DE19851995B4

DE19851995B4 - Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe

Info

Publication number: DE19851995B4
Application number: DE19851995A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fujisawa Kato; Hisashi Fujisawa Machida; Takashi Fujisawa Imanishi; Nobuo Fujisawa Goto; Makoto Fujisawa Fujinami
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2018-11-12
Also published as: DE19851995A1; US6071210A

Abstract

Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe, mit:
einer Eingangswelle,
einer Eingangsscheibe, die auf der Eingangswelle gelagert ist;
einer Ausgangsscheibe,
einer Anzahl von Kraftübertragungsrollen, die zwischen der Eingangsscheibe und
der Ausgangsscheibe angeordnet sind;
einer Kugelkeilwellenverbindung mit Keilwellenverbindungsnuten, die jeweils paarweise gegenüberliegend auf der Eingangswelle und der Eingangsscheibe ausgebildet sind, wobei die Paare der Keilwellenverbindungsnuten eine Anzahl von Keilwellenverbindungsbereichen mit darin aufgenommenen Kugeln bilden, zum Lagern der Eingangsscheibe auf der Eingangswelle, wobei die Eingangsscheibe frei in einer Axialrichtung der Eingangswelle verschiebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzahl der Keilwellenverbindungsbereiche unterschiedlich von einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der Kraftübertragungsrollen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach dem Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 2 und 4.

Ein derartiges stufenlos verstellbares Toroidgetriebe bzw. derartige Kugelkeilwellenverbindungen für ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe sind aus der Druckschrift DE 42 13 415 A1 bekannt. Das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe gemäß der DE 42 13 415 A1 ist ein sogenanntes stufenloses Reibrollengetriebe vom Zweikammertyp, wobei zwei Eingangsscheiben und zwei Ausgangsscheiben jeweils symmetrisch angeordnet sind. Die Eingangsscheiben sind durch Kugelkeilwellenverbindungen auf der Eingangswelle drehfest, jedoch axial verschiebbar gelagert. Diese Kugelkeilwellenverbindungen für ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe weisen Keilwellenverbindungsnuten auf, die einander gegenüberliegend jeweils in der Welle und der Scheibe ausgebildet sind. In diesen Keilwellenverbindungsnuten sind in bekannter Weise Kugeln aufgenommen, um die entsprechende Scheibe drehfest, jedoch axial verschiebbar mit der Welle zu verbinden.

Ein bezüglich der oben genannten Merkmale vergleichbares stufenlos verstellbares Toroidgetriebe bzw. eine Kugelkeilwellenverbindung für ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe ist auch aus der Druckschrift WO 99/08024 bekannt.

Ein herkömmliches, stufenlos verstellbares Toroidgetriebe, das als ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, umfaßt zumindest einen Satz einer Toroidgetriebevorrichtung, die eine Kombination von Eingangs- und Ausgangsscheiben umfaßt, wobei die einander gegenüberliegenden Flächen dieser Eingangs- und Ausgangsscheiben jeweils einen bogenförmigen konkaven Abschnitt haben, und wobei eine Mehrzahl von Kraftübertragungsrollen (Reibrollen) jeweils drehbar den bogenförmigen konkaven Abschnitten der zwischen Eingangs- und Ausgangsscheiben gehalten werden. Die Eingangsscheibe ist mit einer Eingangswelle verbunden und auf dieser derart montiert, daß sie zusammen mit der Eingangswelle gedreht werden kann und eine Bewegung der Eingangsscheibe in axialer Richtung der Eingangswelle begrenzt ist, wobei die Ausgangsscheibe auf der Eingangswelle derart montiert ist, daß sie relativ zu der Eingangswelle gedreht werden kann, und die Bewegung der Ausgangsscheibe in axialer Richtung von der Eingangsscheibe weg begrenzt ist.

