufringabschnitt 35a ausgebildet ist.
Mit anderen Worten überlappen die Kontaktoberfläche 45 auf der Seite des äußeren Laufrings und die Kontaktabschnitte 34a, die in Kontakt mit der Kontaktoberfläche 45 auf der Seite des äußeren Laufrings kommen, und der Tiefenbereich der Spurrille 28f, die auf der Seite der Innenoberfläche 40 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a ausgebildet ist, in Bezug auf die Richtung entlang der Mitteldrehachse der Kraftrolle 8a nicht, und die Position der Kontaktoberfläche 45 auf der Seite des äußeren Laufrings und der Kontaktabschnitte 34a befindet sich in Bezug auf die Tiefenrichtung der Spurrille 28f in der tieferen Seite als die Spurrille 28f.
Außerdem hat die äußere Umfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a eine ballig gewölbte Oberfläche, die in der Mitte zwischen der Innenoberfläche 40 und der Außenoberfläche 41 hoch wird. Die Position des Scheitels, der die äußerste Seite der Außenumfangsoberfläche 33a ist, die die ballig gewölbte Oberfläche ist, befindet sich auf der äußeren Umfangsoberfläche 33a nahezu in der Mitte in der Richtung der Drehachse der Kraftrolle 8a der Kontaktoberfläche 45 auf der Seite des äußeren Laufrings, die, wie vorstehend beschrieben, weiter auf der Seite der Außenoberfläche 41 ist als die Tiefenposition der Spurrille 28f.
Wie in der zweiten Ausführungsform zeigt die Strichpunktlinie L die Tiefenposition der Spurrille 28f entlang der Richtung der Drehachse der Kraftrolle 8a an, und die Strichpunktlinie N zeigt die Position des Scheitels der ballig gewölbten Oberfläche entlang der Richtung der Drehachse der Kraftrolle 8a an. Die ballig gewölbte Oberfläche ist um die gesamte äußere Umfangsoberfläche 33a ausgebildet, und die Position des Scheitels der ballig gewölbten Oberfläche ist ein ringförmiger Linienabschnitt um die gesamte äußere Umfangsoberfläche 33a.
Auch sind die Kontaktabschnitte 34a und die Kontaktoberfläche 45 auf der Seite des äußeren Laufrings hauptsächlich an dem Scheitelabschnitt und seiner Umgebung in Kontakt miteinander.
Wenn der Kontaktabschnitt 34a in Kontakt mit der Kontaktoberfläche 45 auf der Seite des äußeren Laufrings kommt und eine Tangentialkraft, die auf die Kraftrolle 8a wirkt, auf den Drehzapfen übertragen wird, ist es in der dritten Ausführungsform wie in der zweiten Ausführungsform ebenfalls möglich, eine Zunahme der Belastung an dem Abschnitt, der in der Richtung entlang der Drehachse der Kraftrolle 8a zwischen der Außenumfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a und der Spurrille 28f, insbesondere an der Ecke 43 zwischen der Außenumfangsoberfläche 33a und der Innenoberfläche 40 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a innerhalb des Tiefenbereichs der Spurrille 28, ist, zu verhindern. In dem Fall dieser dritten Ausführungsform ist der Bereich, in dem der Kontakt zwischen dem Kontaktabschnitt 34a und der Außenumfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a möglich ist, mehr auf die Seite der seitlichen Außenoberfläche des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a als in der zweiten Ausführungsform begrenzt, so ist es möglich, die Zunahme der Belastung, wie vorstehend passender beschrieben, zu verhindern.
Durch diese Struktur ist es möglich, den äußeren Laufring 18c leichter und kompakter zu machen, und basierend auf diesem leichten und kompakten äußeren Laufring 18c wird es möglich, den Drehzapfen 9c leichter und kompakter zu machen. Außerdem wird es deswegen möglich, das gesamte Getriebe leichter und kompakter zum machen.
Außerdem ist es durch Verhindern einer Zunahme der Belastung an der Ecke 43 benachbart zu der Spurrille 28f des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a möglich, die Verformung der Spurrille 28f zu verhindern. Dies macht es möglich, eine Zunahme des Rollwiderstands der Wälzkörper (Kugeln) 26 aufgrund der Verformung der Spurrille 28f zu verhindern, und somit ist es möglich, eine Verringerung des Übertragungswirkungsgrads in dem Gesamtgetriebe zu verhindern.
In dieser dritten Ausführungsform ist ebenfalls der Aufbau möglich, in dem es keinen Träger 39 gibt. Außerdem ist in dieser dritten Ausführungsform der Kontaktbereich zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a und dem Kontaktabschnitt 34a des Drehzapfens 9c derart, dass die Breite des Kontaktabschnitts 34 entlang der Axialrichtung der Kraftrolle 8a schmal gemacht wird, indem Veränderungen an der Form der Innenoberfläche der Basisendseite beider Endabschnitte 36 des Drehzapfens 9c vorgenommen werden, jedoch ist es möglich, den Kontaktbereich zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a und dem Kontaktabschnitt 34a des Drehzapfens 9c schmal zu machen, indem ein Stufenabschnitt zwischen der Außenoberflächenseite und der Innenoberflächenseite ausgebildet wird, indem der Durchmesser der Innenoberflächenseite in Bezug auf den Durchmesser der Außenoberflächenseite klein gemacht wird.
Außerdem ist der Aufbau in der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform derart, dass der Kontaktabschnitt 34, 34a des Drehzapfens 9b, 9c in direkten Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche 33, 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35, 35a kommt, jedoch ist ein Aufbau möglich, in dem ein getrenntes Element, wie etwa ein Wälzlager, zwischen ihnen angeordnet ist, so dass der Kontaktabschnitt 34, 34a des Drehzapfens 9b, 9c über dieses getrennte Element in indirekten Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche 33, 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35, 35a kommt. In diesem Fall ist es notwendig, dass der Aufbau derart ist, dass in dem Fall, in dem die äußere Umfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 verwendet wird, hauptsächlich die Scheitelposition und ihre Umgebung der ballig gewölbten Oberfläche 42 in Kontakt mit dem getrennten Element kommen, und in dem Fall, in dem die äußere Umfangsoberfläche 33a des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35a verwendet wird, die Kontaktoberfläche 45 auf der Seite des äußeren Laufrings in Kontakt mit dem getrennten Element kommt, und dass andere Flächen der Außenumfangsoberfläche 33, 33a nicht in Kontakt mit dem getrennten Element kommen.
Die zweite Ausführungsform und dritte Ausführungsform wurden mit dem Aufbau der ersten Ausführungsform kombiniert, und dieser Aufbau kann geeignet angewendet werden, solange jedoch der Aufbau derart ist, dass die Tangentialkraft, die auf die Kraftrolle wirkt, von der äußeren Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings und den Kontaktabschnitten des Drehzapfens, die in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings kommen, übertragen wird, ist der Aufbau nicht auf den der ersten Ausführungsform beschränkt; zum Beispiel können die zweiten und dritten Ausführungsformen ungeachtet dessen, ob ein Auflagerträgerabschnitt mit einer m zylindrischen konvexen Abschnitt verwendet wird, auf die zweiten und dritten Beispiele des herkömmlichen Aufbaus angewendet werden.
[Ausführungsform 4]
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 11 bis 17 erklärt. Ein Merkmal des stufenlosen Toroidgetriebes dieser Ausführungsform ist der Aufbau der Fläche des Drehzapfens, die mit den Jochen in Kontakt kommt, während der sonstige Aufbau und die Funktion die gleichen wie der Aufbau und die Funktion der anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und des herkömmlichen Aufbaus sind, so ist es unnötig zu sagen, dass die Erklärung nur die Merkmale der Ausführungsform in den Mittelpunkt stellen wird, und für andere Teile die gleichen Bezugsnummern verwendet werden und jede Erklärung dieser Teile knapp gehalten wird.
In dieser Ausführungsform wird, wie in 11 dargestellt, durch Vorsprünge 47, 48, die auf den Mittelabschnitten der äußeren Oberflächenseiten (seitliche Oberflächen entgegengesetzt zu der Kraftrolle 8a) der Joche 46A, 46B bereitgestellt sind, die freie Schwenkbewegung der Joche 46A, 46B ermöglicht. Die Vorsprünge 47, 48 sind zum Beispiel in einem Zustand, in dem sie mit einem Element in Kontakt sind, das an dem Gehäuse angebracht ist (in der Figur nicht dargestellt).
