DE112010005401T5

DE112010005401T5 - Stufenlos variables Getriebe

Info

Publication number: DE112010005401T5
Application number: DE112010005401T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Ogawa; Takahiro Shiina; Akira Murakami; Daisuke Tomomatsu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2013-01-10
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: US20110230297A1; CN102265063B; CN102265063A; WO2011114494A1; DE112010005401B4; US8613684B2; JPWO2011114494A1; JP5131353B2; DE112010005401B8

Abstract

Ein stufenlos variables Getriebe weist auf: erste und zweite Drehelemente (10, 20), die eine gemeinsame erste Drehachse (R1) aufweisen; eine Planetenkugel (50), die drehbar von einer Trägerwelle (50) gelagert wird, mit einer zweiten Drehachse (R2), die sich von der ersten Drehachse (R1) unterscheidet, und die zwischen dem ersten Drehelement (10) und dem zweiten Drehelement (20) angeordnet ist, so dass zwischen diesen eine Drehmomentübertragung möglich ist; Nuten (41a, 42a) usw., die eine Änderung der Übersetzung zwischen den ersten und zweiten Drehelementen (10, 20) durch Kippen und Wälzen der Planetenkugel (50) ermöglichen; eine schräge Fläche (42a1), welche die Trägerwelle (51) bei einer Bewegung in der axialen Richtung entgegen der Kipprichtung der Trägerwelle (51) gemäß dem Auftreten eines Spinmoments an der Planetenkugel (50) anschiebt; und einen Schubkraft-Übertragungsabschnitt, wie eine bewegliche Welle (62) usw., durch den aufgrund eines Spinmoments, das an der Planetenkugel (50) auftritt, eine radiale Schubkraft von der Planetenkugel (50) an die schräge Oberfläche (42a1) angelegt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenlos variables Getriebe, das in der Lage ist, eine Drehgeschwindigkeit (eine Drehzahl) zwischen Antrieb und Abtrieb stufenlos zu verändern.
Technischer Hintergrund
Ein stufenlos variables Getriebe, das einen sogenannten Zug-Planetenmechanismus aufweist, ist bereits bekannt. Der Zug-Planetenmechanismus weist auf: eine Vielzahl von Drehelementen mit einer ersten Drehachse, die so angeordnet sind, dass sie sich relativ zueinander drehen können; und eine Vielzahl von Wälzelementen mit einer eigenen zweiten Drehachse, die parallel ist zur ersten Drehachse, und die radial um die erste Drehachse herum angeordnet sind. Jedes der Wälzelemente ist zwischen einem ersten Drehelement und einem zweiten Drehelement angeordnet, die einander gegenüber liegen, und ist an der Außenfläche eines dritten Drehelements angeordnet. Ein stufenlos variables Getriebe dieser Art ändert die Übersetzung zwischen dem ersten Drehelement und denn zweiten Drehelement durch Kippen der Wälzelemente, wodurch die Drehzahl zwischen An- und Abtrieb stufenlos geändert wird. Die nachstehend angegebene Entgegenhaltung 1 beispielsweise beschreibt ein stufenlos variables Getriebe dieses Typs. Bei diesem Getriebe ist eine Vielzahl von Kugeln (Wälzelementen) radial an der Außenfläche eines Sonnenrads bzw. einer Sonnenwalze (eines dritten Drehelements) angeordnet, und die Kugeln werden durch Bewegen der Sonnenwalze in axialer Richtung gekippt.
Die nachstehend beschriebene Entgegenhaltung 2 beschreibt einen Betätigungsmechanismus für eine Schaltgabel, der mit einem Block versehen ist, der eine Schaltgabel-Aufnahmenut für ein manuelles Getriebe aufweist. Durch Kippen einer der Seiteflächen der Aufnahmenut wird verhindert, dass die Schaltgabel eine Muffe schräg anschiebt.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentschriften

Entgegenhaltung 1: japanische nationale Veröffentlichung der internationalen Patentanmeldung Nr. 2009-541663
Entgegenhaltung 2: japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 2002-139149

Zusammenfassung
Technisches Problem bzw. Aufgabe
Bei dieser Art von stufenlos variablem Getriebe tritt eine Reibkraft (Zugkraft) in entgegengesetzten Richtungen an einem Abschnitt auf, wo die einzelnen Drehelemente und die ersten und zweiten Drehelemente sich gegenseitig berühren. Dann tritt aufgrund einer Reibkraft in der entgegengesetzten Richtung ein Spinmoment an dem Wälzelement auf, da jeder der Kontaktabschnitte relativ zum Schwerpunkt des Wälzelements versetzt ist. Im Allgemeinen ist in einem Kipp- und Wälzmechanismus für die Wälzelemente ein Abstand zwischen den Elementen vorgesehen, damit die Kipp- und Wälzbewegung nicht behindert wird. Daher dreht sich jedes Wälzelement in einem Umfang, der dem Abstand in Richtung des Spinmoments entspricht. Dies kann bewirken, dass die Drehachse des Wälzelements (die zweite Drehachse) in Richtung des Spinmoments verschoben wird. Diese Verschiebung führt zu einer Verschiebung der Drehrichtung des Wälzelements und der Drehrichtung eines dritten Drehelements (einer Sonnenwalze). Somit kann die Drehmomentübertragungsleistung in einem herkömmlichen stufenlos variablen Getriebe dieser Art sinken.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein stufenlos variables Getriebe zu schaffen, das durch Abschaffen der Nachteile des oben beschriebenen herkömmlichen stufenlos variablen Getriebes ein Absinken der Drehmomentübertragungsleistung verhindern kann.
Problemlösung
Um das genannte Ziel zu erreichen, weist ein stufenlos variables Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung auf: erste und zweite Drehelemente, die eine gemeinsame erste Drehachse aufweisen und einander gegenüber so angeordnet sind, dass sie sich relativ zueinander drehen können; ein Wälzelement, das drehbar von einer Trägerwelle getragen wird und das eine zweite, von der ersten Drehachse verschiedene Drehachse aufweist und zwischen den ersten und zweiten Drehelementen so angeordnet ist, dass eine Drehmomentübertragung zwischen den ersten und zweiten Drehelementen durch Kippen und Wälzen des Wälzelements möglich ist; einen Übersetzungssteuerabschnitt, der eine Übersetzung zwischen den ersten und zweiten Drehelementen durch Kippen und Wälzen des Wälzelements ändert; einen Schub- bzw. Drangabschnitt, der bei einer Bewegung in der axialen Richtung die Trägerwelle gemäß dem Spinmoment, das am Wälzelement auftritt, entgegen der Kipprichtung der Trägerwelle anschiebt; und einen eine Schubkraft übertragenden Abschnitt, der eine Schubkraft, die vom Wälzelement aufgrund des Spinmoments, das am Schub- bzw. Drangabschnitt auftritt, in der axialen Richtung angelegt wird, auf den Schub- bzw. Drangabschnitt überträgt.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Schub- bzw. Drangabschnitt die Trägerwelle derart anschiebt, dass die zweite Drehachse so justiert wird, dass sie vor dem Auftreten des Spinmoments mit einer idealen Drehachse zusammenfällt.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Schub- bzw. Drangabschnitt eine Kontaktfläche ist, bei welcher der der Drangabschnitt die gekippte Trägerwelle berührt, damit diese in Richtung des Schubs bzw. Drangs bewegt wird.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der eine Schubkraft übertragende Abschnitt sich in axialer Richtung gemäß der an das Wälzelement angelegten Schubkraft relativ bewegen kann und ein bewegliches Element aufweist, das in der Lage ist, den Schub- bzw. Drangabschnitt zusammen mit dem beweglichen Element in axialer Richtung zu bewegen.