In der Toroidgetriebevorrichtung des oben erläuterten Typs wird, wenn die Eingangsscheibe gedreht wird, die Ausgangsscheibe durch die Kraftübertragungsrollen entgegengesetzt gedreht. Dadurch wird eine Drehbewegung, die in die Eingangswelle eingeleitet wird, auf die Ausgangsscheibe übertragen und von dieser als eine entgegengerichtete Drehbewegung abgenommen. Bei dieser Ausführung werden die Neigungswinkel der rotierenden Wellen der Kraftübertragungsrollen sich in einer solchen Weise verändern, daß die Umfangsflächen der Kraftübertragungsrollen in Kontakt mit dem benachbarten Bereich an dem Außenumfang der Eingangsscheibe und des benachbarten Bereichs am Mittelabschnitt der Ausgangsscheibe kommen, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit von der Eingangswelle zum Ausgangszahnrad erhöht wird. Im Gegensatz dazu werden die Neigungswinkel der rotierenden Wellen der Kraftübertragungsrollen sich in einer Weise verändern, daß die Umfangsflächen der Kraftübertragungsrollen in Kontakt mit dem benachbarten Bereich am Mittelabschnitt der Eingangsscheibe und dem benachbarten Bereich an dem Außenumfang der Ausgangsscheibe kommen, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit von der Eingangswelle zum Ausgangszahnrad vermindert wird. Weiterhin kann im Fall eines zwischenliegenden Übersetzungsverhältnisses zwischen den oben erläuterten Fällen der Geschwindigkeitserhöhung und Geschwindigkeitsverminderung durch Einstellen der Neigungswinkel der rotierenden Wellen der Kraftübertragungsrollen das Übersetzungsverhältnis nahezu in stufenloser Weise geändert werden.

Weiterhin ist zwischen dem Endbereich der Eingangswelle in Richtung der Eingangsscheibe und der Eingangsscheibe eine Belastungsnockenvorrichtung zwischengeschaltet, die in der Lage ist, eine Preßkraft in axialer Richtung der Eingangswelle entsprechend der Intensität des Eingangsdrehmoments zu erhöhen oder zu vermindern, d.h., die Belastungsnockenvorrichtung ist in der Lage, eine Reibkraft, die zwischen der Eingangsscheibe und den Kraftübertragungsrollen sowie zwischen den Kraftübertragungsrollen und der Ausgangsscheibe erzeugt wird, in einer solchen Weise einzustellen, daß die Reibkraft immer eine passende Intensität aufweist. Ferner wird, um die Belastungsnockenvorrichtung effektiv zu betreiben, die Eingangsscheibe angetrieben und ist mit der Eingangswelle in einer solchen Weise verbunden, daß die Bewegung der Eingangsscheibe in der axialen Richtung der Eingangswelle ermöglicht wird.

Eine solche Antriebsverbindung wird z.B. durch Schaffung einer Kugelkeilwellenverbindung in einer Verbindungsfläche zwischen der Eingangsscheibe und der Eingangswelle realisiert, wobei die Kugelkeilwellenverbindung eine Mehrzahl von Kugelkeilwellenverbindungsspalten und eine Mehrzahl von Kugeln umfaßt, die jeweils in Reihe in ihren entsprechenden Kugelkeilwellenverbindungsspalten angeordnet sind. Die Kugelkeilwellenverbindungsspalten umfassen eine Mehrzahl von Keilwellenverbindungsnuten, die jeweils in der Innenwandfläche eines Montageloches in der Mitte der Eingangsscheibe und in der Außenumfangsfläche der Eingangswelle ausgebildet sind, wobei die Nuten in axialer Richtung der Eingangswelle und einander gegenüberliegend angeordnet sind, und insbesondere eine Gruppe voneinander gegenüberliegenden Keilwellenverbindungsnuten als Keilwellenverbindungsbereiche entsprechend einer Reihe von Kugeln dienen. Weiterhin sind die jeweiligen Keilwellenverbindungsnuten als vertiefte Bereiche ausgebildet, die sich in axialer Richtung der Eingangswelle erstrecken, wobei jede Keilwellenverbindungsnut einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Keilwellenverbindungsnuten sind am Eingangswellenabschnitt in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung der Eingangswelle angeordnet.

Die 8 und 9 zeigen ein Beispiel des zuvor erläuterten stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes als ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug. In dem dargestellten herkömmlichen stufenlosen Toroidgetriebe wird eine Eingangsscheibe 42 koaxial mit einer Eingangswelle 41 gelagert, die drehbar in dem Innenbereich eines Getriebegehäuses (nicht gezeigt) gelagert wird, und eine Ausgangsscheibe 44 ist an dem Endbereich einer Ausgangswelle 43 befestigt, die in gleicher Weise zu der Eingangswelle 41 drehbar in dem Getriebegehäuse gelagert ist. Eine Lagerklammer ist entweder auf der Innenfläche des Getriebegehäuses angeordnet, in dem das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe gelagert wird, oder ist in dem Innenbereich des Getriebegehäuses gelagert. In der Lagerklammer sind zwei Drehzapfen 5 und 5 vorgesehen, die jeweils um ihre jeweiligen Zapfen geschwenkt werden können, die an Positionen gelegen sind, die bezüglich der Eingangs- und Ausgangswellen 41 und 43 verdreht sind.

