DE10232966A1

DE10232966A1 - Stufenloses Toroidgetriebe

Info

Publication number: DE10232966A1
Application number: DE10232966A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Nishii; Nobuo Goto
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2022-07-20
Also published as: US20030050148A1; JP4378671B2; JP2003028256A; US6796923B2; DE10232966B4

Abstract

In einem stufenlosen Toroidgetriebe umfaßt eine abtriebsseitige Scheibe ein Durchgangsloch, durch das eine Antriebswelle verläuft, und eine Befestigungsnut, die in der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs ausgebildet ist und verhindert, daß ein Nadelwälzlager in Richtung der Achse der Antriebswelle herausgleiten kann. Ein erster Verbindungsabschnitt der Befestigungsnut ist als Oberfläche mit einem bogenförmigen Querschnitt mit großem Krümmungsradius ausgebildet, während ein zweiter Verbindungsabschnitt der Befestigungsnut als Oberfläche mit einem bogenförmigen Querschnitt mit kleinem Krümmungsradius ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der stufenlosen Toroidgetriebe, die als Getriebe für Fahrzeuge verwendet werden können.

Fig. 4 zeigt ein herkömmliches stufenloses Toroidgetriebe, das als Getriebe für Fahrzeuge verwendet werden kann. Dieses stufenlose Toroidgetriebe ist vom sogenannten Doppelhohlraumtyp, der für die Übertragung hoher Drehmomente entworfen ist. Bei diesem herkömmlichen stufenlosen Toroidgetriebe sind am äußeren Umfang einer Antriebswelle 1 zwei antriebsseitige Scheiben 2 und zwei abtriebsseitige Scheiben 3 angebracht. Ferner ist am äußeren Umfang des Mittelabschnitts der Antriebswelle 1 ein Abtriebszahnrad 4 drehbar unterstützt. Die beiden abtriebsseitigen Scheiben 3 sind über eine Keilnutverbindung mit zylindrischen Flanschabschnitten 4a, 4b verbunden, die im Mittelabschnitt des Abtriebszahnrades 4 ausgebildet sind.

Die Antriebswelle 1 kann über eine Preßvorrichtung 12 des Belastungsnockentyps, die zwischen der antriebsseitigen Scheibe 2 auf der linken Seite in Fig. 3 und einer Nockenplatte 7 angeordnet ist, von einer Motorabtriebswelle 22 angetrieben oder gedreht werden. Ferner ist das Abtriebszahnrad 4 in einem Gehäuse 14 durch eine Trennwand 13 unterstützt, die aus zwei miteinander verbundenen Elementen gebildet ist, wobei das Abtriebszahnrad 4 um die Achse O der Antriebswelle 1 drehbar ist, jedoch in Richtung dieser Achse nicht verschiebbar ist.

Die abtriebsseitigen Scheiben 3 sind jeweils über Nadelwälzlager 5, die zwischen die Antriebswelle 1 und die abtriebsseitigen Scheiben 3 eingesetzt sind, in der Weise unterstützt, daß sie um die Achse O der Antriebswelle 1 drehbar sind. Andererseits sind die antriebsseitigen Scheiben 2 über entsprechende Kugeln 6 an den beiden Endabschnitten der Antriebswelle 1 in der Weise unterstützt, daß sie mit der Antriebswelle 1 drehfest verbunden sind. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, sind zwischen den inneren Oberflächen (konkaven Oberflächen) 2a der jeweiligen antriebsseitigen Scheiben 2 und den inneren Oberflächen (konkaven Oberflächen 3a) der entsprechenden abtriebsseitigen Scheiben 3 Antriebsrollen 11 drehbar unterstützt.

Zwischen der antriebsseitigen Scheibe 2, die sich in Fig. 4 links befindet, und der Nockenplatte 7 ist eine erste Versenkblattfeder 8 angeordnet; zwischen der antriebsseitigen Scheibe 2, die sich in Fig. 4 rechts befindet, und einer Belastungsmutter 9 ist eine zweite Versenkblattfeder 10 angeordnet. Diese Versenkblattfedern 8 und 10 üben auf die gegenüberliegenden Kontaktabschnitte zwischen den konkaven Oberflächen 2a, 3a der entsprechenden Scheiben 2, 3 und den Umfangsflächen 11a (siehe Fig. 7) der Antriebsrollen 11 Druckkräfte aus.

Wenn daher in dem obenbeschriebenen stufenlosen Toroidgetriebe die Antriebswelle 1 von der Motorabtriebswelle 22 mit einer Drehkraft beaufschlagt wird, werden die beiden antriebsseitigen Scheiben 2 zusammen mit der Antriebswelle 1 gedreht, wobei die Drehbewegungen der antriebsseitigen Scheiben 2 über die Antriebsrollen 11 mit einem gegebenen Übersetzungsverhältnis an die abtriebsseitigen Scheiben 3 übertragen werden. Die Drehbewegungen der abtriebsseitigen Scheiben 3 werden vom Abtriebszahnrad 4 über ein Getriebezahnrad 15 und eine Getriebewelle 16 an eine Abtriebswelle 17 übertragen.