Es ist vorteilhaft, wenn das stufenlos variable Getriebe ein drittes Drehelement aufweist, das die erste Drehachse aufweist, außerdem eine Außenumfangsfläche aufweist, die als Wälzfläche für eine Vielzahl der Wälzelement dient, die radial um die erste Drehachse herum angeordnet sind, und sich relativ zu den ersten und zweiten Drehelementen drehen kann; und ein viertes Drehelement, das die erste Drehachse aufweist und sich relativ zu den ersten bis dritten Drehelementen drehen kann und zulässt, dass jedes der Wälzelemente sich um die erste Drehachse dreht, wobei jedes der ersten bis vierten Drehelemente vorteilhafterweise so angeordnet ist, dass es sich nicht um die erste Drehachse drehen kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Schub- bzw. Drangabschnitt an einem Halteelement vorgesehen ist, welches das Wälzelement über die Trägerwelle hält.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn ein Halteelement, welches das Wälzelement über die Trägerwelle hält, mit dem Schub- bzw. Drangabschnitt versehen ist, und wenn das vierte Drehelement das Halteelement aufweist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
In einem stufenlos variablen Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Schub- bzw. Drangabschnitt, auf den eine Schubkraft übertragen wurde, eine Trägerwelle entgegen der Kipprichtung zurückschieben. Der Schubabschnitt bewirkt infolgedessen, dass eine zweite Drehachse sich einer idealen Drehachse annähert oder mit dieser zusammenfällt, und bewirkt somit, dass sich die Drehrichtung eines Wälzelements, das gemäß einem Spinmoment kippt, einer idealen Drehrichtung annähert oder mit dieser zusammenfällt. Somit kann das stufenlos variable Getriebe ein Absinken der Drehmomentübertragungsleistung unter Nutzung der Schubkraft verhindern.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Teil-Querschnittsansicht, die ein Beispiel für ein stufenlos variables Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Darstellung eines Beispiels für einen Kipp- und Wälzmechanismus für Planetenkugeln.
3 ist eine Darstellung eines Beispiels für einen Kipp- und Wälzmechanismus für die Planetenkugeln.
4 ist eine Konzeptdarstellung nur der wesentlichen Teile, gesehen aus Richtung des Pfeils X in 1, und zeigt einen Zustand, in dem ein Spinmoment in einer Richtung an jeder Planetenkugel erzeugt wird.
5 ist eine Darstellung der Schubkraft, die von jeder Planetenkugel an eine Sonnenwalze angelegt wird, wenn es zu einem Spinmoment kommt.
6 ist eine Konzeptdarstellung nur der wesentlichen Teile, gesehen von der Richtung des Pfeils X in 1, und zeigt Zustände eines Schub- bzw. Schiebeabschnitts vor und nach der Betätigung.
7 ist eine Konzeptdarstellung nur der wesentlichen Teile, gesehen von der Richtung des Pfeils X in 1, und zeigt Zustände des Schub- bzw. Schiebeabschnitts vor und nach der Betätigung, wenn ein Spinmoment in der anderen Richtung auftritt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform eines stufenlos variablen Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Es sei klargestellt, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Ausführungsform
Eine Ausführungsform eines stufenlos variablen Getriebes gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben.
Zunächst wird ein Beispiel für das stufenlos variable Getriebe gemäß der Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben. Die Bezugszahl 1 in 1 stellt das stufenlos variable Getriebe gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar.
Ein stufenlos variabler Getriebemechanismus, ein Hauptabschnitt des stufenlos variablen Getriebes 1, ist ein sogenannter Zug-Planetenmechanismus. Das stufenlos variable Getriebe weist auf erste bis vierte Drehelemente 10, 20, 30 und 40 mit einer gemeinsamen ersten Drehachse R1, um die sie sich relativ zueinander drehen können; eine Vielzahl von fünften Drehelementen 50, die jeweils eine eigene zweite Drehachse R2 aufweisen, die in einer Bezugsposition, die noch beschrieben wird, parallel ist zur ersten Drehachse R1; eine Welle 60, die im Drehmittelpunkt der ersten bis vierten Drehelemente 10, 20, 30 und 40 angeordnet ist, wobei die Welle 60 als Drehachse des stufenlos variablen Getriebes dient. Das stufenlos variable Getriebe 1 ändert die Übersetzung zwischen An- und Abtrieb durch Kippen der zweiten Drehachse R2 relativ zur ersten Drehachse R1, wodurch das fünfte Drehelements 50 gekippt wird. Solange nachstehend nichts anderes angegeben ist, wird die Richtung, in der sich die erste Drehachse R1 oder die zweite Drehachse R2 erstreckt, als axiale Richtung bezeichnet, während eine Richtung um die erste Drehachse R1 herum als Umfangsrichtung bezeichnet wird. Ebenso wird eine Richtung senkrecht zur ersten Drehachse R1 als radiale Richtung bezeichnet, wird die Einwärtsrichtung als radiale Einwärtsrichtung bezeichnet und wird die Auswärtsrichtung als radiale Auswärtsrichtung bezeichnet. In dem stufenlos variablen Getriebe 1 ist jedes der ersten bis vierten Drehelemente 10, 20, 30 und 40 so befestigt, dass es sich nicht in einer Umfangsrichtung dreht, und die übrigen Drehelemente können sich in der Umfangsrichtung drehen.
In dem stufenlos variablen Getriebe 1 wird ein Drehmoment zwischen dem ersten Drehelement 10, dem zweiten Drehelement 20, dem dritten Drehelement 30 und dem vierten Drehelement 40 über jedes der fünften Drehelemente 50 übertragen. Beispielsweise dient in dem stufenlos variablen Getriebe 1 eines der ersten bis vierten Drehelemente 10, 20, 30 und 40 als Drehmoment(Leistungs)-Eingabeabschnitt, und mindestens eines der übrigen Drehelemente dient als Drehmoment-Ausgabeabschnitt. Aus diesem Grund wird in dem stufenlos variablen Getriebe 1 das Verhältnis der Geschwindigkeit (der Drehzahl) zwischen einem der Drehelemente, die als Eingabeabschnitt dienen, und einem der Drehelemente, die als Ausgabeabschnitt dienen, in eine Übersetzung umgewandelt. Beispielsweise ist das stufenlos variable Getriebe 1 in einem Leistungsübertragungsweg eines Fahrzeugs angeordnet. In diesem Fall ist der Eingabeabschnitt mit einer Leistungsquellenseite, wie einem Verbrennungs- oder Elektromotor, verbunden, und der Ausgabeabschnitt ist mit einer Antriebsradseite verbunden. In dem stufenlos variablen Getriebe 1 wird eine Drehbewegung jedes der Drehelemente, die auftritt, wenn ein Drehmoment in ein als Eingabeabschnitt dienendes Drehelement eingegeben wird, als Vorwärtsantrieb bezeichnet; und eine Drehbewegung jedes der Drehelemente, die auftritt, wenn ein Drehmoment entgegen dem Vorwärtsantrieb in ein Drehelement eingegeben wird, das als Ausgabeabschnitt dient, wird als Rückwärtsantrieb bezeichnet. Beispielsweise weist das stufenlos variable Getriebe 1 gemäß dem vorangehenden Fahrzeugbeispiel einen Vorwärtsantrieb, d. h. eine Beschleunigung auf, wenn ein Drehmoment von der Leistungsquellenseite an ein Drehelement angelegt wird, das als Eingabeabschnitt dient, wodurch sich das Drehelement dreht; und es weist einen Rückwärtsantrieb, d. h. eine Verzögerung auf, wenn das Drehmoment entgegen denn Vorwärtsantrieb von der Antriebsradseite in ein laufendes Drehelement eingegeben wird, das als Ausgabeabschnitt dient.
In dem stufenlos variablen Getriebe 1 sind die fünften Drehelemente 50 radial um die Achse (die erste Drehachse R1) der Welle 60 angeordnet. Jedes der fünften Drehelemente 50 ist so angeordnet, dass es sich zwischen dem ersten Drehelement 10 und dem zweiten Drehelement 20, die einander zugewandt sind, befindet, und dass es an der Umfangsfläche des dritten Drehelements 30 angeordnet ist. Ebenso dreht sich jedes der fünften Drehelemente 50 um seine eigene Drehachse (die zweite Drehachse R2). Wenn das vierte Drehelement 40 nicht als das feststehende Drehelement ausgewählt ist, dreht sich das ferner fünfte Drehelement zusammen mit dem vierten Drehelement 40, das sich um die erste Drehachse R1 dreht. Dadurch, dass es mindestens eines der ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 gegen das fünfte Drehelement 50 drückt, erzeugt das stufenlos variable Getriebe 1 eine ausreichende Reibkraft (Zugkraft) zwischen den ersten bis vierten Drehelementen 10, 20, 30 und 40 und den fünften Drehelementen 50, um eine Drehmomentübertragung zwischen ihnen zu ermöglichen. Ebenso ändert da stufenlos variable Getriebe 1 das Verhältnis der Drehgeschwindigkeit (der Drehzahl) zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb. Um dies zu erreichen, wird jedes der fünften Drehelemente 50 in einer Ebene, die seine eigene Drehachse R2 und die erste Drehachse R1 enthält, gekippt und gedreht, und das Verhältnis der Drehgeschwindigkeit (der Drehzahl) zwischen dem ersten Drehelement 10 und dem zweiten Drehelement 20 wird geändert.