Diese Drehzapfen 5 und 5 sind jeweils aus einem Metallmaterial ausgebildet, das genügend Steifigkeit aufweist, wobei die Zapfen auf den Außenflächen der zwei Endbereiche derselben in einer solchen Weise angeordnet sind, daß sie sich in der Richtung der Vorderseite und Rückseite von den 8 und 9 erstrecken und konzentrisch zueinander angeordnet sind. Weiterhin sind in den jeweiligen Mittelbereichen der Drehzapfen 5 und 5 Verschiebewellen 6 und 6 vorgesehen, wobei Kraftübertragungsrollen 7 und 7 drehbar um die Verschiebewellen 6 und 6 gelagert sind. Die Kraftübertragungsrollen 7 und 7 befinden sich zwischen den Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 und werden durch diese gehalten. Auf den jeweiligen Seitenflächen der Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44, die in axialer Richtung gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, jeweils eine eingangsseitige konkave Fläche 42a und eine ausgangsseitige konkave Fläche 44a ausgebildet, von denen jede einen Abschnitt in einer Bogenform mit einem Mittelpunkt aufweist, der Zapfen entspricht. Die Umfangsflächen 7a und 7a der Kraftübertragungsrollen 7 und 7, die jeweils als konvexe Flächen ausgebildet sind, von denen jede eine Rotationsbogenflächenform aufweist, sind jeweils mit der eingangsseitigen konkaven Fläche 42a und der ausgangsseitigen konkaven Fläche 44a in Kontakt.

Weiterhin ist zwischen der Eingangswelle 41 und der Eingangsscheibe 42 eine Belastungsnocken-Preßvorrichtung 8 (d.h. eine Belastungsnockenvorrichtung) zwischengeschaltet, und somit wird die Eingangsscheibe 42 zu der Ausgangsscheibe 44 durch die Preßvorrichtung 8 angepreßt. Die Preßvorrichtung 8 umfaßt eine Nockenplatte 9, die zusammen mit der Eingangswelle 41 drehbar ist, und eine Mehrzahl von (z.B. vier Stück von) Rollen 11, 11, die jeweils durch einen Käfig 10 frei drehbar gehalten werden. Auf einer Seitenfläche (in den 8 und 9 auf der rechten Seitenfläche) der Nockenplatte 9, ist eine Nockenfläche 12 ausgebildet, die aus einer konkav-konvexen Fläche besteht, die sich in der Umfangsrichtung der Nockenplatte 9 erstreckt, und gleichzeitig sind auf der Außenfläche (in den 8 und 9 auf der linken Seitenfläche) der Eingangsscheibe 42 eine gleichartige Nockenfläche 13 ausgebildet. Und die Mehrzahl von Rollen 11, 11 sind derart angeordnet, daß sie um ihre jeweiligen Achsen, die sich in Radialrichtung bezüglich der Mitte der Eingangswelle 11 erstrecken, frei gedreht werden können. Übrigens ist die Eingangsscheibe 42 deerart gelagert, daß sie in einem geringen Ausmaß in der Axialrichtung der Eingangswelle 41 bewegt werden kann, und sie kann frei in der Drehrichtung der Eingangswelle 41 gedreht werden.

Wenn die Nockenplatte 9 aufgrund der Drehbewegung der Eingangswelle 41 gedreht wird, um dadurch eine Drehphasendifferenz bezüglich der Eingangsscheibe 42 zu erzeugen, dann rollen die Mehrzahl von Rollen 11, 11 auf die zwei Nockenflächen 12 und 13, um dadurch die Nockenplatte 9 und die Eingangsscheibe 42 voneinander weg zu bewegen. Da die Nockenplatte 9 auf der Eingangswelle 41 durch ein Lager auf dem Getriebegehäuse derart gelagert wird, daß verhindert wird, daß die Nockenplatte 9 in der Axialrichtung der Eingangswelle 41 bewegt wird, wird die Eingangsscheibe 42 zu den Kraftübertragungsrollen 7, 7 hingepreßt, währenddessen diese Kraftübertragungsrollen 7, 7 somit zu der Ausgangsscheibe 44 hingedrückt werden. Andererseits wird die Ausgangsscheibe 44 in dem Getriebegehäuse derart gelagert, daß sie nur zusammen mit der Ausgangswelle 43 gedreht werden kann, aber eine Bewegung in der Axialrichtung der Ausgangswelle 43 verhindert wird. Aus diesem Grund werden die Kraftübertragungsrollen 7, 7 fest durch die Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 gehalten und befinden sich zwischen diesen. Dadurch werden die Kontaktdrücke zwischen den Umfangsflächen 7a, 7a der Kraftübertragungsrollen 7, 7 und die eingangsseitige und ausgangsseitige konkaven Flächen 42a, 44a auf einen geeigneten Wert angehoben. Dadurch kann die Drehbewegung der Eingangsscheibe 42 gleichförmig auf die Ausgangsscheibe 44 über die Kraftübertragungsrollen 7, 7 übertragen werden, um dadurch zu ermöglichen, die Ausgangswelle 43 zu drehen, an der die Ausgangsscheibe 44 befestigt ist.