Um in dem stufenlosen Getriebe mit diesem Aufbau zu verhindern, daß sich das die Abtriebswelle 3 drehbar unterstützende Nadelwälzlager 5 in Richtung der Achse O der Antriebswelle 1 verschiebt und aus seiner gegebenen Position gleitet, sind Gleitverhinderungsmittel vorgesehen, die ein Gleiten des Nadelwälzlagers 5 verhindern.

In Fig. 5 sind Gleitverhinderungsmittel für ein solches Nadelwälzlager 5 gezeigt, die aus JP 11-166605-A bekannt sind. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Gleitverhinderungsmittel aus einem Haltering (Gleitverhinderungselement) 18 gebildet. Genauer besitzt der Haltering 18 eine im wesentlichen rechtwinklige Querschnittsform und ist in eine ringförmige Befestigungsnut 3b, die in der inneren Umfangsfläche der abtriebsseitigen Scheibe 3 (d. h. in der Umfangsfläche eines in der abtriebsseitigen Scheibe 3 ausgebildeten, gestuften Durchgangslochs 30) ausgebildet ist, eingesetzt. Somit verhindert der Haltering 18 eine Verschiebung des Nadelwälzlagers 5 in Richtung der Achse O (d. h. ein Herabgleiten von der abtriebsseitigen Scheibe 3).

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, umfaßt die Kugel/Nut-Verbindung 6, die die antriebsseitige Scheibe 2 unterstützt, eine erste Kugel/Nut-Verbindungs-Nut 31 (siehe Fig. 4), die in der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 1 ausgebildet ist, eine zweite Kugel/Nut-Verbindungs-Nut 32, die in der inneren Umfangsfläche der antriebsseitigen Scheibe 2 (der Umfangsfläche eines in der antriebsseitigen Scheibe 2 ausgebildeten Durchgangslochs (43) ausgebildet ist, sowie mehrere Kugeln 33, die zwischen die ersten und zweiten Kugel/Nut-Verbindungs-Nuten 31 und 32 rollfähig eingesetzt sind. Um ein Gleiten der Kugeln 33 in axialer Richtung der Antriebswelle 1 zu verhindern, sind Gleitverhinderungsmittel vorgesehen, die dazu verwendet werden, ein Gleiten der Kugeln 33 zu verhindern. Diese Gleitverhinderungsmittel, die beispielsweise in Fig. 6 gezeigt sind, sind aus einem Haltering (Gleitverhinderungselement) 35 mit kreisförmigem Querschnitt gebildet, der in eine ringförmige Befestigungsnut 2b eingesetzt ist, die in der inneren Umfangsfläche der antriebsseitigen Scheibe 2 ausgebildet ist; d. h., der Haltering 35 verhindert eine Verschiebung der Kugeln in Richtung der Achse O der Antriebswelle 1 (d. h. ein Herabgleiten von der antriebsseitigen Scheibe 2).

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist der herkömmliche Haltering 18 so beschaffen, daß sein Querschnitt eine im wesentlichen rechtwinklige Form hat, weshalb die Befestigungsnut 3b, in der der Haltering 18 befestigt werden soll, ebenfalls einen im wesentlichen rechtwinklig Querschnitt besitzt. Wenn daher die Befestigungsnut 3b wie in Fig. 5(b) im Querschnitt betrachtet wird, enthält die Befestigungsnut 3b eine Bodenfläche (Nutboden) p und zwei Seitenflächen q, die sich von der Bodenfläche p zum Durchgangsloch 30 der abtriebsseitigen Scheibe 3 erstrecken; die Bodenfläche p ist eben ausgebildet, gleichzeitig sind die Bodenfläche p und die beiden Seitenflächen q über ihre jeweiligen bogenförmigen Flächen, deren Querschnitte jeweils einen kleinen Krümmungsradius besitzen, miteinander verbunden.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, besitzt der herkömmliche Haltering 35 einen kreisförmigen Querschnitt, weshalb die Befestigungsnut 2b für die Befestigung des Halterings 35 ebenfalls einen kreisförmigen Querschnitt besitzt. Wenn daher die Befestigungsnut 2b wie in Fig. 6(b) im Querschnitt betrachtet wird, sind die Bodenfläche r und die beiden Seitenflächen s der Befestigungsnut 2b übergangslos miteinander verbunden und besitzen im Querschnitt eine bogenartige Form.

Wie jedoch in Fig. 5(b) gezeigt ist, besitzen die beiden Ecken R1 des Nutbodens der Befestigungsnut 3b, d. h. die beiden Verbindungsabschnitte R1 zwischen der Bodenfläche p und den beiden Seitenflächen q jeweils einen bogenförmigen Querschnitt mit kleinem Krümmungsradius. Wenn, wie in Fig. 7 gezeigt ist, für eine Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses die Antriebsrolle 11 verschoben wird und eine Kraft in Richtung des Pfeils F auf die Befestigungsnut 3b ausgeübt wird, werden Beanspruchungen auf den Nutboden der Befestigungsnut 3b, insbesondere auf deren Eckabschnitte (Verbindungsabschnitte) R1 konzentriert. Daher besteht die Gefahr, daß bei der Übertragung eines hohen Drehmoments die Umformfestigkeit der abtriebsseitigen Scheibe 3 gering ist.