Außerdem ist in dem zweiten Beispiel des in 31 dargestellten herkömmlichen Aufbaus ein Teil eines Ölzuführungswegs, der von der Antriebsstangenseite Schmieröl an die verschiedenen Lager der Kraftrolle 8a liefert, unter Verwendung einer Ölzuführungsrohrleitung auf der Außenseite des Drehzapfens 9a ausgebildet, jedoch sind in dieser Ausführungsform, wie in 11 und 14 dargestellt, alle Ölzuführungswege, die Schmieröl von der Seite der Antriebsstange 49 an die Seite der Kraftrolle 8a liefern, als Öllöcher 50 im Inneren des Drehzapfens 9d ausgebildet.
Wie in 11 bis 17 dargestellt, hat der Drehzapfen 9d, der mit der Kraftrolle 8a des stufenlosen Toroidgetriebes dieser Ausführungsform versehen ist, abgesehen von der Form des konkaven Abschnitts 19b des äußeren Laufrings 18d den gleichen Aufbau wie den der ersten Ausführungsform. Es ist möglich, die Form der ersten Ausführungsform oder eines anderen alternativen Beispiels als die Form des konkaven Abschnitts 19b zu verwenden.
In dieser Ausführungsform wird der äußere Laufring 18d von einer Trennschutzhalterung 51 gehalten, sodass er sich nicht von dem Auflagerträgerabschnitt 15a trennt. Die Trennschutzhalterung 51 ist über der hinteren Oberflächenseite des Auflagerträgerabschnitts 15a angeordnet, und beide Endabschnitte sind an den linken und rechten Seitenabschnitten der hinteren Oberfläche des äußeren Laufrings 18d, die sich von dem Auflagerträgerabschnitt 15a in dessen Breitenrichtung nach rechts und links auswölben, befestigt. Außerdem ist die Trennschutzhalterung 51 derart, dass sie die Drehung, dass sie die Drehung der Kraftrolle 8a innerhalb eines notwendigen Bereichs um die zylindrische konvexe Oberfläche 14 des Drehzapfens 9d nicht behindert.
Wie in der ersten Ausführungsform treten keine besonderen Probleme mit dem Übersetzungsverhältnis auf; und durch Drehen der Kraftrolle 8a um die Mittelachse der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 und Bewegen der Kraftrolle 8a in der Axialrichtung der Eingangsdrehwelle 2 ist es möglich, der Verschiebung der Elements aufgrund der elastischen Verformung zu entsprechen.
Ähnlich kann dieser Aufbau im Vergleich zu dem herkömmlichen Aufbau zu geringen Kosten und mit dem Aufbau, in dem die zylindrische konvexe Oberfläche 14 des Drehzapfens 9d in Kontakt mit dem konkaven Abschnitt 19b des äußeren Laufrings 18d kommt, hergestellt werden, und durch Drehen des äußeren Laufrings 18d zusammen mit der Kraftrolle 8a und Bewegen der Kraftrolle 8a in der Richtung der Eingangsdrehwelle 2 ist es möglich, den Widerstand gegen die Bewegung, wenn bewirkt wird, dass die Kraftrolle 8a sich in die Richtung der Eingangsdrehwelle 2 dreht, im Vergleich zu dem Fall des herkömmlichen Aufbaus klein zu machen, so kann die Druckkraft der Druckeinheit 12 effektiv an den Traktionskontaktpunkt übertragen werden, und als ein Ergebnis kann der Traktionskoeffizient auf einen hohen Wert festgelegt werden. Mit anderen Worten ist es möglich, die Spanne zwischen dem kritischen Traktionskoeffizienten und dem Betriebstraktionskoeffizienten, der in einem herkömmlichen Drehzapfen notwendig war, zu verringern und den Übertragungswirkungsgrad zu verbessern.
In dieser Ausführungsform sind Löcher 52 in beiden Endoberflächen 37 ausgebildet, wo die Neigungswellen 13 des Drehzapfens 9d ausgebildet sind, oder mit anderen Worten in beiden Endoberflächen des Auflagerträgerabschnitts 15a, die die Außenoberflächen des Basisendabschnitts beider Endabschnitte (gebogene gekrümmte Wandabschnitte) 36 sind, und an einer Position, die sich mit der Mittellinie des Zylinders der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 des Auflagerträgerabschnitts 15a überlappt oder kreuzt.
Die Löcher 52 haben einen kreisförmigen Querschnitt oder sind mit anderen Worten säulenförmig, so dass die Mitte der Säule mit der Mitte des Zylinders der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 zusammenfällt.
Außerdem sind die Löcher 52 derart, dass der Durchmesser an einem flachen Abschnitt sich von dem an einer tiefen Position unterscheidet, wobei eine flache Position an einem Durchmesser ausgebildet ist, der dem Durchmesser eines (später beschriebenen) Kontaktelements 53 entspricht, das in die Löcher 52 pressgepasst ist, und an Positionen, die tiefer als diese sind, wird ein Durchmesser verwendet, der kleiner als dieser Durchmesser ist. Der Durchmesser von tiefen Positionen ist halb oder weniger des Außendurchmessers des Kontaktelements 53 und ist derart geformt, dass das Kontaktelement nicht eintreten kann. Überdies sind die tiefe Position und die flache Position der Löcher 52 auf der gleichen Achse angeordnet, wo diese Mittelachse mit der Mittelachse der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 zusammenfällt.
Mit anderen Worten befindet sich die Mitte der Löcher 52 auf beiden Endoberflächen 37 des Drehzapfens 9d an einer Position, die die Mitte der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 ist. Die Löcher 52 bauchen nicht, wie vorstehend beschrieben, derart aufgebaut sein, dass der Durchmesser sich gemäß der Tiefe unterscheidet, und könnten säulenförmig mit einem Durchmesser, der sich nicht unterscheidet, sein.
Überdies sind die Kontaktelemente 53 durch Presspassen der Kontaktelemente in die Löcher 52 in dem Drehzapfen 9d angebracht.
Außerdem sind die Endoberflächen 37 des Drehzapfens 9d, wo die Neigungswellen 13 bereitgestellt sind, Endoberflächen, die den Jochen 46A, 46B zugewandt sind. Mit anderen Worten ist in 11 die obere Endoberfläche 37 des Drehzapfens 9d dem Joch 46A zugewandt, und die untere Endoberfläche 37 des Drehzapfens 9d ist dem Joch 46B zugewandt.
Die Kontaktelemente 53 sind derart, dass sie von den Endoberflächen 37 des Drehzapfens 9d in Richtung der Seite der Joche 46A, 46B vorstehen. Die Mitte der kugelförmigen Kontaktelemente 53 fällt mit der Mittellinie der Löcher 52 zusammen und fällt mit der Mittellinie der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 zusammen.
An der Position der Spitzenenden des Abschnitts der Kontaktelemente 53, die von den Endoberflächen 37 des Drehzapfens 9d vorstehen, sind der Drehzapfen 9d und die Joche 46A, 46B nahe daran, in einem Kontaktzustand zu sein.
Auf diese Weise befinden sich die Kontaktelemente 53, die in die Löcher 52 pressgepasst sind, zwischen dem Drehzapfen 9d und den Jochen 46A, 46B, so kommt der Drehzapfen 9d nicht in Kontakt mit den Jochen 46A, 46B.
Die oberen und unteren Kontaktelemente 53 halten im Wesentlichen einen konstanten Zustand aufrecht, in dem sie beinahe in Kontakt mit den Jochen 46A, 46B sind, oder halten mit anderen Worten einen Zustand aufrecht, in dem die Kontaktelemente 53 in Kontakt mit den Jochen 46A, 46B sind, so dass es einen kleinen Spielraum gibt.
Die Außenoberfläche des Drehzapfens 9d, die die entgegengesetzte Seite der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 des Auflagerträgerabschnitts 15a ist, ist eine äußere zylindrische konvexe Oberfläche 54, deren Mitte die Mittelachse der Neigungswellen 13 ist.