Unter Bezugnahme auf eine Arbeitsweise zum Ändern eines Drehzahlverhältnisses (Übersetzungsverhältnis) zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle 41 und 43, werden zuerst, wenn die Drehzahl zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle 41 und 43 vermindert wird, wie in 8 gezeigt ist, die Drehzapfen 5 und 5 jeweils um die entsprechenden Zapfen in einer vorgegebenen Richtung geschwenkt, um dadurch die zuvor erläuterten Verschiebewellen 6 und 6 derart zu neigen, daß die Umfangsflächen 7a und 7a der jeweiligen Kraftübertragungsrollen 7, 7 in Kontakt mit dem Bereich der eingangsseitigen konkaven Fläche 42a an einem Mittelabschnitt derselben sowie mit dem Bereich der außenseitigen konkaven Fläche 44a an einem Außenumfangsabschnitt derselben in Kontakt kommen. Wenn andererseits die Drehzahl erhöht wird, wie in 9 gezeigt ist, werden die Drehzapfen 5 und 5 jeweils in die entgegengesetzte Richtung zu der oben erläuterten vorgegebenen Richtung geschwenkt, um dadurch die zuvor erläuterten Ver schiebewellen 6 und 6 derart zu neigen, daß die Umfangsflächen 7a, 7a der jeweiligen Kraftübertragungsrollen 7, 7 mit dem Bereich der eingangsseitigen konkaven Fläche 42a an einem Außenumfangsabschnitt derselben sowie mit dem Bereich der ausgangsseitigen konkaven Fläche 44a an einem Mittelabschnitt derselben in Kontakt kommen. Auch kann, wenn die Neigungswinkel der Verschiebewellen 6 und 6 in der Mitte zwischen den in 8 und 9 gezeigten Positionen eingestellt sind, ein zwischenliegendes Übersetzungsverhältnis erzielt werden.

Der Grundaufbau und die Arbeitsweise eines stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes sind wie oben beschrieben. Übrigens, wenn ein solches stufenloses Toroidgetriebe als ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, das einen Motor mit einer großen Ausgangsleistung einschließt, wird vorgeschlagen, daß die zuvor erläuterten Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 paarweise vorgesehen werden, um in der Lage zu sein, die Ausgangsleistung sicher zu übertragen. Das heißt, bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe des sogenannten Doppelkammertyps sind die beiden Eingangsscheiben 42 und die beiden Ausgangsscheiben 44 parallel zueinander in der Kraftübertragungsrichtung angeordnet. Hierbei zeigt 10 eine Ausführungsform eines herkömmlichen stufenlosen Toroidgetriebes des sogenannten Doppelkammertyps, das entwickelt wurde, um ein solches Ziel zu erreichen.