Andererseits sind, wie in Fig. 6(b) gezeigt ist, die Bodenfläche r und die beiden Seitenflächen s der Befestigungsnut 2b als übergangslose bogenförmige Oberfläche ausgebildet, so daß die beiden Verbindungsabschnitte R2 ebenfalls als bogenförmige Fläche mit großem Krümmungsradius ausgebildet sind. Selbst wenn daher eine Kraft von der Antriebsrolle 11 auf die Befestigungsnut 2b ausgeübt wird, können die auf die beiden Eckabschnitte R2 der Befestigungsnut 2b ausgeübten Beanspruchungen verteilt und abgeführt werden, so daß die Umformfestigkeit der antriebsseitigen Scheibe 2 erhöht werden kann. Wenn jedoch die Kugel 33 mit dem Haltering 35 zusammenstößt, kann der Haltering 35 leicht aus der Befestigungsnut 2b gleiten, da die Seitenfläche q der Befestigungsnut 2b, die die Bewegungsrichtung (Richtung der Achse O) der Kugel 33 rechtwinklig schneidet und den Haltering 35 aufnimmt, klein ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die obenerwähnten Nachteile eines herkömmlichen stufenlosen Toroidgetriebes zu beseitigen und ein stufenloses Toroidgetriebe zu schaffen, bei dem nicht nur die Beanspruchungskonzentration auf die Befestigungsnut, in der das Gleitverhinderungselement für ein Nadelwälzlager oder für die Kugeln einer Kugel/Nut-Verbindung befestigt werden soll, verringert ist, sondern bei dem außerdem ein Herausgleiten des Gleitverhinderungselements aus der Befestigungsnut erschwert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein stufenloses Toroidgetriebe nach einem der Ansprüche 1 und 8. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

In den stufenlosen Toroidgetrieben nach einem der Ansprüche 1 und 8 werden die auf die Befestigungsnut wirkenden Beanspruchungen längs der bogenförmigen Oberfläche mit großem Krümmungsradius des ersten Verbindungsabschnitts der Befestigungsnut verteilt und abgeführt. Daher kann die Konzentration der Beanspruchungen auf den ersten Verbindungsabschnitt der Befestigungsnut verringert werden, so daß die Umformfestigkeiten der abtriebsseitigen Scheibe und/oder der antriebsseitigen Scheibe und/oder der Antriebswelle verbessert werden können.

Andererseits ist bei dem zweiten Verbindungsabschnitt der Befestigungsnut, der sich auf der dem Nadelwälzlager oder den Kugeln der Kugel/Nut-Verbindung gegenüberliegenden Seite befindet, da er als bogenförmige Fläche mit kleinem Krümmungsradius ausgebildet ist, die Seitenfläche hiervon, die die Bewegungsrichtung des Nadelwälzlagers oder der Kugeln der Kugel/Nut-Verbindung rechtwinklig schneidet und für die Aufnahme des Gleitverhinderungselements verwendet wird, wenn das Nadelwälzlager oder die Kugel mit dem Gleitverhinderungselement zusammenstößt, groß. Dadurch kann ein Herausgleiten des Gleitverhinderungselements aus der Befestigungsnut erschwert werden.