Mit anderen Worten ist der Auflagerträgerabschnitt 15a des Drehzapfens 9d, wie in 17 dargestellt, derart, dass die seine Kraftrollenseite 8a eine zylindrische konvexe Oberfläche 14 ist, deren Mitte die Mittelachse A ist und deren entgegengesetzte Seite eine äußere zylindrische konvexe Oberfläche 54 ist, deren Mitte die Mittelachse B ist.
Zur Zeit der Verarbeitung werden zum Beispiel die Löcher 52 auf den Endoberflächen des Drehzapfens 9d verwendet, um den Drehzapfen 9d in einer Drehbank einzurichten. Wenn dies getan wird, kann der Abschnitt der Löcher 52 auf der tiefen Seite mit einem kleinen Durchmesser verwendet werden.
Außerdem wird der Auflagerträgerabschnitt 15a zu einer Säulenform verarbeitet, deren Mitte die Mittelachse A ist. Als nächstes wird der Drehzapfen 9d unter Verwendung der Neigungswellen 13 in der Drehbank eingerichtet, und von dem Auflagerträgerabschnitt 15a, der, wie vorstehend beschrieben, verarbeitet wurde, wird ein Abschnitt, der von der Kraftrolle 8a außerhalb eines Kreises mit einem spezifizierten Radius von der Mittelachse B der Neigungswellen 13 auf der zu der Kraftrolle 8a entgegegensetzten Seite vorsteht, zu einer zylindrisch gekrümmten Form verarbeitet, um die äußere zylindrische konvexe Oberfläche 54 zu bilden.
Indem der Abschnitt auf der zu der Kraftrolle 8a entgegengesetzten Seite des Auflagerträgerabschnitts 15a oder mit anderen Worten der hinteren Oberfläche des Drehzapfens 9d zu der äußeren zylindrischen konvexen Oberfläche 54 gemacht wird, gibt es, selbst wenn der Drehzapfen 9d um die Neigungswellen 13 gedreht wird, keine Elemente oder Abschnitte, die von der hinteren Oberfläche des Drehzapfens vorstehen, und so kann die kompakte Anordnung des Drehzapfens 9d, der sich um die Neigungswellen 13 dreht, erzielt werden.
Überdies können die Kontaktelemente 53 durch Presspassen der Kontaktelemente 53 in die Löcher 52 unter Verwendung der Löcher 52 oder mit anderen Worten unter Verwendung der Löcher 52, die als Bezugslöcher für die Verarbeitung verwendet werden, an dem Drehzapfen 9d angebracht werden.
Es ist auch ein Aufbau möglich, in dem aufnehmende Schraubgewinde auf der Innenoberfläche der Löcher 53 ausgebildet sind, aufzunehmende Schraubgewinde um die Kontaktelemente 53 herum ausgebildet sind und die Kontaktelemente 53 befestigt werden, indem sie in die Löcher 52 geschraubt werden, oder es ist auch ein Aufbau möglich, in dem die Kontaktelemente 53 durch Schweißen oder ein anderes Verfahren an den Löchern 52 befestigt sind. Wenn jedoch die Verarbeitungskosten und die Arbeitserleichterung berücksichtigt werden, wird das Presspassen der Kontaktelemente 53 in die Löcher 52 bevorzugt.
Auf diese Weise kann der Auflagerträgerabschnitt 15a des Drehzapfens 9d durch die gleiche Verarbeitung wie der herkömmliche Auflagerträgerabschnitt erhalten werden, so ist es möglich, die Herstellungskosten des Drehzapfens 9d niedrig zu halten.
Es ist möglich, einen kugelförmigen Standardkörper als ein Kontaktelement 53 zu verwenden, und folglich ist es möglich, die Kontaktelemente 53 zu niedrigen Kosten zu erwerben. Bevorzugt ist die Härte und insbesondere die Oberflächenhärte der Kontaktelemente 53 höher als die Härte des Drehzapfens 9d. Mit anderen Worten wird bevorzugt, dass die Kontaktelemente 53 aus einem Material gefertigt sind, das härter als der Drehzapfen 9d ist. Die Kontaktelemente 53 können aus dem gleichen Material wie der Drehzapfen 9d sein, und in diesem Fall werden die Kontaktelemente 53 durch eine Wärmebehandlung, wie etwa Härten, gehärtet.
Überdies kommen die Kontaktelemente 53 in Kontakt mit den Jochen 46A, 46B, und der Drehzapfen 9d kommt nicht in Kontakt mit den Jochen 46A, 46B, so ist es möglich, die Abnutzung des Drehzapfens 9d zu verhindern. Außerdem ist es nicht notwendig, die Verarbeitung, wie etwa das Härten des Abschnitts des Drehzapfens 9d, der in Kontakt mit dem Joch 46A kommt, durchzuführen, um die Abnutzung des Drehzapfens 9d zu verhindern, so ist es möglich, die Verarbeitungskosten des Drehzapfens 9d zu verringern.
Außerdem ist durch Verwenden einer Kugel als das Kontaktelement 53 möglich, dass die Kontaktfläche zwischen den Kontaktelementen 53 und den Jochen 46A, 46B nahezu ein Punkt ist, so ist es möglich, die Reibung, die zwischen diesen Elementen wirkt, zu verringern. In diesem Fall ist es nicht notwendig, Vorsprünge auf dem Drehzapfen 9d oder den Jochen 46A, 46B auszubilden, so können die Herstellungskosten gesenkt werden. Die Kontaktelemente 53 brauchen keine Kugel sein; zum Beispiel könnten sie säulenförmig sein, wobei der Abschnitt der in Kontakt mit den Jochen 46A, 46B kommt, halbkugelförmig ist, oder sie könnten die ähnliche Form haben mit einem krempen- oder manschettenförmigen Aufbau, der über einen großen Bereich in Kontakt mit der Endoberfläche 37 des Drehzapfens 9d kommt.
So dass die Kontaktposition der Joche 46A, 46B von der Mitte der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 verschoben wird, kann außerdem ein Kontaktelement, das einen Einsatzabschnitt, der in die Löcher 52 des Drehzapfens 9d pressgepasst ist, einen Erweiterungsabschnitt, der sich von dem Einsatzabschnitt in eine beliebige Richtung entlang der Endoberfläche 37 des Drehzapfens 9d erstreckt, und einen Kontaktabschnitt, der sich zum Beispiel von dem Spitzenende des Erweiterungsabschnitts in Richtung der Joche 46A, 46B erstreckt und in Kontakt mit diesen Jochen kommt, umfasst, verwendet werden. Mit anderen Worten ist es nicht notwendig, dass die Kontaktposition zwischen den Jochen 46A, 46B und den Kontaktelementen 53 auf der Mittellinie der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 ist.
Jedoch ist es notwendig, dass die Flächen der Kontaktelemente 53, die in Kontakt mit den Jochen 46A, 46B kommen, einen engen Oberflächenbereich haben und eine hohe Härte haben, so dass es keine Abnutzung gibt; zum Beispiel muss die Härte höher als die Härte des Drehzapfens 9d sein.
Wenn überdies die vorstehenden Kontaktelemente 53 in einem Zustand gehalten werden, in dem sie beinahe in Kontakt mit den Jochen 46A, 46B sind, bewegen sich mehrere Drehzapfen 9d, zum Beispiel vier Drehzapfen 9d, die von den Jochen 46A, 46B gehalten werden, aufgrund der Bewegung der Joche 46A, 46B genau synchron in vertikaler Richtung, und es wird möglich, die Drehzapfen 9d unter Verwendung der Joche 46A, 46B genauer zu synchronisieren als in dem Fall, in dem es keine Kontaktelemente 53 gibt und es keinen Raum zwischen dem Drehzapfen 9 und den Jochen 46A, 46B gibt.
[Ausführungsform 5]
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 18 erklärt. Ein Merkmal dieser Ausführungsform ist der Aufbau und das Material der Kraftrolle 8a, die der innere Laufring des Axialkugellagers 17a ist, und der Aufbau und das Material des äußeren Laufrings 18a, und sie wird nicht nur auf diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sondern auch weithin stufenlose Toroidgetriebe, die den herkömmlichen Aufbau umfassen, angewendet. Daher sind der sonstige Aufbau und die Funktion die gleichen wie der Aufbau und die Funktion des herkömmlichen Aufbaus und erster bis vierter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, so wird die nachstehende Erklärung nur die Merkmale dieser Erfindung in den Mittelpunkt stellen.