In dem stufenlos variablen Getriebe 1 fungieren die ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 als Hohlrad eines Planetengetriebemechanismus. Ebenso fungiert das dritte Drehelement 30 als Sonnenwalze in einem Zug-Planetenmechanismus, und das vierte Drehelement 50 fungiert als Träger. Ebenso fungiert das fünfte Drehelement 50 als Kugelritzel in einem Zug-Planetenmechanismus. Im Folgenden werden die ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 als „erste und zweite Drehelemente 10 und 20” bezeichnet. Ebenso wird das dritte Drehelement 30 als „Sonnenwalze 30” bezeichnet, und das vierte Drehelement 40 wird als „Träger 40” bezeichnet. Ebenso wird das Drehelement 50 als „Planetenkugel 50” bezeichnet. Einzelheiten werden nachstehend mit Bezug auf den Fall beschrieben, dass der Träger 40 das feststehende Element ist, wie oben beschrieben.
Die ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 sind Scheibenelemente (Scheiben) oder ringförmige Elemente (Ringe) und weisen die erste Drehachse R1 auf, um die sie sich drehen. Die ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 sind so angeordnet, dass sie einander in der axialen Richtung zugewandt sind und die Planetenkugeln 50 sich zwischen ihnen befinden. In dieser Ausführungsform sind beides Scheibenelemente. Genauer weisen die ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 eine runde durchgehende Öffnung in der Mitte auf, durch welche die Welle 60 eingeführt ist. Die ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 können sich in der Umfangsrichtung in Bezug auf die Welle 60 über ein (nicht dargestelltes) Drucklager (oder dergleichen) relativ zueinander drehen. Ebenso weisen die ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 eine Kontaktfläche auf, welche die Außenfläche jeder der Planetenkugeln 50 in einer radialen Auswärtsrichtung berührt, was später noch ausführlich beschrieben wird. Beispielsweise weist jede der Kontaktflächen die Form eines konkaven Kreisbogens mit einer Krümmung, die derjenigen der Außenfläche der Planetenkugel 50 gleich ist, die Form eines konkaven Kreisbogens, dessen Krümmung sich von derjenigen der Außenfläche unterscheidet, oder die Form eines konvexen Kreisbogens oder eine flache Form auf usw. Hier sind die Kontaktflächen so ausgebildet, dass die Abstände zwischen der ersten Drehachse R1 und den entsprechenden Kontaktflächen der Planetenkugeln 50 in einer Bezugsstellung, die noch zu beschreiben ist, gleich sind, wodurch die Winkel, bei denen die ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 die entsprechenden Planetenkugeln 50 berühren, gleich sind. Der hierin erwähnte Kontaktwinkel ist der Winkel zwischen dem Bezug und dem Kontaktabschnitt jeder der Planetenkugeln 50. Hierbei ist der Bezug in einer radialen Richtung eingestellt. Jede der Kontaktflächen stellt einen Oberflächen-Kontaktpunkt mit einer Außenfläche der Planetenkugel 50 her. Ebenso ist jede Kontaktfläche so ausgebildet, dass eine Kraft mit einem Winkel zu einer radialen Einwärtsrichtung und in einer schrägen Richtung an die Planetenkugel 50 angelegt wird, wenn eine Kraft von den ersten und zweiten Drehelementen 10 und 20 an die Planetenkugel angelegt wird. Übrigens ist in dem hierin als Beispiel beschriebenen stufenlos variablen Getriebe 1 das erste Drehelement 10 als Eingangsseite definiert, und das zweite Drehelemente 20 ist als Ausgangsseite definiert. Das erste Drehelement 10 ist mit der Leistungsquellenseite verbunden, und das zweite Drehelement 20 ist mit der Antriebsradseite verbunden.
Die Sonnenwalze 30 ist in Form eines Zylinders ausgebildet, der sich um die erste Drehachse R1 drehen kann. Die Planetenkugeln 50 sind radial in im Wesentlichen gleichen Abständen auf der Außenfläche der Sonnenwalze 30 angeordnet. Daher dient die Außenfläche der Sonnenwalze 30 als Wälzfläche für jede Planetenkugel 50, wenn jede Planetenkugel 50 sich um ihre eigene Drehachse dreht. Die Sonnenwalze 30 kann zulassen, dass jede Planetenkugel 50 durch die Drehbewegung der Sonnenwalze 30 selber rollt (sie kann zulassen, dass jede Planetenkugel 50 sich um ihre eigene Drehachse dreht). Außerdem kann die Sonnenwalze 30 sich gemäß der Wälzbewegung jeder Planetenkugel 50 (der Drehbewegung jeder Planetenkugel 50 um ihre eigene Achse) drehen. Ebenso ist die Sonnenwalze 30 im axial mittleren Abschnitt ihrer Innenumfangsfläche mit einem ringförmigen Abschnitt 30a versehen. Der ringförmige Abschnitt 30a weist Ringflächen an beiden Seitenenden auf, die senkrecht sind zur ersten Drehachse R1.
Hierbei ist die Sonnenwalze 30 so gelagert, das sie sich in Umfangsrichtung in Bezug auf die Welle 60, die in ihren ringförmigen Abschnitt 30a eingeführt ist, relativ drehen kann. Die Trägerung wird durch radialen Lager RB1 und RB2 bereitgestellt, die zwischen der Sonnenwalze 30 und der Welle 60 angeordnet sind. Die radialen Lager RB1 und RB2 weisen Außenringe auf, die in die Innenumfangsfläche der Sonnenwalze 30 gepasst sind. Vorzugsweise berühren diese ringförmigen Seitenflächen des Außenrings die ringförmigen Seitenflächen des ringförmigen Abschnitts 30a. Ebenso weisen die radialen Lager RB1 und RB2 Innenringe auf, die um die Außenumfangsfläche der Welle 60 (genauer einer beweglichen Welle 62, die noch beschrieben wird) herum gepasst sind.
Eine radiale Verschiebung der Sonnenwalze 30 und der beweglichen Welle 62 in axialer Richtung relativ zueinander wird durch die radialen Lager RB1 und RB2, die zwischen die Walze 30 und die bewegliche Welle 62 gepasst sind, beschränkt. In dem stufenlos variablen Getriebe 1 werden Elemente, die eine relative Verschiebung behindern, verwendet, um diese Beschränkung zu verstärken. Hier werden Schnappringe SR1 und SR2, die auf der Außenumfangsfläche der beweglichen Welle 62 montiert sind, als diese Elemente verwendet. Die Schnappringe SR1 und SR2 sind so angeordnet, dass sie die frei liegenden Seitenflächen der radialen Lager RB1 und RB2 berühren (die auf die im Wesentlichen ringförmigen Seitenflächen der Schnappringe SR1 und SR2 gepasst sind, die von der Außenumfangsfläche der beweglichen Welle 62 überstehen), so dass diese freien Flächen zwischen ihnen angeordnet sind.
Der Träger 40 weist einen ersten Scheibenabschnitt 41 und einen zweiten Scheibenabschnitt 42 auf, welche die erste Drehachse R1 als ihre Achsen haben, und die so angeordnet sind, dass sie einander in der axialen Richtung zugewandt sind. Jede Planetenkugel 50 ist zwischen den ersten und zweiten Scheibenabschnitten 41 und 42 angeordnet. In dem Träger 40 ist einer der ersten und zweiten Scheibenabschnitte 41 und 42 über einer stationären Welle 61 der Welle 60, die noch zu beschreiben ist, angeordnet, und der andere ist über der beweglichen Welle 62 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der erste Scheibenabschnitt 41 auf der stationären Welle 61 montiert, und der zweite Scheibenabschnitt 42 ist auf der beweglichen Welle 62 montiert.