Ferner ist bei dem stufenlosen Toroidgetriebe gemäß der Erfindung die Querschnittsform des Abschnitts des Gleitverhinderungselements, das in die Befestigungsnut eingesetzt werden soll, im wesentlichen gleich der Querschnittsform der Befestigungsnut, ferner ist das Gleitverhinderungselement in die Befestigungsnut in der Weise eingesetzt und darin befestigt, daß die äußere Umfangsfläche des Einsetzabschnitts des Gleitverhinderungselements mit der inneren Umfangsfläche der Befestigungsnut im wesentlichen übereinstimmt. Dies erschwert ein Herausgleiten des Gleitverhinderungselements aus der Befestigungsnut weiter.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines stufenlosen Toroidgetriebes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2(a) eine vergrößerte Querschnittsansicht einer in dem stufenlosen Toroidgetriebe nach Fig. 1 verwendeten abtriebsseitigen Scheibe;
Fig. 2(b) eine vergrößerte Querschnittsansicht der abtriebsseitigen Scheibe nach Fig. 2(a);
Fig. 3(a) eine vergrößerte Querschnittsansicht einer in dem stufenlosen Toroidgetriebe nach Fig. 1 verwendeten antriebsseitigen Scheibe;
Fig. 3(b) eine vergrößerte Querschnittsansicht der antriebsseitigen Scheibe nach Fig. 3(a);
Fig. 4 die bereits erwähnte Querschnittsansicht eines herkömmlichen stufenlosen Toroidgetriebes;
Fig. 5 die bereits erwähnte Schnittansicht einer in dem herkömmlichen stufenlosen Toroidgetriebe nach Fig. 4 verwendeten abtriebsseitigen Scheibe;
Fig. 5(b) die bereits erwähnte vergrößerte Querschnittsansicht der abtriebsseitigen Scheibe nach Fig. 5(a);
Fig. 6(a) die bereits erwähnte Schnittansicht einer in dem stufenlosen Toroidgetriebe nach Fig. 4 verwendeten antriebsseitigen Scheibe;
Fig. 6(b) die bereits erwähnte vergrößerte Schnittansicht der antriebsseitigen Scheibe nach Fig. 6(a); und
Fig. 7 die bereits erwähnte Schnittansicht einer Antriebsrolle des herkömmlichen stufenlosen Toroidgetriebes nach Fig. 4, die zwischen die antriebsseitige Scheibe und die abtriebsseitige Scheibe eingesetzt ist.
Nun wird mit Bezug auf die Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform eines stufenlosen Toroidgetriebes der Erfindung beschrieben. Ein Merkmal der Erfindung ist die Verbesserung der Form einer Befestigungsnut, in der ein Gleitverhinderungselement, das ein Gleiten eines Nadelwälzlagers oder der Kugeln einer Kugel/Nut-Verbindung verhindert, befestigt werden soll; die übrige Struktur und die übrige Funktionsweise des erfindungsgemäßen stufenlosen Toroidgetriebes sind jenen des herkömmlichen stufenlosen Toroidgetriebes ähnlich. Daher werden im folgenden nur die kennzeichnenden Abschnitte des erfindungsgemäßen Getriebes beschrieben, während die übrigen Teile die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 4 bis 7 besitzen und nicht im einzelnen beschrieben werden.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines stufenlosen Toroidgetriebes gemäß der Erfindung. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt das stufenlose Toroidgetriebe des Doppelhohlraumtyps, das für die Übertragung hoher Drehmomente entworfen ist, zwei abtriebsseitige Scheiben 3 und zwei antriebsseitige Scheiben 2.
Wie in Fig. 2 vergrößert gezeigt ist, ist jede der beiden abtriebsseitigen Scheiben 3 durch Schmieden eines harten Metalls wie etwa eines Lagerstahls gebildet, wobei der Querschnitt der Seitenfläche 3a der Scheibe 3, die gegenüber einer Antriebsrolle 22 angeordnet ist, bogenförmig ist. Im Mittelabschnitt der abtriebsseitigen Scheibe 3 ist ein durch die abtriebsseitige Scheibe 3 verlaufendes Durchgangsloch 30 gebildet, das sich in axialer Richtung der Scheibe 3 erstreckt und das einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.
Die abtriebsseitige Scheibe 3 mit diesem Aufbau ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, am äußeren Umfang des mittleren Abschnitts einer Antriebswelle 1, die eine Drehwelle ist, drehbar unterstützt. Daher ist an der inneren Umfangsfläche des Durchgangslochs 30 ein Nadelwälzlager 5 angeordnet, das als Radialwälzlager ausgebildet ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt das Durchgangsloch 30 einen linken Endabschnitt 30a, der der Endabschnitt des Lochs 30 ist, der sich auf seiten der Antriebsrolle befindet, einen zylindrischen Abschnitt 30b, der mit dem linken Endabschnitt 30a übergangslos verbunden ist, einen Keilnutabschnitt 30c, der mit dem zylindrischen Abschnitt 30b übergangslos verbunden ist, und einen rechten Endabschnitt 30d, der mit dem Keilnutabschnitt 30c übergangslos verbunden ist. Das Nadelwälzlager 5 ist in dem zylindrischen Abschnitt 30b angeordnet. Dieses Nadelwälzlager 5 umfaßt mehrere Nadelrollen 50, wovon jede eine Wälzoberfläche besitzt, die mit der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 1 in Kontakt ist, und eine Halteeinrichtung 49, die die Nadelrollen 50 in der Weise hält, daß die Rollen 50 frei rollen können. Der Keilnutabschnitt 30c ist mit einem Keilabschnitt in Eingriff, der in jedem der Flanschabschnitte 4a eines Abtriebszahnrades 4 ausgebildet ist. Daher können sich die abtriebsseitige Scheibe 3 und das Abtriebszahnrad 4 synchron zueinander drehen. Außerdem ist der rechte Endabschnitt 30d dann, wenn der Keilnutabschnitt 30c mit dem Keilabschnitt in Eingriff ist, mit der äußeren Oberfläche des mittleren Abschnitts des Flanschabschnitts 4a, der sich in der Nähe seiner Mitte befindet, in engem Kontakt, so daß die Mittelachse des Flanschabschnitts 4a mit der Mittelachse der abtriebsseitigen Scheibe 3 im wesentlichen übereinstimmt.
Zwischen dem linken Endabschnitt 30a und dem zylindrischen Abschnitt 30b ist eine ringförmige Befestigungsnut 40 ausgebildet. In die Befestigungsnut 40 ist ein Gleitverhinderungselement wie etwa ein Haltering 42 eingesetzt, der verhindert, daß sich das Nadelwälzlager 5 in Richtung der Achse O verschiebt und dadurch aus seiner gegebenen Position gleitet. Der Haltering 42 verhindert insbesondere, daß das Nadelwälzlager 5 aus dem zylindrischen Abschnitt 30b zur Seite des linken Endabschnitts 30a gleitet. Ein Gleiten des Nadelwälzlagers 5 von der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 30b zum linken Endabschnitt 30a wird durch gegenseitigen Eingriff zwischen der Halteeinrichtung 49 und dem Kantenabschnitt des Keilnutabschnitts 30c verhindert.