In dieser Ausführungsform ist der Krümmungsradius der inneren Umfangsoberfläche, die einen bogenförmigen Querschnitt der Spurrille der inneren Laufringbahn 27 der Kraftrolle 8a hat, ein wenig kleiner als der Krümmungsradius der inneren Umfangsoberfläche mit einem bogenförmigen Querschnitt der Spurrille der äußeren Laufringbahn 28 des äußeren Laufrings 18a.
Der äußere Laufring 18a ist aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 Gewichts-% oder mehr ausgebildet. Das Material ist nicht auf das nachstehend beschriebene beschränkt, jedoch ist der äußere Laufring 18a genauer gesagt aus einem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt mit der Zusammensetzung C: 0,5 bis 1,3 Gewichts-%, Cr: 1,0 bis 0,3 Gewichts-%, Si, Mo und Mn mit einem Gesamtgehalt von 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, unvermeidlichen Verunreinigungen und dem Rest Fe gefertigt.
Außerdem erfährt der äußere Laufring 18a ein Härten und Tempern bei 200°C oder mehr als die Härtungswärmebehandlung. Als dieses Härten wird im Allgemeinen Durchhärten implementiert.
Die Kraftrolle 8a, die als der innere Laufring wirkt, ist aus Stahl mit der Zusammensetzung C: 0,1 bis 0,4 Gewichts-%, Cr: 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, unvermeidlichen Verunreinigungen und der restlichen Menge Fe ausgebildet. Die Kraftrolle 8a erfährt auch Härten und Tempern nach dem Karbonitrieren als eine Härtungswärmbehandlung.
In dem stufenlosen Toroidgetriebe dieser Ausführungsform wird das Axialkugellager 17a, das die Kraftrolle 8a umfasst, nicht mit Hilfe einer Trägerwelle 10 wie in dem ersten Beispiel des herkömmlichen Aufbaus gelagert, so ist es möglich, die Biegebelastung, die in dem äußeren Laufring 18a auftritt, weiter zu verringer als wenn eine derartige Trägerwelle verwendet wird.
Hier wird eine Kraft in der Axialrichtung der Neigungswellen 13 oder eine Kraft in der Tangentialrichtung der Kontaktfläche zwischen der Kraftrolle 8a und den eingangsseitigen und ausgangsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 aufgrund der Reibung zwischen der Oberfläche um die Kraftrolle 8a und die Innenoberfläche der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 herum auf eine Kraftrolle 8a angewendet. Diese Kraft ist die sogenannte 2 Ft-Kraft, und die Größe dieser Kraft ist proportional zu der Kraft (Drehmoment), die von den eingangsseitigen Scheiben 1a, 1b auf die ausgangsseitigen Scheiben 6 übertragen wird. Wenn versucht wird, das Axialkugellager in Bezug auf den Drehzapfen unter Verwendung eines Auflagerträgers wie in dem herkömmlichen Aufbau zu halten, wirkt durch diese 2 Ft-Kraft eine große Biegebelastung auf die Fläche des äußeren Laufrings, die in Kontakt mit dem Basisseitenabschnitt der Trägerwelle kommt.
Andererseits gibt es in dieser Ausführungsform keine Trägerwelle, und die Bewegung entlang der Innenoberfläche des Auflagerträgerabschnitts 15 ist möglich, wenn die 2 Ft-Kraft wirkt, wird diese 2 Ft-Kraft so in dem äußeren Hauptlaufringabschnitt 35 von der Außenumfangsoberfläche 33 des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35 oder dem äußeren Abschnitt der Seitenoberfläche des äußeren Hauptlaufringabschnitts 35, der dem Drehzapfen 9a zugewandt ist, aufgenommen, so ist es möglich, die Biegebelastung, die in dem äußeren Hauptlaufringabschnitt 35 auftritt, weiter zu verringern als in dem Fall, in dem man eine Trägerwelle wie in dem herkömmlichen Aufbau hat. Während die Biegebelastung, die in dem äußeren Laufring 18a auftritt, verringert wird, wirkt auf die Kraftrolle 8a eine hohe Biegebelastung.
Indem überdies in dieser Ausführungsform der Radius der Spurrille der äußeren Laufringbahn 28 größer als der Radius der Spurrille der inneren Laufringbahn 27 gemacht wird, wird die innere Laufring-Schlupfsteuerung verwendet, wenn es ein reines Rollen zwischen dem inneren Laufring (Kraftrolle 8a) und den Wälzkörpern (Kugeln) 26 gibt, und es gibt Gleiten und Rutschen zwischen dem äußeren Laufring 18a und den Wälzkörpern (Kugeln) 26. In diesem Fall gleiten und rutschen die Wälzkörper (Kugeln) 26 in dem Axialkugellager 17 auf der Seite des äußeren Laufrings 18a, so ist die Menge an Wärme, die auf der Seite des äußeren Laufrings 18a erzeugt wird, größer als auf der Seite der Kraftrolle 8a, und folglich wird die Temperatur des äußeren Laufrings 18a heiß.
Aufgrund dessen besteht eine Neigung, dass die Biegebelastung abnimmt und die Temperatur in dem äußeren Laufring 18a steigt. Aus diesem Grund nehmen seine Wärmebeständigkeit und die Härte zu, indem der Kohlenstoffgehalt des äußeren Laufrings 18a, wie vorstehend beschrieben, hoch gemacht wird. Da die Härte des äußeren Laufrings 18a erhöht wird, indem dessen Kohlenstoffgehalt erhöht wird, ist es möglich, seine Haltbarkeit aufrecht zu erhalten, indem Härten und Tempern durchgeführt wird, ohne eine Oberflächenhärtung, wie etwa Aufkohlen und Tempern, durchzuführen. Wenn die Härte durch Erhöhen des Kohlenstoffgehalts erhöht wird, wird die Zähigkeit unzureichend, und es gibt eine Möglichkeit, dass in dem Fall, dass eine große Biegebelastung auftritt, Rissbildung auftritt, so wird die Biegebelastung, die in dem äußeren Laufring 18a auftritt, wie vorstehend beschrieben, verringert.
Wenn der Gehalt an Kohlenstoff (C) in Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, der das Material des äußeren Laufrings 18a ist, unter 0,5 Gewichts-% fällt, ist es nicht möglich, eine ausreichend Härte zum Aufrechterhalten der Haltbarkeit eines fertig gestellten Produkts zu erreichen. Eine Härte, die nicht ausreicht, um fähig zu sein, die Haltbarkeit aufrecht zu erhalten, ist HV700 (Vickershärte) oder höher auf der Oberfläche. Auch wenn der Kohlenstoffgehalt größer als 1,3 Gewichts-% ist, besteht eine Möglichkeit, dass in dem Stadium des Ausgangsmaterials grobes Karbid gebildet wird.
Überdies wird in dem Ausgangsmaterial des äußeren Laufrings 18a bevorzugt, dass der Chrom-(Cr)Gehalt 1,0 Gewichts-% oder mehr ist, damit nach dem Härten und Tempern eine ausreichende Härte und Abnutzungsbeständigkeit aufrecht erhalten werden können. Auch wenn mehr Chrom als notwendig hinzugefügt wird, gibt es eine Zunahme der Kosten, so ist der Chromgehalt bevorzugt 3,0 Gewichts-% oder weniger.