Hierbei dient der Träger 40 dieser Ausführungsform als feststehendes Element, wie oben beschrieben, und lässt nicht zu, dass eine der Planetenkugeln 50 sich auf solche Weise in Umfangsrichtung dreht, dass sie eine ganze Umdrehung beschreibt. Andererseits ist in dieser Ausführungsform der Träger 40 so angeordnet, dass er die Funktion eines Übersetzungssteuerabschnitts erfüllt, der den Kipp- und Wälzmechanismus für jede der Planetenkugeln 50 bildet. Daher müssen sich die ersten und zweiten Scheibenabschnitte 41 und 42 in Umfangsrichtung relativ zueinander drehen können. In diesem Träger 40 ist daher der erste oder der zweite Scheibenabschnitt 41 oder 42 so montiert, dass er sich nicht relativ zur Welle 60 dreht, während die andere Scheibe so montiert ist, dass sie sich relativ zur Welle 60 dreht. Hierbei kann sich der erste Scheibenabschnitt 41 drehen, während der zweite Scheibenabschnitt 42 sich nicht drehen kann. In dieser Ausführungsform sind die bewegliche Welle 61 und die bewegliche Welle 62 so angeordnet, dass sie sich nicht relativ zueinander drehen, und so, dass sie sich auch nicht in Umfangsrichtung dieser Wellen drehen. Daher ist der erste Scheibenabschnitt 41 über (nicht dargestellte) Lager usw. derart montiert, dass die Drehung in Umfangsrichtung relativ zur stationären Welle 61 möglich ist. Dagegen ist der zweite Scheibenabschnitt 42 so montiert, dass eine Drehung in Umfangsrichtung relativ zur beweglichen Welle 62 nicht möglich ist. Mit dieser Anordnung ist der Träger 40 nicht in der Lage, eine ganze Drehung in Bezug auf die Welle 60 als Einheit zu beschreiben, so dass jede der Planetenkugeln 50 eine ganze Umdrehung beschreiben könnte. Jedoch ist zwischen den ersten und zweiten Scheibenabschnitte 41 und 42 eine Drehung relativ zueinander in Umfangsrichtung möglich.
Ferner ist der erste Scheibenabschnitt 41 so an der stationären Welle 61 montiert, dass er nicht in axialer Richtung relativ zur Welle verschoben werden kann. Ebenso ist der zweite Scheibenabschnitt 42 derart an der beweglichen Welle 62 montiert, dass er nicht in axialer Richtung relativ zur Welle verschoben werden kann. Die Verschiebung des zweiten Scheibenabschnitts 42 in der axialen Richtung relativ zur beweglichen Welle 62 wird durch Aufsetzen des zweiten Scheibenabschnitts 42 auf der beweglichen Welle 62 behindert. In dem stufenlos variablen Getriebe 1 sind Elemente, die einer relativen Verschiebung entgegenwirken, ebenfalls angeordnet, um die Behinderung zu verstärken. Hierbei werden Schnappringe SR3 und SR4, die auf der Umfangsfläche der beweglichen Welle 62 montiert sind, als diese Elemente verwendet. Die Schnappringe SR3 und SR4 sind in Kontakt mit den ringförmigen Seitenflächen (die von der Außenumfangsfläche der beweglichen Welle 62 überstehen) des zweiten Scheibenabschnitts 42 angeordnet, so dass diese Seitenflächen in der Mitte angeordnet sind. Hierbei ermöglicht die Welle 60 eine axiale Bewegung der stationären Welle 61 und der beweglichen Welle 62 relativ zueinander. Somit bewegen sich in dem Träger 40 der erste Scheibenabschnitt 41 und der zweite Scheibenabschnitt 42 ebenfalls axial und relativ zueinander gemäß einer relativen Bewegung zwischen der stationären Welle 61 und der beweglichen Welle 62.
Jede Planetenkugel 50 ist ein Wälzelement, das sich auf der Außenfläche der Sonnenwalze 30 wälzt. Vorzugsweise ist die Planetenkugel 50 vollkommen kugelförmig. Jedoch kann die Planetenkugel 50 auch nur in mindestens einer Wälzrichtung kugelig sein Beispielsweise kann sie einen elliptischen Querschnitt wie ein Rugby-Ei haben. Jede Planetenkugel 50 ist frei drehbar von einer Trägerwelle 51 gelagert, die durch die Mitte der Kugel verläuft. Beispielsweise ist jede Planetenkugel 50 so angeordnet, dass sie sich (um ihre eigene Achse) um ein (nicht dargestelltes) Lager, das zwischen der Planetenkugel und der anderen Umfangsfläche der Trägerwelle 51 angeordnet ist, relativ zur Trägewelle 51 drehen kann, welche die zweite Drehwelle R2 als Drehachse aufweist. Somit wälzt sich jede Planetenkugel 50 auf der Trägerwelle 51 an der Außenfläche der Sonnenwalze 30 entlang.
Wie in 1 dargestellt, ist eine Position, die als Bezugsposition für jede Trägerwelle 51 dient, eine Position, entlang derer die zweite Drehachse R2 parallel zur erste Drehachse R1 verläuft. Die Trägerwelle 51 kann zusammen mit der Planetenkugel 50 zwischen der Bezugsposition und einer Position, die aus der Bezugsposition gekippt ist, in einer Ebene, die ihre eigene Drehachse (die zweite Drehachse R2), die gemäß der Bezugsposition definiert ist, und die erste Drehachse R1 einschließt, verschwenkt (verkippt) werden. Die Kippdrehung findet in dieser Ebene statt, wobei der Mittelpunkt der Planetenkugel 50 als Drehpunkt dient.
Das kontinuierlich variable Getriebe 1 ist mit einem Übersetzungssteuerabschnitt versehen, der die Drehzahl durch Kippen der einzelnen Planetenkugeln 50 ändert. Beispielsweise kann als Übersetzungssteuerabschnitt einer verwendet werden, der mindestens ein vorstehendes Ende jeder Trägerwelle 51, das von den Planetenkugeln 50 innerhalb der oben genannten Ebene übersteht, betätigt. In dem stufenlos variablen Getriebe 1 ist der Träger 40 so angeordnet, dass er als Übersetzungssteuerabschnitt fungiert. Dieser Übersetzungssteuerabschnitt weist auf: kugelige Körper 51a und 51b, die an den entsprechenden überstehenden Enden der Trägerwelle 51a vorgesehen sind; jede Nut 41a, die in jedem ersten Scheibenabschnitt 41 ausgebildet ist, um einen kugeligen Körper 51a aufzunehmen; jede Nut 42a, die in jedem zweiten Scheibenabschnitt 42 ausgebildet ist, um den anderen kugeligen Körper 51b aufzunehmen; eine Antriebsvorrichtung 52 (2), die eine Drehung des ersten und/oder des zweiten Scheibenabschnitts 41, 42 in Umfangsrichtung relativ zueinander bewirkt. In dieser Ausführungsform bewirkt die Antriebsvorrichtung 52 eine Drehung des ersten Scheibenabschnitts 41.
Wie in 2 dargestellt, ist jede Nut 41a jedes ersten Scheibenabschnitts 41 breiter als der kugelige Körper 51a und so lang, wie es dem Kippwinkel einer Planetenkugel 50 entspricht. Die Form (beispielsweise eine Bogenform oder eine kurze Rechteckform) der Nut 41a ist so, dass die Nut den kugeligen Körper 51a gemäß der Drehung des ersten Scheibenabschnitts 41 in Längsrichtung in der oben genannten Ebene lenkt. Um den kugeligen Körper 51a in der oben genannten Ebene bewegen zu können, ist die Nut 41a in einer radialen Richtung um die erste Drehachse R1 gekippt. Dagegen ist die Nut 42a des zweiten Scheibenabschnitts 42, wie in 3 dargestellt, breiter als der kugelige Körper 51b und so lang, wie es dem Kippwinkel der Planetenkugel 50 entspricht. Die Form (beispielsweise eine Bogenform oder eine kurze Rechteckform) der Nut 42a ist so, dass die Nut den kugeligen Körper 51b gemäß einer Drehung des ersten Scheibenabschnitts 41 in einer Längsrichtung in der oben genannten Ebene lenkt. Um den kugeligen Körper 51b in der oben genannten Ebene bewegen zu können, fällt die Längsrichtung der Nut 42a (d. h. die Bewegungsrichtung des kugeligen Körpers 51b) mit einer radialen Richtung um die erste Drehachse R1 zusammen. Für jede der Planetenkugel 50 ist ein Paar Nuten 41a und 42a vorgesehen.