Wie in Fig. 2(b) gezeigt ist, enthält die Befestigungsnut 40 eine Bodenfläche (Nutboden) 40a, deren Querschnitt eben ist und sich längs der Achse O erstreckt, sowie Seitenflächen 40b, 40c, die die Bodenfläche 40a im wesentlichen senkrecht schneiden und sich eben zum Durchgangsloch 30 der abtriebsseitigen Scheibe 3 erstrecken. Ein erster Verbindungsabschnitt R3, der die Bodenfläche 40a der Befestigungsnut 40 und die auf seiten des Nadelwälzlagers 5 befindliche Seitenfläche 40b verbindet, besitzt eine bogenförmige Fläche, deren Querschnitt einen großen Krümmungsradius besitzt. Andererseits ist ein zweiter Verbindungsabschnitt R4, der die Bodenfläche 40a der Befestigungsnut 40 und die der Seitenfläche 40b gegenüberliegende Seitenfläche 40c miteinander verbindet, als bogenförmige Fläche ausgebildet, deren Querschnitt einen kleinen Krümmungsradius besitzt. In dieser Ausführungsform liegt der Krümmungsradius des zweiten Verbindungsabschnitts R4 im Bereich von der 0,3fachen bis zur 0,8fachen Weite t1 der Befestigungsnut 40. Das heißt, daß der Krümmungsradius des ersten Verbindungsabschnitts R3 größer als der Krümmungsradius des zweiten Verbindungsabschnitts R4 ist.
Der Haltering 42, der in die Befestigungsnut 40 mit diesem Aufbau eingesetzt und darin befestigt werden soll, ist folgendermaßen aufgebaut: Die Querschnittsform seines Einsetzabschnitts 42a, der in die Befestigungsnut 40 eingesetzt werden soll, ist, damit er mit der Querschnittsform der Befestigungsnut 40 im wesentlichen übereinstimmt, als bogenförmige Fläche ausgebildet, die so beschaffen ist, daß ihre mit dem ersten Verbindungsabschnitt R3 der Befestigungsnut 40 zusammenzufügende Seite einen großen Krümmungsradius besitzt, während ihre Seite, die mit dem zweiten Verbindungsabschnitt R4 zusammenzufügen ist, einen kleinen Krümmungsradius besitzt. Daher kann die äußere Umfangsfläche des Einsetzabschnitts 42a des Halterings 42 gegen die innere Umfangsfläche der Befestigungsnut 40 mit kleinem Spiel eingesetzt werden.
Außerdem braucht die gegenseitige Passung zwischen der Befestigungsnut 40 und dem Haltering 42 kein perfekter Eingriff zu sein. Beispielsweise könnte der Abschnitt des Halterings 42, der mit dem ersten Verbindungsabschnitt R3 der Befestigungsnut 40 zusammengefügt werden soll, nicht bogenförmig, sondern angefast sein, so daß der Eingriff mit der Befestigungsnut 40 nahezu perfekt wäre.
Andererseits ist, wie in Fig. 3 vergrößert gezeigt ist, jede der beiden antriebsseitigen Scheiben 2 durch Schmieden eines harten Metalls wie etwa eines Lagerstahls gebildet, während der Abschnitt der Seitenfläche 2a gegenüber der Antriebsrolle 11 bogenförmig ist. Außerdem ist auch im Mittelabschnitt der antriebsseitigen Scheibe 2 ein Durchgangsloch 43 gebildet, das durch die antriebsseitige Scheibe 2 in axialer Richtung verläuft und einen Abschnitt besitzt, der kreisförmig ist.
Die antriebsseitige Scheibe 2 ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, durch die Kugel/Nut-Verbindung 6 in der Weise unterstützt, daß sie sich zusammen mit der Antriebswelle 1 drehen kann und daß sie in axialer Richtung der Antriebswelle 1 verschiebbar ist. Die Kugel/Nut-Verbindung 6 umfaßt eine erste Kugel/Nut-Verbindungs-Nut 31, die in der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 1 ausgebildet ist, eine zweite Kugel/Nut-Verbindungs-Nut 32, die in der inneren Umfangsfläche der antriebsseitigen Scheibe 2 ausgebildet ist, und mehrere Kugeln 33, die zwischen die ersten und zweiten Kugel/Nut-Verbindungs-Nuten 31 und 32 rollfähig eingesetzt sind (siehe Fig. 3).
Wie in Fig. 3(b) vergrößert gezeigt ist, ist in der inneren Umfangsfläche der antriebsseitige Scheibe 2 eine ringförmige Befestigungsnut 45 ausgebildet. In die Befestigungsnut 45 ist ein Gleitverhinderungselement wie etwa ein Haltering 47 eingesetzt und darin befestigt, um eine Verschiebung der Kugeln 33 in Richtung der Achse O und infolgedessen ein Herausgleiten aus ihren vorgegebenen Positionen zu verhindern.
Die Befestigungsnut 45 umfaßt eine Bodenfläche (Nutboden) 45a, deren Querschnitt eben ist und sich längs der Achse O erstreckt, sowie Seitenflächen 45b, 45c, die nicht nur die Bodenfläche 45a im wesentlichen rechtwinklig schneiden, sondern sich außerdem eben zum Durchgangsloch 43 der antriebsseitigen Scheibe 2 erstrecken. Ein erster Verbindungsabschnitt R5, der die Bodenfläche 45a mit der Seitenfläche 45b, die sich auf seiten der Kugel 33 der Befestigungsnut 45 befindet, verbindet, ist als Fläche ausgebildet, deren Querschnitt bogenförmig mit großem Krümmungsradius ist. Andererseits ist ein zweiter Verbindungsabschnitt R6, der die Bodenfläche 45a und die Seitenfläche 45c gegenüber der Seitenfläche 45b der Befestigungsnut 45 verbindet, als Fläche ausgebildet, deren Querschnitt bogenförmig mit kleinem Krümmungsradius ist. In dieser Ausführungsform liegt der Krümmungsradius des zweiten Verbindungsabschnitts R6 im Bereich von der 0,3fachen bis zu der 0,8fachen Weite t2 der Befestigungsnut 40. Das heißt, daß der Krümmungsradius des ersten Verbindungsabschnitts R5 größer als der Krümmungsradius des zweiten Verbindungsabschnitts R6 ist.
Auch bei der Haltenut 47, der in die Befestigungsnut 45 eingesetzt und darin befestigt werden soll, stimmt die Querschnittsform seines Einsetzabschnitts 47a, der in die Befestigungsnut 45 eingesetzt werden soll, im wesentlichen mit der Querschnittsform der Befestigungsnut 45 überein. Daher wird der Haltering 47 in die Befestigungsnut 45 in der Weise eingesetzt und darin befestigt, daß die äußere Umfangsfläche des Einsetzabschnitts 47a des Halterings 47 mit der inneren Umfangsfläche der Befestigungsnut 45 im wesentlichen perfekt übereinstimmt.