Außerdem wird in dem Ausgangsmaterial des äußeren Laufrings 18a bevorzugt, dass der Gesamtgehalt des Siliziums (Si), des Molybdäns (Mo) und von Mangan (Mn) nicht weniger als 1,0 Gewichts-% und nicht höher als 3,0 Gewichts-% ist, und dass das Tempern bei 200°C oder höher durchgeführt wird. Wenn der Gesamtgehalt dieser Elemente weniger als 1,0 Gewichts-% ist, gibt es eine große Härteverringerung, nachdem das Hochtemperatur-Tempern durchgeführt wurde, und es ist nicht möglicheine ausreichende Haltbarkeit zu erreichen. Außerdem gibt es Fälle, in denen die Menge des restlichen Austenits auf der Oberfläche eines fertigen Produkts nach dem Tempern nicht 20 Volumen-% oder mehr sein wird. Wenn der Gesamtgehalt dieser Elemente höher als 3 Gewichts-% ist, werden Probleme, wie etwa eine Abnahme der Bearbeitbarkeit, erhöhte Ausgangsmaterialkosten und ein Temperaturanstieg der Teile direkt unterhalb der Spurrille 28f der äußeren Laufringahn 28 aufgrund einer Abnahme der Wärmeleitfähigkeit ein Thema. Überdies wurde die Tempertemperatur unter Berücksichtigung der Temperatur und der Teil, zu der die aus den vorstehenden Ausgangmaterialien gefertigten Elemente oder mit anderen Worten der äußere Laufring 18a verwendet wird, festgelegt, und je höher die Tempertemperatur ist, desto höher ist die Temperatur, bei der der äußere Laufring 18a verwendet werden kann. Mit anderen Worten ist die Tempertemperatur des äußeren Laufrings 18a in dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, bevorzugt 200°C oder höher, um die Wärmebeständigkeit zu erhöhen.
Die Kraftrolle 8a, die als der innere Laufring des Axialkugellagers 17a wirkt, arbeitet in einem Zustand der inneren Laufringschlupfsteuerung, wie vorstehend beschrieben, und daher ist die Wärmeerzeugungsmenge der Kraftrolle 8a in Bezug auf die Wärme, die in dem Axialdrucklager 17a auftritt, weniger als die des äußeren Laufrings 18. Daher ist es durch Verringern der Wärmemenge, die von der Kraftrolle 8a in dem Axialkugellager 17a erzeugt wird, wenn das Axialkugellager 17a in einem Zustand der inneren Laufringschlupfsteuerung ist, möglich, die Temperatur der Kraftrolle 8a zu verringern. Dadurch ist es möglich, die Temperatur in den Kontaktflächen zwischen der Traktionsoberfläche (Umfangsoberfläche 55) der Kraftrolle 8a und den eingangsseitigen und ausgangsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 zu verringern, und als ein Ergebnis ist es möglich, den Kraftübertragungskoeffizienten 1 in den Kontaktflächen der Traktionsoberfläche auf einen hohen Wert festzulegen. Wenn die Temperatur des Traktionsöls, das in dem stufenlosen Toroidgetriebe verwendet wird, hoch wird, nimmt der Schlupf μ ab.
Außerdem kann der Kraftübertragungskoeffizient μ in den vorstehend beschriebenen Kontaktflächen der Kraftrolle 8a auf einen hohen Wert festgelegt werden, so ist es möglich, die Druckkraft in der Richtung der Eingangswelle, die erforderlich ist, um das gleiche Drehmoment zu übertragen, zu verringern. Dies macht es möglich, den Reibungsverlust in den mit der Drehung zusammenhängenden Flächen zu verringern. Indem man fähig ist, den Reibungsverlust zu verringern, wird die Kraftübertragungsrate verbessert, was es möglich macht, den Brennstoffwirkungsgrad zu verbessern, wenn das stufenlose Toroidgetriebe auf ein Fahrzeug angewendet wird.
In der Kraftrolle 8a tritt eine hohe Biegebelastung auf, wenn folglich wie in dem äußeren Laufring 18a, für den die Biegebelastung, wie vorstehend beschrieben, verringert wurde, Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 Gewichts-% oder mehr verwendet wird, besteht eine Möglichkeit, dass eine Rissbildung auftritt, so wird in dem Ausgangsmaterial der Kraftrolle 8a Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 Gewichts-% oder weniger und einer ausreichenden Zähigkeit gegen eine hohe Biegebelastung verwendet.
Wenn der Kohlenstoffgehalt in Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, der als das Ausgangsmaterial der Kraftrolle 8a verwendet wird, die als der innere Laufring des Axialkugellagers 17a dient, geringer als 0,1 Gewichts-% ist, wird die Härte nach der Härtungswärmebehandlung niedrig, so besteht eine Möglichkeit, dass keine ausreichende Festigkeit erhalten wird. Wenn der Kohlenstoffgehalt höher als 0,4 Gewichts-% ist, wird die Härte nach dem Härten zu hoch, so nimmt die Zähigkeit ab, und Rissbildung wird ein Thema, wenn große Biegebelastungen auftreten.
Wie vorstehend beschrieben, wird neben der Aufrechterhaltung der Wärmebeständigkeit bevorzugt, dass der Chromgehalt 1,0 Gewichts-% oder höher ist, um ausreichend Härte und Widerstand gegen Abnutzung nach dem Härten und Tempern aufrecht zu erhalten. Wenn jedoch mehr Chrom als benötigt hinzugefügt wird, steigen die Kosten, so wird bevorzugt, dass der Chromgehalt 3,0 Gewichts-% oder weniger ist.
Überdies ist der Kohlenstoffgehalt in dem Ausgangsmaterial der Kraftrolle 8a, wie vorstehend beschrieben, niedrig, selbst wenn Härten und Tempern wie bisher durchgeführt werden, ist es nicht möglich, eine Härte von HV700 (Vickershärte) oder mehr zu erhalten, die für die Oberfläche der fertig gestellten Kraftrolle 8a notwendig ist. Daher werden, nachdem das Karbonitrieren der Kraftrolle 8a als eine Wärmehärtungsoberflächenbehandlung durchgeführt wurde, Härten und Tempern durchgeführt. Der Grund für das Durchführen des Karbonitrierens ist, dass es Vorteile gibt, wie etwa, dass es leichter ist, eine hohe Härte zu erzielen, als durch Aufkohlen, die Menge an restlichem Austenit ist auch bei der gleichen Härte hoch, und die Abnutzungsbeständigkeit ist hoch.
In diesem stufenlosen Toroidgetriebe wird durch Erzeugen eines Zustands der inneren Laufringschlupfsteuerung, indem der Radius der Spurrille der inneren Laufringbahn 27 kleiner als der Radius der Spurrille der äußeren Laufringbahn 28 gemacht wird, die erzeugte Wärmemenge auf der inneren Laufringseite des Axialkugellagers 17a verringert, und die auf der äußeren Laufringseite erzeugte Wärmemenge wird hoch, wodurch es möglich wird, die Temperatur der Kraftrolle 8a, die der innere Laufring ist, zu verringern; und durch Verringern der Temperatur der Kraftrolle 8a wird es möglich, den Kraftübertragungswirkungsgrad zu verbessern ebenso wie den Brennstoffwirkungsgrad zu verbessern.
Hier ist der Aufbau derart, dass der äußere Laufring 18a nicht von einer Trägerwelle auf dem Drehzapfen 9a gehalten wird und entlang der Innenoberfläche des Auflagerträgerabschnitts 15 des Drehzapfens 9a gleitet, so ist es möglich, die Biegebelastung zu verringern, die in dem äußeren Laufring 18a auftritt. Außerdem ist es durch Verwenden von Kohlenstoffstahl mit einem hohen Kohlenstoffgehalt, der einen Kohlenstoffgehalt von 0,5 Gewichts-% oder mehr hat, als das Ausgangsmaterial für den äußeren Laufring 18a, um die Wärmebeständigkeit und die Härte des äußeren Laufrings 18a zu erhöhen, möglich, die für den äußeren Laufring 18a notwendige Wärmebeständigkeit aufrecht zu erhalten, und durch Härten und Tempern der Oberfläche des äußeren Laufrings 18a ist es möglich, die notwendige und ausreichende Härte zu erhalten, ohne eine Wärmehärtungsoberflächenbehandlung, wie etwa Aufkohlen oder Karbonitrieren, durchzuführen. Dadurch ist es mit dem Axialkugellager 17a in einem Zustand der inneren Laufringschlupfsteuerung, selbst wenn die Temperatur des äußeren Laufrings 18a hoch wird, möglich, den Temperaturanstieg des äußeren Laufrings 18a zu niedrigen Kosten zu handhaben und die Haltbarkeit des äußeren Laufrings 18a aufrecht zu erhalten.