Ebenso ist die Antriebsvorrichtung 52 ein Schneckeantrieb, der in einen Gewindeabschnitt auf der Außenfläche jedes ersten Scheibenabschnitts 41 eingreift, und es ist eine elektronische Steuereinheit (ECU) vorhanden, die einen Elektromotor für die Betätigung des Schneckengewindes steuert. In dem Übertragungssteuerabschnitt bewegt sich ein kugeliger Körper 51a (51b) gemäß der Zeichnung von 1, entsprechend der Drehung des ersten Scheibenabschnitts 41, nach unten, und gleichzeitig bewegt sich der andere kugelige Körper 51b (51a) gemäß der Zeichnung von 1 nach oben. Wenn der erste Scheibenabschnitt 41 in die umgekehrte Richtung gedreht wird, bewegt sich ebenso jeder kugelige Körper 51a, 51b in jeweils umgekehrter Richtung nach oben oder nach unten. Infolgedessen wird in dem stufenlos variablen Getriebe 1 eine Kippkraft entlang der oben genannten Ebene an die Trägerwelle 51 angelegt, wodurch eine Kippung der Trägerwelle 51 zusammen mit den Planetenkugeln 50 möglich ist.
Somit weist jeder der ersten und zweiten Scheibenabschnitte 41 und 42 die Funktion eines Kippmechanismus auf, der jede der Planetenkugeln 50 über ihre Trägerwelle 51 verkippt. Jeder der ersten und zweiten Scheibenabschnitte 41 und 42 hat außerdem eine Funktion als Halteelement, das jede der Planetenkugeln 50 über deren Trägerwelle 51 hält.
Die Welle 60 weist auf: eine säulen- oder zylinderförmige stationäre Welle 61, die in der Mitte angeordnet ist; und eine zylindrische bewegliche Welle 62, die sich relativ zur stationären Welle 61 in der axialen Richtung bewegen kann. Ein Keil SP1 ist in der Außenumfangsfläche der stationären Welle 61 ausgebildet. Dagegen ist ein Keil SP2 in der Innenumfangsfläche der beweglichen Welle 62 ausgebildet Die bewegliche Welle 62 ist über die Keile SP1 und SP2 über der stationären Welle 61 befestigt. Hierbei sind die Keile SP1 und SP2 solchermaßen geformt, dass die stationäre Welle 61 und die bewegliche Welle 62 sich relativ zueinander in der axialen Richtung bewegen können.
In dem stufenlos variablen Getriebe 1 drehen sich das erste Drehelement 10 und das zweite Drehelement 20 mit der gleichen Drehgeschwindigkeit (der gleichen Drehzahl), wenn der Kippwinkel jeder der Planetenkugeln 50 0 Grad ist. An diesem Punkt ist die Übersetzung (das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten oder der Drehzahlen) zwichen dem ersten Drehelement 10 und dem zweiten Drehelement 20 1. Wenn dagegen jede der Planetenkugeln 50 aus der Bezugsposition gekippt wird, ändert dies den Kontaktabschnitt (den Kontaktpunkt) des ersten Drehelements 10 und den Kontaktabschnitt (Kontaktpunkt) des zweiten Drehelements 20. Dies ändert auch den Abstand von der Mittelachse der Trägerwelle 51 zum Kontaktabschnitt des erste Drehelements ebenso wie den Abstand von der Mittelachse der Trägerwelle 51 zum Kontaktabschnitt des zweiten Drehelements 20. Infolgedessen dreht sich eines der ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 mit einer größeren Geschwindigkeit als dies an der Bezugsposition der Fall wäre, und das andere Drehelement dreht sich mit einer kleineren Geschwindigkeit. Wenn beispielsweise die Planetenkugeln 50 in einer Richtung gekippt werden, dreht sich das zweite Drehelement 20 mit einer kleineren Geschwindigkeit als das erste Drehelement 10 (verzögert). Wenn die Kugeln in der anderen Richtung gekippt werden, dreht sich das zweite Drehelement 20 mit einer größeren Geschwindigkeit als das erste Drehelement 10 (beschleunigt). Somit kann in dem stufenlos variablen Getriebe 1 die Übersetzung zwischen dem ersten Drehelement 10 und dem zweiten Drehelement 20 stufenlos geändert werden. Um die Geschwindigkeit zu erhöhen, wird außerdem die obere Planetenkugel 50 in 1 gegen den Uhrzeigersinn gekippt, und die untere Planetenkugel 50 in 1 wird im Uhrzeigersinn gekippt. Um die Geschwindigkeit herabzusetzen, wird außerdem die obere Planetenkugel 58 in 1 im Uhrzeigersinn gekippt, und die untere Planetenkugel in 1 wird entgegen dem Uhrzeigersinn gekippt.
Das stufenlos variable Getriebe 1 weist einen (nicht dargestellten) Pressabschnitt auf, der durch Pressen mindestens eines von den ersten und zweiten Drehelementen 10, 20 gegen jede der Planetenkugeln eine Klemmkraft zwischen den ersten und zweiten Drehelementen 10 und 20 und jeder der Planetenkugeln 50 erzeugt. Der Pressabschnitt erzeugt eine Klemmkraft zwischen ihnen durch Erzeugen einer Kraft in einer axialen Richtung (Presskraft). Eine geeignete Reibkraft (Zugkraft) entsteht zwischen ihnen aufgrund der Klemmkraft, und daher wird ein Drehmoment von einem von ihnen, das als Eingangsseite definiert ist, wirksam auf das andere übertragen. Ebenso wird die Presskraft vom Pressabschnitt durch jede der Planetenkugeln 50 aufgrund der Form der Kontaktflächen der ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 und der Außenfläche jeder der Planetenkugeln 50 und der Lagebeziehung zwischen ihnen auch auf die Sonnenwalze 30 übertragen. Infolgedessen wird eine geeignete Reibkraft (Zugkraft) auch zwischen der Sonnenwalze 30 und jeder Planetenkugel 50 erzeugt, und daher wird ein Drehmoment von einer von ihnen, die als Eingangsseite dient, wirksam auf die andere übertragen. Somit sollte die Presskraft groß genug sein, um eine Drehmomentübertragung zwischen dem ersten Drehelement 10 und dem zweiten Drehelement 20 und der Sonnenwalze 30 mittels jeder der Planetenkugeln 50 aufrechtzuerhalten. Beispielsweise kann der Pressabschnitt eine Antriebsquelle, wie ein elektrisches Stellglied oder ein hydraulisches Stellglied usw. sein. Der Pressabschnitt kann auch ein Mechanismus, wie ein Drehmomentnocken, sein, der eine Presskraft gemäß der Drehung des ersten oder zweiten Drehelements 10, 20 erzeugt, an dem ein solcher Mechanismus anzubringen ist.
In dem stufenlos variablen Getriebe 1 wird zwischen dem ersten Drehelement 10 und jeder der Planetenkugeln 50 gemäß einer Drehung des ersten Drehelements 10 eine Reibkraft (Zugkraft Ft) erzeugt. Dies bewirkt, dass jede der Planetenkugeln 50 sich um ihre eigene Achse zu drehen beginnt. Weiter wird in dem stufenlos variablen Getriebe 1 gemäß der Drehung jeder der Planetenkugeln 50 eine Reibkraft auch zwischen jeder Planetenkugel 50 und dem zweiten Drehelement 20 und zwischen jeder Planetenkugel 50 und der Sonnenwalze 30 erzeugt. Dies bewirkt auch, dass das erste Drehelement 10 und die Sonnenwalze 30 sich zu drehen beginnen.