Wie oben beschrieben worden ist, ist der erste Verbindungsabschnitt R3 der Befestigungsnut 40 der abtriebsseitigen Scheibe 3, in der der Haltering 42, der ein Gleiten des Nadelwälzlagers 5 verhindert, befestigt werden soll, als Fläche ausgebildet, deren Querschnitt bogenförmig mit großem Krümmungsradius ist. Selbst in dem Fall, in dem beispielsweise für die Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses die Antriebsrolle 11 verschoben ist, wie in Fig. 7 gezeigt ist, und dadurch die Kraft in Richtung des Pfeils F auf die Befestigungsnut 40 ausgeübt wird, können die Beanspruchungen, die auf die Befestigungsnut 40 wirken, längs der bogenförmigen Fläche mit großem Krümmungsradius des ersten Verbindungsabschnitts R3 der Befestigungsnut 40 verteilt und abgeführt werden. Dadurch wird die Konzentration der Beanspruchungen auf den ersten Verbindungsabschnitt R3 der Befestigungsnut 40 verringert, so daß die Umformfestigkeit der abtriebsseitigen Scheibe 3 verbessert werden kann.
Andererseits ist beim zweiten Verbindungsabschnitt R4 der Befestigungsnut 40 der abtriebsseitigen Scheibe 3 aufgrund der Tatsache, daß er eine bogenförmige Fläche mit kleinem Krümmungsradius besitzt, die Seitenfläche 40c, die die Bewegungsrichtung des Nadelwälzlagers 5 im wesentlichen rechtwinklig schneidet und den Haltering 42 aufnimmt, wenn das Nadelwälzlager 5 mit dem Haltering 42 zusammenstößt, groß. Daher wird ein Herausgleiten des Halterings 42 aus der Befestigungsnut 40 erschwert.
In dieser Ausführungsform ist der erste Verbindungsabschnitt R5 der Befestigungsnut 45 der antriebsseitigen Scheibe 2, in der der Haltering 47, der ein Gleiten der Kugel 33 verhindert, befestigt werden soll, ebenfalls als Fläche ausgebildet, deren Querschnitt bogenförmig mit großem Krümmungsradius ist. Daher werden Beanspruchungen, die auf die Befestigungsnut 45 wirken, längs der bogenförmigen Fläche mit großem Krümmungsradius des ersten Verbindungsabschnitts R5 der Befestigungsnut 45 verteilt und abgeführt. Dadurch wird die Konzentration der Beanspruchungen auf den ersten Verbindungsabschnitt R5 der Befestigungsnut 45 verringert, so daß die Umformfestigkeit der antriebsseitigen Scheibe 2 erhöht werden kann.
Andererseits ist bei dem zweiten Verbindungsabschnitt R6 der Befestigungsnut 45 der antriebsseitigen Scheibe 2 aufgrund der Tatsache, daß er als bogenförmige Fläche mit kleinem Krümmungsradius ausgebildet ist, die Seitenfläche 45c, die die Bewegungsrichtung der Kugel 33 im wesentlichen rechtwinklig schneidet und den Haltering 47 aufnimmt, wenn die Kugel 33 mit dem Haltering 47 zusammenstößt, groß. Daher wird ein Herausgleiten des Halterings 47 aus der Befestigungsnut 45 erschwert.
In der obenbeschriebenen Ausführungsform ist in der inneren Umfangsfläche der antriebsseitigen Scheibe 2 die Befestigungsnut 45 ausgebildet, in die der Haltering 47 eingesetzt ist, der als Gleitverhinderungselement dient, das eine Verschiebung der Kugel 33 in Richtung der Achse O und somit ein Herausgleiten aus ihrer gegebenen Position verhindert. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar. Im Gegensatz zu der obenbeschriebenen Struktur könnte eine Befestigungsnut in der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 1 ausgebildet sein, ferner könnte in der so gebildeten Befestigungsnut ein Gleitverhinderungselement wie etwa ein Haltering eingesetzt und darin befestigt sein. Somit kann die Erfindung auch auf die vorhandene Befestigungsnut der Antriebswelle angewendet werden.
In der obenbeschriebenen Ausführungsform ist in einem stufenlosen Toroidgetriebe des Doppelhohlraumtyps die antriebsseitige Scheibe 2 über die Kugel/Nut-Verbindung 6 an der Antriebswelle 1 unterstützt. Bei einem stufenlosen Toroidgetriebe des Einzelhohlraumtyps kann jedoch die antriebsseitige Scheibe 2 an der Antriebswelle 1 über ein Nadelwälzlager unterstützt sein. Ebenso kann die Erfindung ähnlich wie bei der abtriebsseitigen Scheibe 3 auf eine Befestigungsnut angewendet werden, in die ein Gleitverhinderungselement wie etwa ein Haltering eingesetzt und darin befestigt ist, der ein Gleiten des vorhandenen Nadelwälzlagers verhindert.
Wie oben beschrieben wurde, kann bei dem stufenlosen Toroidgetriebe gemäß der Erfindung nicht nur die Konzentration der Beanspruchungen auf eine Befestigungsnut, die entweder in der antriebsseitigen oder in der abtriebsseitigen Scheibe ausgebildet ist und in der ein Element, das ein Gleiten etwa eines Nadelwälzlagers verhindert, befestigt werden soll, verringert werden, um die Umformfestigkeit dieser Scheibe zu erhöhen, sondern es kann auch ein Herausgleiten des Gleitverhinderungselements aus der Befestigungsnut verhindert werden.
Bei dem stufenlosen Toroidgetriebe gemäß der Erfindung kann nicht nur die Konzentration der Beanspruchungen auf eine Befestigungsnut, die in einer abtriebsseitigen Scheibe ausgebildet ist und in der ein Element für die Verhinderung des Gleitens eines Nadelwälzlagers befestigt werden soll, verringert werden, um die Umformfestigkeit der abtriebsseitigen Scheibe zu erhöhen, sondern es kann auch ein Herausgleiten des Gleitverhinderungselements aus der Befestigungsnut erschwert werden.
Ferner kann bei dem stufenlosen Toroidgetriebe gemäß der Erfindung nicht nur die Konzentration der Beanspruchungen auf eine Befestigungsnut, die in einer antriebsseitigen Scheibe ausgebildet ist und in der ein Element für die Verhinderung eines Gleitens der Kugeln einer Kugel/Nut- Verbindung befestigt werden soll, verringert werden, um die Umformfestigkeit der antriebsseitigen Scheibe zu erhöhen, sondern es kann auch ein Herausgleiten des Gleitverhinderungselements aus der Befestigungsnut erschwert werden.
Obwohl die Erfindung oben in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, kann der Fachmann selbstverständlich viele verschiedene Änderungen und Abwandlungen vornehmen, ohne von der Erfindung abzuweichen. Daher sollen die beigefügten Ansprüche alle derartigen Änderungen und Abwandlungen, soweit sie in den wahren Umfang der Erfindung fallen und mit dem Erfindungsgedanken in Übereinstimmung sind, abdecken.