Überdies tritt in der Kraftrolle 8a, wie vorstehend beschrieben, eine höhere Biegebelastung als in dem äußeren Laufring 18a auf, so ist es es unter Verwendung eines Stahls mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, der einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,5 Gewichts-%, zum Beispiel 0,4 Gewichts-% oder weniger hat, möglich, eine Kraftrolle 8a mit einer hohen Zähigkeit zu erzhalten, die fähig ist, die Rissbildung zu unterdrücken, selbst wenn eine hohe Biegebelastung auftritt. Außerdem ist es unter Verwendung von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und durch Durchführen des Karbonitrierens möglich, die Oberfläche, die möglicherweise keine ausreichende Härte hat, auf das notwendige Niveau zu bringen, und folglich ist es möglich, eine ausreichende Haltbarkeit der Kraftrolle 8a aufrecht zu erhalten.
Durch das Vorstehende ist es für das Axialkugellager 17a möglich, die Haltbarkeit der Kraftrolle 8a und des äußeren Laufrings 18a zu verbessern, während gleichzeitig Kosten verringert werden.
In dieser Ausführungsform war es möglich, Kosten zu verringern, indem keine Wärmehärtungsoberflächenbehandlung, wie etwa Karbonitrieren des äußeren Laufrings 18a, durchgeführt wird, um jedoch die Haltbarkeit des äußeren Laufrings 18a zu erhöhen, ist es möglich, Karbonitrieren des äußeren Laufrings 18a durchzuführen. Durch Durchführen des Karbonitrierens des äußeren Laufrings 18a gibt es Vorteile, wie etwa, dass man in der Lage ist, die Oberflächenhärte weiter zu erhöhen, die Abnutzungsbeständigkeit zu verbessern und die Restmenge von Austenit zu erhöhen, wenn die Koste es erlauben, wird es so bevorzugt, dass Karbonitrieren als Wärmehärtungsoberflächenbehandlung durchgeführt wird.
Außerdem ist es in dieser Ausführungsform durch Einrichten des Axialkugellagers 17a in einem Zustand der inneren Laufringschlupfsteuerung möglich, die Wärmemenge, die auf der Seite der Kraftrolle 8a erzeugt wird, zu verringern, und die Temperatur der Kraftrolle 8a zu senken. Im Vergleich zu dem äußeren Laufring 18a besteht jedoch neben der von dem Axialkugellager 17a erzeugten Wärme, eine Möglichkeit, dass die Temperatur der Kraftrolle 8a aufgrund der Wärmeerzeugung auf der Traktionsoberfläche zwischen den eingangsseitigen und ausgangsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 höher als des äußeren Laufrings 18a wird.
Daher ist das Ermöglichen der Verwendung bei hoher Temperatur durch Erhöhen der Tempertemperatur, wie vorstehend beschrieben, machbar, wenn dies jedoch getan wird, wird, um die Härte aufgrund des Temperns bei hoher Temperatur nicht zu verringern, das Hinzufügen von Silizium, Molybdän und Mangan mit einem Gesamtgehalt von 1,0 Gewichts-% oder höher bevorzugt. Dadurch ist es möglich, eine Verringerung der Härte nach dem Durchführen des Temperns bei hoher Temperatur zu unterdrücken. Außerdem ist es möglich, die Menge des restlichen Austenits auf der Oberfläche der fertig gestellten Kraftrolle 8a zu 20 Volumen-% oder mehr zu machen.
Überdies ist der Gesamtgehalt an Silizium, Molybdän und Mangan bevorzugt 3,0 Gewichts-% oder weniger, weil Probleme, wie etwa eine Verringerung der Verarbeitbarkeit, eine Zunahme der Ausgangsmaterialkosten, ein Temperaturanstieg für Teile direkt unterhalb der inneren Laufringspurrille 27 aufgrund einer Abnahme der Wärmeleitfähigkeit ein Thema werden, wenn der Gehalt höher als 3,0 Gewichts-% ist.
Wenn Silizium, Molybdän und Mangan in dem vorstehend beschriebenen Bereich hinzugefügt werden, wird in dem Härtungs- und Temperverfahren nach dem Karbonitrieren der Kraftrolle 8a die Tempertemperatur unter Berücksichtigung der Zeit und Temperatur, bei der die Kraftrolle 8a verwendet werden wird, festgelegt; und wie vorstehend beschrieben, ist die Temperatur, bei der die Kraftrolle 8a verwendet werden kann umso höher, je höher die Tempertemperatur ist. Hier wird eine Glühtemperatur von 200°C oder mehr bevorzugt.
Außerdem wird, wie vorstehend beschrieben, bevorzugt, dass die Restmenge an Austenit auf der Oberfläche der fertig gestellten Kraftrolle 8a und dem äußeren Laufring 18a 20 Volumen-% oder mehr ist, und der Grund ist wie folgt. Das heißt, in einem Getriebe, das ein stufenloses Toroidgetriebe verwendet, gibt es Fremdstoffe, wie etwa Staub aus Abnutzung, die an verschiedenen Stellen auftritt. Wenn diese Art von Fremdstoffen sich in die Bahnoberfläche oder Innenumfangsoberfläche der Spurrille der inneren Laufringbahn 27 oder der Spurrille der äußeren Laufringbahn 28 festfrisst, besteht eine Möglichkeit, dass Vertiefungen auf den Bahnoberflächen ausgebildet werden. In dem Fall, dass Vertiefungen ausgebildet sind, können an den Rändern der Vertiefungen konzentrierte Belastungen auftreten und bewirken, dass ein frühes Abschälen der Bahnoberflächen auftritt. Um das Auftreten dieser Art von Vertiefung zu verhindern, wird bevorzugt, dass die Restmenge an Austenit auf der Oberfläche der fertig gestellten Kraftrolle 8a und dem äußeren Laufring 18a 20 Volumen-% oder höher ist. Außerdem führt der restliche Austenit zu einer Verringerung der Oberflächenhärte, so wird bevorzugt, dass die Menge des restlichen Austenits nicht größer als 40 Volumen-% ist, um eine ausreichende Härte auf der fertig gestellten Oberfläche aufrecht zu erhalten.
In der in 18 dargestellten Ausführungsform ist der Aufbau derart, dass es ein Axialnadellager 32 zwischen der Innenoberfläche des Auflagerträgerabschnitts 15 des Drehzapfens 9a, die dem äußeren Laufring 18a zugewandt ist, und der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18a, die dem Auflagerträgerabschnitt 15 zugewandt ist, gibt, so dass die Innenoberfläche des Auflagerträgerabschnitts 15 nicht in Kontakt mit der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18a kommt; jedoch ist es wie in der ersten Ausführungsform möglich, kein Axialnadellager zu verwenden, und mit der Innenoberfläche des Auflagerträgerabschnitts 15 in Kontakt mit der Außenoberfläche des äußeren Laufrings 18a ist es möglich, den äußeren Laufring 18a in Bezug auf den Auflagerträgerabschnitt 15 gleiten und sich bewegen zu lassen.
Dadurch wird es einfacher, dass Wärme zwischen dem äußeren Laufring 18a und dem Auflagerträgerabschnitt 15 des Drehzapfens 9a übertragen wird, wobei Wärme von dem äußeren Laufring 18a, der durch die in dem Axialkugellager 17a erzeugte Wärme auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, an den Drehzapfen 9a, der eine niedrige Temperatur hat, übertragen wird, wobei der äußere Laufring 18a gekühlt wird. Daher ist es möglich, die Wärmewirkung auf den äußeren Laufring zu verringern und die Haltbarkeit des äußeren Laufrings 18a zu verbessern.
Wie überdies in der ersten Ausführungsform beschrieben, sind durch Montieren der zylindrischen konvexen Oberfläche 14 des Auflagerträgers 15 mit dem konkaven Abschnitt 19a des äußeren Laufrings 18a diese mittels Schmieröl im Wesentlichen in Oberflächenkontakt miteinander, und somit wird die Wärmeleitfähigkeit von dem äußeren Laufring 18a zu dem Drehzapfen 9a hoch, und indem man fähig ist, die Temperatur des äußeren Laufrings 18a zu verringern, ist es möglich, die Haltbarkeit des äußeren Laufrings 18a weiter zu verbessern.