In dem stufenlos variablen Getriebe 1 wird eine Reibkraft zwischen der Sonnenwalze 30 und jeder Planetenkugel 50 gemäß der Drehung der Sonnenwalze 30 erzeugt. Dies bewirkt, dass jede Planetenkugel 50 sich um ihre Achse zu drehen beginnt. Weiter wird in dem stufenlos variablen Getriebe 1 gemäß der Drehung jeder Planetenkugel 50 auch eine Reibkraft zwischen jeder Planentekugel 50 und dem ersten Drehelement 10 und zwischen jeder Planetenkugel 50 und dem dritten Drehelement 30 erzeugt. Dies bewirkt auch, dass das erste Drehelement 10 und die Sonnenwalze 30 sich zu drehen beginnen.
In den stufenlos variablen Getriebe 1 wird eine Reibkraft zwischen der Sonnenwalze 30 und jeder Planetenkugel 50 gemäß der Drehung der Sonnenwalze 30 erzeugt. Dies bewirkt, dass jede Planetenkugel 50 sich um ihre Achse zu drehen beginnt. Und in dem stufenlos variablen Getriebe 1 entsteht eine Reibkraft zwischen jeder Planetenkugel 50 und dem ersten Drehelement 10, und ebenso zwischen jeder Planetenkugel 50 und dem zweiten Drehelement 20, gemäß der Drehung jeder Planetenkugel 50. Dies bewirkt auch, dass das erste Drehelement 10 und das zweite Drehelement 20 sich zu drehen beginnen.
Ebenso beginnt in dem stufenlos variablen Getriebe 1, in dem ein anderes Drehelement als der Träger 40 als feststehendes Element definiert ist, und der Träger 40 so angeordnet ist, dass er sich relativ zur Welle 60 drehen kann, jede der Planetenkugeln, sich gemäß der Drehung des Trägers 40 zu drehen und sich um ihre eigene Achse zu drehen. Außerdem wird in dem stufenlos variablen Getriebe 1 gemäß der Drehung jeder der Planetenkugeln 50 eine Reibkraft zwischen den einzelnen Planetenkugeln 50 und dem ersten Drehelement 10, zwischen den einzelnen Planetenkugeln 50 und dem zweiten Drehelement 20 und auch zwischen den einzelnen Planetenkugeln 50 und der Sonnenwalze 30 erzeugt. Dies bewirkt, dass die ersten und zweiten Drehelemente 10 und 20 und die Sonnenwalze 30 sich zu drehen beginnen.
Wenn das erste Drehelement 10 sich zu drehen beginnt, wird eine Reibkraft in einer tangentialen Richtung, die der Richtung gleich ist, in der sich das erste Drehelement dreht, an einen Abschnitt jeder Planetenkugel 50, die mit dem ersten Drehelement 50 in Kontakt steht, angelegt. Außerdem liegt der Kontaktabschnitt auf der Außenfläche jeder der Planetenkugeln an einer Position, die vom Schwerpunkt der Planetenkugel 50 verschoben ist. Somit bildet die Reibkraft eine exzentrische Kraft an der Planetenkugel 50. Somit entsteht an der Planetenkugel 50 um den Schwerpunkt herum ein Drehmoment (im Folgenden als „Spinmoment” bezeichnet), wenn Reibkraft an sie angelegt wird. Ferner tritt, wie in 4 dargestellt, während des Betriebs des stufenlos variablen Getriebes 1 fortwährend eine Reibkraft in entgegengesetzten Richtungen an Kontaktabschnitten zwischen den einzelnen Planetenkugeln 50 und dem ersten Drehelement 10 und zwischen den einzelnen Planetenkugeln 50 und dem zweiten Drehelement 20 auf. Wenn beispielsweise das erste Drehelement 10 als Eingangsseite definiert ist und das zweite Drehelement 20 als Ausgangsseite definiert ist, wird eine Reibkraft in einer tangentialen Richtung, die der Drehrichtung des ersten Drehelements 10 gleich ist, an einem Abschnitt erzeugt, der das erste Drehelement 10 berührt. Außerdem wird eine Reibkraft in einer tangentialen Richtung, die der Drehrichtung des zweiten Drehelements 20 entgegengesetzt ist, an einem Abschnitt erzeugt, der das zweite Drehelement 20 berührt. Infolgedessen entsteht aufgrund eines Unterschieds in der Richtung der Reibkraft ein Spinmoment an der Planetenkugel 50 um den Schwerpunkt herum.
In einem solchen Fall ist in dem stufenlos variablen Getriebe 1, um das Kippen und Wälzen der Planetenkugeln 50 nicht zu behindern, ein Abstand zwischen den Elementen vorgesehen, die bewegt werden, wenn sie gekippt und gewälzt werden. Beispielsweise ist in dieser Ausführungsform ein Abstand zwischen jedem der kugeligen Körper 51a und 51b der oben genannten Trägerwelle 51 und jeder der Nuten 41a und 42a, die in den ersten und zweiten Scheibenabschnitten 41 und 42 ausgebildet sind, vorgesehen. Wenn ein Spinmoment auftritt, wird daher die Planetenkugel 50 in Richtung der Spinbewegung in dem Umfang verkippt, der dem Abstand entspricht. Das heißt, da das Spinmoment nicht in der oben genannten Ebene verläuft, welche die erste Drehachse R1 und die zweite Drehachse R2 einschließt, wird die zweite Drehachse R2 aufgrund des Abstands und des Spinmoments aus der Ebene bewegt. Infolgedessen wird die Drehrichtung jeder Planetenkugel 50 gemäß dem Kippmaß der zweiten Drehachse R2 gekippt, wie in 4 dargestellt. Daher nimmt die Drehmomentübertragungsleistung im Vergleich zu derjenigen in der idealen Drehrichtung jeder Planetenkugel 50 ab. In diesem Fall kommt es zu einem Versatz zwischen der Sonnenwalze 30 und der Planetenkugel 50. Daher wird eine axiale Schubkraft gemäß dem Spinmoment der Planetenkugel 50, oder anders ausgedrückt, gemäß der Differenz von Geschwindigkeitsvektoren zwischen der Sonnenwalze 30 und der Planetenkugel 50, von der Planetenkugel 50 an die Sonnenwalze 30 angelegt, wie in 5 dargestellt. Die Richtung der Schubkraft wird von der Richtung des Spinmoments bestimmt. Ferner entsteht ein ähnlicher Versatz auch zwischen den ersten und zweiten Drehelementen 10 und 20 und der Planetenkugel 50. Wenn ein Spinmoment in dem stufenlos variablen Getriebe 1 auftritt, entsteht somit eine Schubkraft zwischen der Sonnenwalze 50 und zwischen den ersten und zweiten Drehelementen 10 und 20 und jeder der Planetenkugeln 50, mit der Folge, dass die Schubkraft als Wärme abgeleitet wird und somit die Drehmomentübertragungsleistung sinkt. Die Abnahme der Drehmomentübertragungsleistung kann dadurch verringert werden, dass man den Abstand verkleinert, jedoch ist eine übermäßig höhere Kraft erforderlich, um genügend Leistung zu erzeugen, um die Planetenkugel 50 zu kippen und zu wälzen. Dies erfordert dann einen größeren Antriebsabschnitt für den Kipp- und Wälzmechanismus, was auch ein größeres stufenlos variables Getriebe 1 notwendig macht.
Daher ist dem stufenlos variablen Getriebe 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Kugeldrehrichtungs-Justierungsvorrichtung vorgesehen, um ein Kippen der Drehachse (der zweiten Drehachse R2) der Planetenkugel 50 bei Auftreten eines Spinmoments zu verhindern, und um eine Justierung vorzunehmen, mit der die Drehrichtung der Planetenkugel 50 der idealen Drehrichtung der Kugel näherkommt oder mit dieser zusammenfällt.
Da beispielsweise bei einem Vorwärtsantrieb (d. h. wenn ein Drehmoment in das erste Drehelement 10 eingegeben wird, und dieses Element 10 sich in Richtung des Drehmoments dreht) ein Spinmoment gegen den Uhrzeigersinn auftritt, wie in 4 und 5 dargestellt, kippt die Planetenkugel 50 die Trägerwelle 51 entgegen dem Uhrzeigersinn, während sie sich dreht. Um die gekippte zweite Drehachse R2 wieder zur idealen Drehachse (der zweiten Drehachse R2, die von einer abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linie in 4 dargestellt ist) zurückzubringen, sollte die Trägerwelle 51 entgegen der Kipprichtung angeschoben werden. Eine Schub- bzw. Drangkraft, die in der Lage ist, ein solches Anschieben zu erreichen, kann an die Trägerwelle 51 angelegt werden. Somit ist eine Kugeldrehrichtungs-Justierungsvorrichtung mit einem Schub- bzw. Drangabschnitt versehen, der eine Schub- bzw. Drangkraft erzeugt.