Claims

1. Stufenloses Toroidgetriebe, das umfaßt:
eine Antriebswelle (1), auf die eine Drehkraft ausgeübt wird,
eine erste Scheibe (2; 3), die konzentrisch zu der Antriebswelle (1) angeordnet ist und ein in ihrem Mittelabschnitt ausgebildetes Durchgangsloch (30) aufweist, wobei die erste Scheibe (2; 3) entweder als antriebsseitige Scheibe (2) oder als abtriebsseitige Scheibe (3) des Getriebes dient und wobei die Antriebswelle (1) durch das Durchgangsloch (30) verläuft,
ein Nadelwälzlager (5), das zwischen der Antriebswelle (1) und der ersten Scheibe (2; 3) angeordnet ist und die erste Scheibe (2; 3) drehbar unterstützt,
ein Gleitverhinderungselement (42; 47), das an einer inneren Umfangsfläche des in der ersten Scheibe (2; 3) ausgebildeten Durchgangslochs (30) befestigt ist und ein Gleiten des Nadelwälzlagers (5) in axialer Richtung der Antriebswelle (1) verhindert, und
eine Befestigungsnut (40; 45), die in der inneren Umfangsfläche des in der ersten Scheibe (2; 3) ausgebildeten Durchgangslochs (30) ausgebildet ist und in der das Gleitverhinderungselement (42; 47) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet; daß
die Befestigungsnut (40; 45) erste und zweite Seitenflächen (40b, 40c; 45b, 45c), die einander gegenüberliegen, sowie eine Bodenfläche (40a; 45a), die sich zwischen den ersten und zweiten Seitenflächen (40b, 40c; 45b, 45c) befindet, umfaßt, so daß die Befestigungsnut (40; 45) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt,
die Befestigungsnut (40; 45) umfaßt:
einen ersten Verbindungsabschnitt (R3; R5) mit einem bogenförmigen Querschnitt, der die Bodenfläche (40a; 45a) mit einer (40b; 45b) der Seitenflächen (40b, 40c; 45b, 45c), die sich auf seiten des Nadelwälzlagers (5) befindet, verbindet, und
einen zweiten Verbindungsabschnitt (R4; R6) mit einem bogenförmigen Querschnitt, der die Bodenfläche (40a; 45a) mit der anderen (40c: 45c) der Seitenflächen (40b, 40c; 45b, 45c) verbindet, und
der Krümmungsradius des ersten Verbindungsabschnitts (R3; R5) größer ist als der Krümmungsradius des zweiten Verbindungsabschnitts (R4; R6).

2. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Scheibe die abtriebsseitige Scheibe (3) ist.

3. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Scheibe (2), die drehfest mit der Antriebswelle (1) verbunden ist, wobei die erste Scheibe die abtriebsseitige Scheibe (3) ist und die zweite Scheibe die antriebsseitige Scheibe (2) ist.

4. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des in die Befestigungsnut (40; 45) einzusetzenden Abschnitts des Gleitverhinderungselements (42; 47) mit der Querschnittsform der Befestigungsnut (40; 45) im wesentlichen übereinstimmt.

5. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des in die Befestigungsnut (40) einzusetzenden Abschnitts des Gleitverhinderungselements (42) mit der Querschnittsform der Befestigungsnut (40) im wesentlichen übereinstimmt.

6. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des in die Befestigungsnut (40) einzusetzenden Abschnitts des Gleitverhinderungselements (42) mit der Querschnittsform der Befestigungsnut (40) im wesentlichen übereinstimmt.

7. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius des zweiten Verbindungsabschnitts (R4, R6) so bemessen ist, daß er im Bereich von der 0,3fachen bis zu der 0,8fachen Weite (t1; t2) der Befestigungsnut (42; 47) in axialer Richtung der ersten Scheibe (2; 3) liegt.

8. Stufenloses Toroidgetriebe, das umfaßt:
eine Antriebswelle (1), auf die eine Drehkraft ausgeübt wird,
eine antriebsseitige Scheibe (2), die mit der Antriebswelle (1) drehfest verbunden ist,
eine abtriebsseitige Scheibe (3), die konzentrisch zu der antriebsseitige Scheibe (2) und dieser gegenüber angeordnet ist,
eine Kugel/Nut-Verbindung (6), die die antriebsseitige Scheibe (2) auf einer äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle (1) unterstützt und eine erste Kugel/Nut- Verbindungs-Nut (31), die in der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle (1) ausgebildet ist, eine zweite Kugel/Nut-Verbindungs-Nut (32), die in der inneren Umfangsfläche der antriebsseitigen Scheibe (2) ausgebildet ist, sowie mehrere Kugeln (33), die zwischen die ersten und zweiten Kugel/Nut-Verbindungs-Nuten (31, 32) rollfähig eingesetzt sind, enthält,
ein Gleitverhinderungselement (47), das ein Herausgleiten der Kugeln (33) in axialer Richtung der Antriebswelle (1) verhindert, und
eine Befestigungsnut (45), die in der Antriebswelle (1) oder in der antriebsseitigen Scheibe (2) ausgebildet ist und in der das Gleitverhinderungselement (47) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Befestigungsnut (42) erste und zweite Seitenflächen (45b, 45c), die einander gegenüberliegen, und dazwischen eine Bodenfläche (45a) umfaßt, so daß die Befestigungsnut (45) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt besitzt,
die Befestigungsnut (45) umfaßt:
einen ersten Verbindungsabschnitt (R5) mit einem bogenförmigen Querschnitt, der die Bodenfläche (45a) mit einer (45b) der Seitenflächen (45b, 45c), die sich auf seiten der Kugel/Nut-Verbindung (6) befindet, verbindet, und
einen zweiten Verbindungsabschnitt (R6) mit einem bogenförmigen Querschnitt, der die Bodenfläche (45a) mit der anderen (45c) der Seitenflächen (45b, 45c) verbindet, und
der Krümmungsradius des ersten Verbindungsabschnitts (R5) größer ist als der Krümmungsradius des zweiten Verbindungsabschnitts (R6).

9. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des in die Befestigungsnut (45) einzusetzenden Abschnitts des Gleitverhinderungselements (47) mit der Querschnittsform der Befestigungsnut (45) im wesentlichen übereinstimmt.

10. Stufenloses Toroidgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius des zweiten Verbindungsabschnitts (R6) so bemessen ist, daß er im Bereich von der 0,3fachen bis zu der 0,8fachen Weite (t2) der Befestigungsnut (45) in axialer Richtung der abtriebsseitigen Scheibe (3) liegt.