[Ausführungsform 6]
19 bis 21 zeigen eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Merkmal des stufenlosen Toroidgetriebes dieser Ausführungsform ist der Aufbau des Abschnitts, der die Kraftrolle 8a in Bezug auf den Drehzapfen 9e hält, so dass sie sich in der Axialrichtung der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 verschieben kann. Der Aufbau und die Funktion des gesamten stufenlosen Toroidgetriebes ist der gleiche wie der der anderen Ausführungsformen und des herkömmlichen Aufbaus, so wird die nachstehende Erklärung nur das Merkmal dieser Ausführungsform in den Mittelpunkt stellen, und eine Erklärung und Darstellung in den Zeichnungen anderer Teile wird weggelassen oder vereinfacht.
Der Drehzapfen 9e des stufenlosen Toroidgetriebes dieser Ausführungsform umfasst ein Paar Neigungswellen 13, die auf beiden Endabschnitten derart bereitgestellt sind, dass sie konzentrisch miteinander sind, und einen Auflagerträgerabschnitt 15, der sich zwischen diesen beiden Neigungswellen 13 befindet, wobei wenigstens ihre Innenseitenoberfläche in der Radialrichtung der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Scheiben 1a, 1b, 6 eine zylindrische konvexe Oberfläche ist. Beide Neigungswellen 13 werden von Jochen (in der Figur nicht dargestellt) oder Halteplattenabschnitten von Schwenkrahmen mittels Radiallagern 16 gehalten, so dass Schwenken möglich ist.
Wie in 19 bis 21 dargestellt, ist in dem Drehzapfen 9e dieser Ausführungsform ein konvexer Abschnitt 56 auf der Innenseite des Auflagerträgerabschnitts 15 ausgebildet. Der konvexe Abschnitt 56 ist ausgebildet, indem ein halbkugelförmiger konvexer Abschnitt 56 auf der Innenoberfläche des Auflagerträgerabschnitts 15, der die Kraftrollenseite des Auflagerträgerabschnitts 15 ist, ausgebildet wird. Überdies ist eine Rille 57, in die der konvexe Abschnitt 56 des Drehzapfens 9e eingesetzt werden kann, auf dem äußeren Laufring 18e des Axialkugellagers 17a ausgebildet. Außerdem ist ein Axialnadellager 58 zwischen dem konvexen Abschnitt 56 des Drehzapfens 9e und der Rille 57 des äußeren Laufrings 18e angeordnet. Das Axialnadellager 58 hat Nadelrollen 59, eine Halterung 60, die die Nadelrollen 59 und einen Laufring 61 hält, wobei die Außenoberfläche des konvexen Abschnitts 56 des Drehzapfens 93 ebenfalls eine Laufringoberfläche bildet. Durch Bereitstellen eines Axialnadellagers 58 zwischen dem konvexen Abschnitt 56 des Drehzapfens 9e und der Rille 57 des äußeren Laufrings 18e in dieser Weise ist es möglich, den Schwenkwiderstand der Kraftrolle 8a zu verringern, und folglich ist es möglich, den Traktionskoeffizienten des stufenlosen Toroidgetriebes zu verbessern.
Überdies nimmt der konvexe Abschnitt 56 des Drehzapfens 9e die Tangentialkraft auf, die auf die Kraftrolle übertragen wird; so ist es möglich, das Einengen des äußeren Umfangsabschnitts des äußeren Laufrings aufgrund der Verformung des Drehzapfens 9 zu verringern. Außerdem ist es durch Einstellen der Dicke des Laufrings 61 möglich, die Position der Kraftrolle 8a in Bezug auf den Drehzapfen 9e leicht einzustellen.
Außerdem kann, wie in 22 bis 25 dargestellt, ein Anschlag 62 bereitgestellt sein, damit das Axialnadellager 58 und der Laufring 61 nicht heraus fallen. Zwischen dem Axialnadellager 58 und dem Laufring 61 und dem Anschlag 62 wird genügend Spielraum bereitgestellt, so dass ein Schwenken möglich ist. Außerdem kann der Anschlag 62 auch wirken, um zu verhindern, dass die Kraftrolle 8a aus dem Drehzapfen 9e fällt.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene stufenlose Halbtoroidgetriebe, wie etwa vom Einfachhohlraumtyp oder Doppelhohlraumtyp, angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1a, 1b: Eingangsseitige Scheibe
2: Eingangsdrehwelle
3: Eingangsseitige Innenoberfläche
4: Ausgangszahnrad
5: Ausgangszylinder
6: Ausgangsseitige Scheibe
7: Ausgangsseitige Innenoberfläche
8, 8a: Kraftrolle
9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e: Drehzapfen
10, 10a: Trägerwelle
11: Antriebswelle
12: Druckeinheit
13: Kippwelle
14: Zylindrische konvexe Oberfläche
15a: Auflagerträgerabschnitt
16: Radialnadellager
17, 17a, 17b, 17c, 17d: Axialkugellager
18, 18a, 18a', 18'', 18b, 18c, 18d, 18e: Äußerer Laufring
19, 19a, 19b: Konkaver Abschnitt
20: Radialnadellager
21: Ölzuführungsweg auf stromabwärtiger Seite
22: Ölzuführungsweg auf stromaufwärtiger Seite
23: Ölzuführungsweg
24: Riemenscheibe
25: Abgestufte Oberfläche
26: Kugel
27: Innere Laufringbahn
28: Äußere Laufringbahn
28f: Spurrille
29: Seitlicher konkaver gekrümmter Oberflächenabschnitt
29a: Seitlicher flacher Oberflächenabschnitt
30: Mittlerer konkaver gekrümmter Oberflächenabschnitt
30a: Mittlerer flacher Oberflächenabschnitt
31: Konkaves Loch
32: Axialnadellager
33, 33a: Äußere Oberfläche
34, 34a: Kontaktabschnitt
35, 35a: Äußerer Hauptlaufringabschnitt
36: Endabschnitt
37: Endoberfläche
38: Axialnadellager
39: Träger
40: Innenoberfläche
41: Außenoberfläche
42: Ballig gewölbte Oberfläche
43: Eckabschnitt
44: Stufenabschnitt
45: Kontaktabschnitt auf äußerer Laufringseite
46A: Joch
46B: Joch
47: Vorsprung
48: Vorsprung
49: Antriebsstange
50: Ölloch
51: Trennschutzhalterung
52: Loch
53: Kontaktelement
54: Äußere zylindrische konvexe Oberfläche
55: Oberfläche
56: Konvexer Abschnitt
57: Rille
58: Axialnadellager
59: Nadelrolle
60: Halterung
61: Laufring
62: Anschlag

Claims

Stufenloses Toroidgetriebe, das umfasst: eine eingangsseitige Scheibe (1a, 1b) und eine ausgangsseitige Scheibe (6), deren Innenoberflächen jeweils einander zugewandt sind, und die koaxial zueinander um eine Drehachse gehalten werden, so dass die Scheiben (1a, 1b) sich frei miteinander drehen können; einen Drehzapfen (9a), der schräg zu der Drehachse der eingangsseitigen Scheibe (1a, 1b) und ausgangsseitigen Scheibe (6) angeordnet ist und Endabschnitte an beiden Enden, auf denen Neigungswellen (13), die koaxial zueinander sind, aufweist, und einen Auflagerträgerabschnitt (15), der sich zwischen den beiden Endabschnitten erstreckt, wobei der Drehzapfen (9a) schwenkbar um die Neigungswellen (13) bewegbar ist, ein Axialwälzlager (17a), das auf der inneren Oberflächenseite des Drehzapfens (9a) angeordnet ist; und eine Kraftrolle (8a), die mittels des Axialwälzlagers (17a) an der Innenoberfläche des Drehzapfens (9a) gehalten wird, so dass sie sich frei dreht, wobei ihre Umfangsoberfläche eine kugelförmige konvexe Oberfläche ist, die in Kontakt mit den Innenoberflächen der eingangsseitigen Scheibe (1a, 1b) und der ausgangsseitigen Scheibe (6) kommt, wobei der Auflagerträgerabschnitt (15) des Drehzapfens (9a) eine Innenoberfläche aufweist, die eine zylindrisch konvexe Oberfläche (14) mit einer Mittelachse (A) ist, die parallel zu der Mittelachse (B) der Neigungswellen (13) ist und sich in radialer Richtung weiter außen als die Mittelachse (B) der Neigungswellen (13) befindet; und wobei das Axialwälzlager (17a) einen äußeren Laufring (18a) aufweist, der auf der Seite des Auflagerträgerabschnitts (15) angeordnet ist und eine Außenoberfläche mit einem konkaven Abschnitt (19a) hat, der zu der zylindrischen konvexen Oberfläche (14) des Auflagerträgerabschnitts (15) passt, und mehrere Wälzkörper (26), die sich zwischen einer äußeren Laufringbahn, die um die Innenoberfläche des äußeren Laufrings (18a) ausgebildet ist, und einer inneren Laufringbahn, die auf der Außenoberfläche der Kraftrolle (8a) ausgebildet ist, befinden, wobei das Axialwälzlager (17a), das durch die Montage zwischen der zylindrischen konvexen Oberfläche (14) des Auflagerträgerabschnitts (15) und des konkaven Abschnitts (19a) des äußeren Laufrings (18a) von dem Drehzapfen (9a) gehalten wird, so dass eine Schwenkverschiebungsbewegung in der Axialrichtung der eingangsseitigen Scheibe (1a, 1b) und der ausgangsseitigen Scheibe (6) möglich ist, eine Last, die auf die Kraftrolle (8a) der Axialdruckrichtung angewendet wird, aufnimmt und die Kraftrolle (8a) lagert, so dass die Kraftrolle sich frei dreht; dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des konkaven Abschnitts (19a) des äußeren Laufrings (18a) Seitenoberflächenabschnitte (29) auf beiden Seiten in der Breitenrichtung hat, wobei die zylindrische konvexe Oberfläche (14) des Auflagerträgerabschnitts (15) an zwei Stellen in Umfangsrichtung mit der Innenfläche des konkaven Abschnitts (19a) des äußeren Laufrings (18a) an den beiden Seitenoberflächenabschnitten (29) des äußeren Laufrings (18a) in Kontakt kommt.