Der Schub- bzw. Drangabschnitt drängt die Trägerwelle 51 gemäß der eigenen Bewegung in der axialen Richtung entgegen der Kipprichtung. Der Schub- bzw. Drangabschnitt ist so eingestellt, dass er die gekippte zweite Drehachse R2 so nahe wie möglich an die ideale Drehachse bringt, bevor ein Spinmoment auftritt. Vorzugsweise ist der Drangabschnitt so angeordnet, dass die zweite Drehachse R2 ständig mit der idealen Drehachse zusammenfällt, während ein Spinmoment auftritt. Genauer sollte der Drangabschnitt so angeordnet sein, dass er eine Drangkraft an mindestens eines der vorstehenden Enden (hier an die kugeligen Körper 51a und 51b) der Trägerwelle 51 anlegt, um die Welle in die oben beschriebene Drangrichtung zu schieben. Beispielsweise wird eine schräge Fläche als Drangabschnitt verwendet, um die Trägerwelle 51 entgegen der Kipprichtung zu schieben. Die schräge Fläche ist eine Kontaktfläche, mit der der kugelige Körper 51a (51b) in Berührung kommt, wenn die Trägerwelle 51 gemäß dem Spinmoment gekippt wird. Falls der Schub- bzw. Drangabschnitt sich der Planetenkugel 50 nähert, wenn ein Spinmoment auftritt, ist die schräge Fläche so geformt, dass sie die Trägerwelle 51 allmählich entgegen der Kipprichtung gemäß der Bewegung des Drangabschnitts zurückschiebt. Wenn dagegen der Schub- bzw. Drangabschnitt sich von der Planetenkugel 50 weg bewegt, kann die schräge Fläche so geformt sein, dass sie die Trägerwelle 51 entgegen der Kipprichtung gemäß der Bewegung des Drangabschnitts allmählich zurückdrängt.
Hierbei wird in dem stufenlos variablen Getriebe 1, wenn eine Schubkraft von der Planetenkugel 50 an die Sonnenwalze 30 angelegt wird, die Schubkraft über die radialen Lager RB1 und RB2 und den Schnappring SR1 an die bewegliche Welle 62 angelegt. Somit bewegt sich die bewegliche Welle 61 gemäß der Schubkraft in der axialen Richtung. Der zweite Scheibenabschnitt 42 ist über die Schnappringe SR3 und SR4 so an dieser beweglichen Welle 62 angeordnet, dass er zusammen mit der beweglichen Welle 62 in der axialen Richtung bewegt werden kann. Somit bewegt sich in dem stufenlos variablen Getriebe 1, wenn eine Schubkraft an die Sonnenwalze 30 angelegt wird, die bewegliche Welle 62 gemäß der Schubkraft in der axialen Richtung. Die Bewegung des zweiten Scheibenabschnitts 42 ist eine radiale Bewegung in Bezug nicht nur auf den ersten Scheibenabschnitt 41, sondern auch auf jede der Planetenkugeln 50 und die Trägerwelle 51. Da die Schubkraft wie in der Zeichnung dargestellt beispielsweise von links nach rechts an die Sonnenwalze 30 angelegt wird, wenn ein Vorwärtsantrieb durchgeführt wird, bewegt sich der zweite Scheibenabschnitt 42 näher an den ersten Scheibenabschnitt 41, jede der Planetenkugeln 50 und die Trägerwelle 51. In dem stufenlos variablen Getriebe 1 dienen die Sonnenwalze 30, die radialen Lager RB1 und RB2, die Schnappringe SR1 bis SR4, die bewegliche Welle 62 und der zweite Scheibenabschnitt 42 als Schubkraft-Übertragungsabschnitt, der eine Schubkraft auf den Drangabschnitt überträgt. Daher schließt eine Kugeldrehrichtungs-Justiervorrichtung den Drangabschnitt und den Schubkraft-Übertragungsabschnitt ein.
Die Kugeldrehrichtungs-Justierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt die Bewegung, die gemäß der Schubkraft des zweiten Scheibenabschnitts 42 entsteht. Darüber hinaus ist der zweite Scheibenabschnitt 42 mit dem oben beschriebenen Schub- bzw. Drangabschnitt versehen. Der zweite Scheibenabschnitt 42 beinhaltet bereits die Nut 42a, die darin ausgebildet ist, um als Kontaktfläche zu dienen, an der die Trägerwelle 51 den kugeligen Körper 51b berühren kann, Daher nutzt der Schub- bzw. Drangabschnitt die Wandfläche der Nut 42a. Hierbei wird die Wandfläche der Nut 42, mit welcher der kugelige Körper 51b in Berührung kommt, wenn ein Spinmoment auftritt, gekippt wie in 4 dargestellt. Eine schräge Fläche 42a1 wird als Schub- bzw. Drangabschnitt verwendet.
Wenn ein Vorwärtsantrieb durchgeführt wird, wie in 6 dargestellt, bewegt sich der zweite Scheibenabschnitt 42 in der axialen Richtung, die von einem Pfeil A angegeben ist, zusammen mit der beweglichen Welle 62, die das bewegliche Element des Schub- bzw. Drangabschnitts ist, und nähert sich jeder der Planetenkugeln 50. Die schräge Oberfläche 42a1 drängt dann den kugeligen Körper 51b entgegen der Kipprichtung der Trägerwelle 51, wenn sie sich jeder der Planetenkugeln 50 nähert. Somit kann in dem stufenlos variablen Getriebe 1 die zweite Drehachse R2 näher an der idealen Drehachse liegen oder mit dieser zusammenfallen. Daher kann die Drehrichtung der Planetenkugel 50, die bei Auftreten eines Spinmoments gekippt wird, näher an der idealen Drehrichtung der Kugel liegen oder mit dieser zusammenfallen. In dem stufenlos variablen Getriebe 1 ist dadurch, dass die Drehrichtung der Planetenkugel 50 näher an der idealen Drehrichtung der Kugel liegt, die Abweichung der zweiten Drehachse R2 von der oben genannten Ebene geringer. Dadurch wird ein Absinken der Drehmomentübertragungsleistung im Vorwärtsantriebsbetrieb verhindert. Ebenso wird in dem stufenlos variablen Getriebe 1 die zweite Drehachse R2 dadurch, dass die Drehrichtung der Planetenkugel 50 mit der idealen Drehrichtung der Kugel zusammenfällt, in der oben genannten Ebene gehalten. Somit wird ein Absinken der Drehmomentübertragungsleistung im Vorwärtsantrieb auf angemessene Weise verhindert.
Wie oben beschrieben verhindert das stufenlos variable Getriebe 1 ein Absinken des Drehmoments wirksam durch Verhindern des Einflusses eines Spinmoments. Ferner ist in dem stufenlos variablen Getriebe 1 der Drangabschnitt in der Nut 42a des bereits vorhandenen zweiten Scheibenabschnitts 42 vorgesehen. Außerdem nutzt auch der Schubkraft-Übertragungsabschnitt die bereits vorhandene Sonnenwalze usw. Ebenso verschmälert der Drangabschnitt nicht den Abstand zwischen der Nut 42a und dem kugeligen Körper 51b. Somit kann das stufenlos variable Getriebe 1 ein Absinken der Drehmomentübertragungsleistung verhindern, ohne dadurch das Gerät zu vergrößern.
In dieser Ausführungsform ist der Schub- bzw. Drangabschnitt am zweiten Scheibenabschnitt 42 vorgesehen. Jedoch kann der Schub- bzw. Drangabschnitt auch an eifern anderen Element als dem zweiten Scheibenabschnitt 42 angeordnet sein. Auch in einem solchen Fall kann ein Absinken der Drehmomentübertragungsleistung auf angemessene Weise verhindert werden. Beispielsweise kann als ein anderes Element ein Halteelement separat vorgesehen sein, das die Planetenkugel 50 über die Trägerwelle 51 halten kann, und das sich relativ zur Planetenkugel 50 durch eine Schubkraft, die darauf übertragen wird, relativ zur Planetenkugel bewegen kann.