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 1, wobei die beiden Seitenoberflächenabschnitte (29) ein Paar seitlicher konkaver gekrümmter Oberflächenabschnitte umfassen, von denen jeder einen Querschnittkrümmungsradius hat, der größer als ein Querschnittkrümmungsradius der zylindrischen konvexen Oberfläche (14) des Auflagerträgerabschnitts (15) ist.
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 2, wobei der konkave Abschnitt (19a) des äußeren Laufrings (18a) einen Querschnitt mit gotischer Spitzbogenform hat.
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei der konkave Abschnitt (19a) einen mittleren konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitt (30) hat, der sich zwischen seitlichen konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitten (29) befindet, die einen Querschnittkrümmungsradius haben, der kleiner als der Querschnittkrümmungsradius der zylindrischen konvexen Oberfläche (14) des Auflagerträgerabschnitts (15) ist, und Endränder auf der Mittelseite beider konkaven gekrümmten Oberflächen (29), die nahtlos mit Endrändern auf beiden Seiten des mittleren konkaven gekrümmten Oberflächenabschnitts (30) verbinden,
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 1, wobei eine Spurrille (28f) der äußeren Laufringbahn (28) auf der Innenoberfläche des äußeren Laufrings (18a) ausgebildet ist, ein Kontaktabschnitt in dem Drehzapfen (9a) ausgebildet ist und eine Tangentialkraft, die auf die Kraftrolle (8a) wirkt, auf den Drehzapfen (9a) überträgt, indem er in direkten Kontakt oder indirekten Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings (18a) kommt, eine ballig gewölbte Oberfläche auf der Außenumfangsoberfläche des äußeren Laufrings (18a) ausgebildet ist und in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt kommt, und eine Scheitelposition der ballig gewölbten Oberfläche, die die äußerste Seite der ballig gewölbten Oberfläche ist, sich weiter auf der äußeren Oberflächenseite des äußeren Laufrings (18a) befindet als die tiefste Position der Spurrille (28f) der äußeren Laufringbahn (28).
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 1, wobei eine Spurrille (28f) der äußeren Laufringbahn (28) auf der Innenoberfläche des äußeren Laufrings (18a) ausgebildet ist, ein Kontaktabschnitt in dem Drehzapfen (9a) ausgebildet ist und eine Tangentialkraft, die auf die Kraftrolle (8a) wirkt, auf den Drehzapfen (9a) überträgt, indem er in direkten Kontakt oder indirekten Kontakt mit der Außenoberfläche des äußeren Laufrings (18a) kommt, eine Kontaktoberfläche auf der Seite des äußeren Laufrings (18a), die mit dem Kontaktabschnitt in Kontakt kommt, auf der äußeren Umfangsoberfläche des äußeren Laufrings ausgebildet ist, und die Kontaktoberfläche der Seite des äußeren Laufrings (18a) sich weiter auf der äußeren Oberflächenseite des äußeren Laufrings befindet als die tiefste Position der Spurrille (28f) der äußeren Laufringbahn (28).
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 1, wobei das stufenlose Toroidgetriebe ferner ein Paar von Jochen (46A, 46B) umfasst, die zusammen mit dem Halten der Neigungswellen (13), so dass die Neigungswellen (13) frei schwenken und sich in der Axialrichtung frei bewegen, aufgrund der Verschiebung des Drehzapfens (9a) schwenken, wobei Löcher (52) in beiden Endoberflächen der beiden Endabschnitte des Drehzapfens (9a) ausgebildet sind, die den Jochen (46A, 46B) an einer Position zugewandt sind, die die Mittelachse (A) der zylindrischen konvexen Oberfläche (14) kreuzt, und wobei Kontaktelemente (53), die mit den Jochen in Kontakt kommen, in den Löchern (52) installiert sind.
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 7, wobei die Härte der Kontaktelemente (53) höher als die Härte des Drehzapfens (9a) ist.
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Kontaktelemente (53) ins Innere der Löcher (52) pressgepasst sind.
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 1, wobei der äußere Laufring (18a) aus Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt mit hoher Wärmebeständigkeit ausgebildet ist, der innere Laufring aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit einem niedrigeren Kohlenstoffgehalt als der Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt ausgebildet ist, wenigstens für den inneren Laufring Karbonitrieren als Härtungswärmebehandlung ausgeführt wird, und der Radius der äußeren Laufringbahn (28) des äußeren Laufrings (18a) größer als der Radius der inneren Laufringbahn (27) der Kraftrolle (8a) ist.
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 10, wobei der Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt des äußeren Laufrings (18a) eine Zusammensetzung von C: 0,5 bis 1,3 Gewichts-%, Cr: 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, Si-, Mo- und Mn-Gesamtgehalt von 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, unvermeidliche Verunreinigungen, wobei der Rest Fe ist, hat, wobei auf dem äußeren Laufring (18a) als Härtungswärmebehandlung wenigstens Härten und Tempern bei einer Temperatur von 200°C oder mehr durchgeführt werden; und der Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt des inneren Laufrings eine Zusammensetzung von C: 0,1 bis 0,4 Gewichts-%, Cr: 1,0 bis 3,0-Gewichts-%, unvermeidliche Verunreinigungen, wobei der restliche Teil Fe ist, hat, wobei Karbonitrieren, gefolgt von Härten und Tempern für den inneren Laufring als Härtungswärmebehandlung durchgeführt werden.
Stufenloses Toroidgetriebe gemäß Anspruch 11, wobei der äußere Laufring (18a) vor dem Härten und Tempern bei einer Temperatur von 200°C oder höher als die Härtungswärmebehandlung ferner Karbonitrieren unterzogen wird.
Stufenloses Toroidgetriebe Anspruch 12, wobei der Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt des inneren Laufrings eine Zusammensetzung von C: 0,1 bis 0,4 Gewichts-%, Cr: 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, einen Gesamtgehalt von Si, Mo und Mn von 1,0 bis 3,0 Gewichts-%, unvermeidliche Verunreinigungen, wobei der Rest Fe ist, hat, wobei das Tempern in der Härtungswärmebehandlung bei einer Temperatur von 200°C oder mehr durchgeführt wird.