Ebenso wurde in dieser Ausführungsform der Schub- bzw. Drangabschnitt für den Vorwärtsantriebsbetrieb beschrieben. Jedoch kann der Schub- bzw. Drangabschnitt auch für den Rückwärtsantriebsbetrieb (für die Eingabe eines Drehmoments entgegen der Drehrichtung des zweiten Drehelements 20 im Vorwärtsantriebsbetrieb) verwendet werden. Bei einem Rückwärtsantriebsbetrieb kommt es, wie in 7 dargestellt, zu einem Spinmoment entgegen der Richtung des Spinmoments im Vorwärtsantriebsbetrieb. Daher wird eine Schubkraft, die von der Planetenkugel 50 an die Sonnenwalze 30 angelegt wird, auch rückwärts gerichtet sein. Daher ist der Schub- bzw. Drangabschnitt für den Rückwärtsantriebsbetrieb am ersten Scheibenabschnitt 41 vorgesehen, der dem zweiten Scheibenabschnitt 42 gegenüber liegt. Als ein Schub- bzw. Drangabschnitt für einen Rückwärtsantriebsbetrieb wird eine schräge Fläche 41a1 verwendet, wobei die schräge Fläche, wie in 7 dargestellt, eine schräge Oberfläche der Nut 41a des ersten Scheibenabschnitts 41 ist, mit der der kugelige Körper 51a in Berührung kommt, wenn ein Spinmoment im Rückwärtsantriebsbetrieb auftritt. Die schräge Fläche 41a1 ist eine Wandfläche, die sich gegenüber der schrägen Fläche 42a1 im Vorwärtsantriebsbetrieb befindet. Aber beide weisen den gleichen Neigungswinkel auf. Auch in diesem Fall verläuft die bewegliche Welle 62 zur Seite des ersten Scheibenabschnitts 41, so dass sie sich in der axialen Richtung gemeinsam bewegen können. In diesem Fall wird als Schub- bzw. Drangabschnitt, der eine Reibkraft erzeugen soll, ein Schub- bzw. Drangabschnitt mit einer anderen Form als der oben beschriebene Drangabschnitt, der am ersten Scheibenabschnitt 41 vorgesehen ist, verwendet.
Wie in 7 dargestellt, bewegt sich der erste Scheibenabschnitt 41 bei einem Rückwärtsantriebsbetrieb zusammen mit der beweglichen Welle 62 in der axialen Richtung, die von einem Pfeil B bezeichnet ist, näher an die Planetenkugeln 50 heran. Daher drängt die schräge Oberfläche 41a1 den kugeligen Körper 51a entgegen der Kipprichtung der Trägerwelle, wenn sie sich den einzelnen Planetenkugeln 50 nähert. Demgemäß kann in dem stufenlos variablen Getriebe 1 die zweite Drehachse R2 näher an der idealen Drehachse liegen oder mit dieser zusammenfallen. Außerdem ist es auch möglich, dass die Drehrichtung der Planetenkugel 50, die kippt, wenn ein Spinmoment auftritt, näher an der idealen Drehrichtung der Kugel liegt oder mit dieser zusammenfällt.
In dem stufenlos variablen Getriebe 1 kann dadurch, dass die Drehrichtung der Planetenkugel 50 näher an die ideale Drehrichtung der Kugel gebracht wird, eine Abweichung der zweiten Drehachse R2 von der oben genannten Ebene verringert werden.
Dadurch wie ein Absinken der Drehmoment-Übertragungsleistung im Rückwärtsantriebsbetrieb verhindert. Ebenso wird in dem stufenlos variablen Getriebe 1 dadurch, dass die Drehrichtung der Planetenkugel 50 mit der idealen Drehrichtung der Kugel zusammenfällt, die zweite Drehachse R2 in der oben genannten Ebene gehalten. Dadurch kann ein Absinken der Drehmoment-Übertragungsleistung im Rückwärtsantriebsbetrieb auf angemessene Weise verhindert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, ist das stufenlos variable Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich für eine Technik, mit der ein Absinken der Drehmoment-Übertragungsleistung verhindert werden soll.
Bezugszeichenliste

1: STUFENLOS VARIABLES GETRIEBE
10: ERSTES DREHELEMENT
20: ZWEITES DREHELEMENT
30: SONNENWALZE (VIERTES DREHELEMENT)
40: TRÄGER
41: ERSTER SCHEIBENABSCHNITT
41a1: SCHRÄGE FLÄCHE
42: ZWEITER SCHEIBENABSCHNITT
42a1: SCHRÄGE FLÄCHE
42a: NUT
50: PLANETENKUGEL (WÄLZELEMENT, FÜNFTES DREHELEMENT)
51: TRÄGERWELLE
51a, 51b: KUGELIGER KÖRPER
60: WELLE (GETRIEBEDREHACHSE)
61: STATIONÄRE WELLE
62: BEWEGLICHE WELLE
R1: ERSTE DREHACHSE
R2: ZWEITE DREHACHSE
RB1, RB2: RADIALES LAGER
SP1, SP2: KEIL
SR1–SR4: SCHNAPPRING

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009-541663 [0004]
JP 2002-139149 [0004]

Claims

Stufenlos variables Getriebe, aufweisend: erste und zweite Drehelemente, die eine gemeinsame erste Drehachse aufweisen und einander gegenüber angeordnet sind, so dass sie sich relativ zueinander drehen können; ein Wälzelement, das drehbar von einer Trägerwelle gelagert wird, die eine zweite Drehachse aufweist, die von der ersten Drehachse verschieden ist, und das zwischen den ersten und zweiten Drehelementen angeordnet ist, so dass eine Drehmomentübertragung zwischen den ersten und zweiten Drehelementen möglich ist; einen Übersetzungssteuerabschnitt, der eine Übersetzung zwischen den ersten und zweiten Drehelementen durch Kippen und Wälzen des Wälzelements steuert; einen Schubabschnitt, der die Trägerwelle bei einer Bewegung in der axialen Richtung entsprechend dem Auftreten eines Spinmoments an dem Wälzelement entgegen einer Kipprichtung der Trägerwelle anschiebt; und einen Schubkraft-Übertragungsabschnitt, der eine Schubkraft, die von dem Wälzelement aufgrund des Auftretens eines Spinmoments am Schubabschnitt angelegt wird, auf den Schubabschnitt überträgt.
Stufenlos variables Getriebe nach Anspruch 1, wobei der Schubabschnitt die Trägerwelle so anschiebt, dass die zweite Drehachse so justiert wird, dass sie mit einer idealen Drehachse zusammenfällt, bevor das Spinmoment auftritt.
Stufenlos variables Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schubabschnitt eine Kontaktfläche ist, in welcher der Schubabschnitt mit der Trägerwelle in Berührung steht, die gekippt ist, um sie in Schubrichtung zu bewegen.
Stufenlos variables Getriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Schubkraft-Übertragungsabschnitt sich gemäß der Schubkraft, die an das Wälzelement angelegt wird, in einer axialen Richtung relativ bewegen kann und ein bewegliches Element aufweist, das in der Lage ist, den Schubabschnitt zusammen mit dem beweglichen Element in der axialen Richtung zu bewegen.
Stufenlos variables Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend: ein drittes Drehelement, das die erste Drehachse aufweist, das auch eine Außenumfangsfläche aufweist, die als Wälzfläche für eine Vielzahl der Wälzelemente dient, die radial um die erste Drehachse angeordnet ist, und das sich relativ zu den ersten und zweiten Drehelementen drehen kann; und ein viertes Drehelement, das die erste Drehachse aufweist und das sich relativ zu den ersten bis dritten Drehelementen drehen kann und das eine Drehung jedes der Wälzelemente um die erste Drehachse zulässt, wobei jedes der ersten bis vierten Drehelemente so angeordnet ist, dass es sich nicht um die erste Drehachse drehen kann.
Stufenlos variables Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schubabschnitt an einem Halteelement vorgesehen ist, welches das Wälzelement über die Trägewelle hält.
Stufenlos variables Getriebe nach Anspruch 5, wobei ein Halteelement, welches das Wälzelement über die Trägerwelle hält, mit dem Schubabschnitt versehen ist, und das vierte Drehelement das Halteelement aufweist.