Bei dem herkömmlichen in 10 gezeigten Aufbau wird eine Eingangswelle 15, die eine rotierende Welle ist, in dem Innenbereich eines Gehäuses 14 derart gelagert, daß nur die Drehung der Eingangswelle 15 möglich ist. Die Eingangswelle 15 umfaßt einen Vorderhälftenabschnitt 15a, der mit der Ausgangswelle einer Kupplung oder dergleichen zu verbinden ist, und umfaßt einen Rückhälftenabschnitt 15b, der um einen geringen Betrag bezüglich des Vorderhälftenabschnittes 15a zu drehbar ist. Ein Paar von Eingangsscheiben 42 und 42 werden jeweils auch den beiden Endbereichen des Rückhälftenabschnitts 15b in Axialrichtung desselben durch Kugelkeilwellenverbindungen 16 und 16 derart gelagert, daß ihre jeweiligen eingangsseitigen konkaven Flächen 2a und 2a gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Weiterhin sind in den Mittelbereichen der Rückflächen der beiden Eingangsscheiben 42 und 42 (d.h. die Flächen der Eingangsscheiben 42 und 42, die auf der gegenüberliegenden Seite der eingangsseitigen konkaven Flächen 2a und 2a der Eingangsscheiben 42 und 42 in der Axialrichtung derselben angeordnet sind) jeweils vertiefte Bereiche (Ausnehmungen) 17 und 17 ausgebil det. Eine konische Tellerfeder 20 ist zwischen der tiefliegenden Fläche des vertieften Bereiches 17 und der Belastungsmutter 18 angeordnet. Ebenfalls ist eine andere konische Tellerfeder 20 zwischen der tiefliegenden Fläche des vertieften Bereiches 17 und des absichernden gestuften Bereiches 19 angeordnet, der auf der Außenumfangsfläche des Vorderhälftenabschnitts 15a ausgebildet ist. Das heißt, Vorspannungen, die auf die Ausgangsscheiben 44 und 44 gerichtet sind (wird nachstehend erläutert), werden jeweils auf die beiden Eingangsscheiben 42 und 42 durch die vorhandenen konischen Tellerfedern 20 und 20 aufgebracht. In diesem Beispiel sind zwei konische Tellerfedern vorgesehen, wobei jedoch eine von ihnen weggelassen werden kann.

In dem Umfang des Mittelbereiches des Rückhälftenabschnitts 15b werden das Paar Ausgangsscheiben 44 und 44 drehbar bezüglich des Rückhälftenabschnitts 15b derart gelagert, daß ihre ausgangsseitigen konkaven Flächen 44a und 44a jeweils den eingangsseitigen konkaven Flächen 2a und 2a gegenüberliegen. Weiterhin werden die Mehrzahl von Kraftübertragungsrollen 7, 7 (siehe 8 und 9), die drehbar auf der Mehrzahl von Drehzapfen 5, 5 durch die Verschiebewellen 6, 6 drehbar gelagert werden, durch die und zwischen den eingangsseitigen und ausgangsseitigen konkaven Flächen 42a und 44a gehalten. Ferner ist in dem Innenbereich des Gehäuses 14, der zwischen dem Paar von Ausgangsscheiben 44 und 44 angeordnet ist, eine Trennwand 21 ausgebildet. In dem Innenbereich eines Durchgangslochs 22 wird eine runde rohrförmige Buchse 24 durch ein Paar Wälzlager 23 und 23 gelagert, die jeweils Schrägkugellager sind. Das Paar von Ausgangsscheiben 44 und 44 ist im Keilwelleneingriff mit den beiden Endbereichen der Buchse 24, derart, daß es frei zusammen mit der Buchse 24 gedreht werden kann. Weiterhin ist ein Ausgangszahnrad fest an dem Mittelbereich der Buchse 24 vorgesehen, die in dem Innenbereich der Trennwand 21 angeordnet ist. Andererseits wird in dem Innenbereich des Gehäuses 14 eine Ausgangswelle 26 parallel zu der Eingangswelle 15 drehbar gelagert. Ein Zahnrad 27, das an einem Ende (in 10 dem linken Ende) der Ausgangswelle 26 befestigt ist, ist im Eingriff mit dem Ausgangszahnrad, so daß die Drehbewegungen des Paares der Ausgangsscheiben 44 und 44 frei abgenommen werden können. Ferner ist zwischen dem Vorderhälftenabschnitt 15a und einer (in 10 der linken) der Eingangsscheiben 42 eine Preßvorrichtung 8 eines Belastungsnockentyps zwischengeschaltet, wobei, wenn die Eingangswelle 15 gedreht wird, die vorhandene (eine) Eingangsscheibe 42 frei angetrieben oder gedreht werden kann, währenddessen dieselbe in der Axialrichtung der Eingangsscheibe 15 zu der Ausgangsscheibe 44, zu der die vorhandene eine Eingangsscheibe 42 gegenüberliegt, hingedrückt wird.

Bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe, das den zuvor erläuterten Aufbau besitzt, werden mit der Drehbewegung der Eingangswelle 15 das Paar der Eingangsscheiben 42 und 42 gleichzeitig gedreht, die Drehbewegungen der Eingangsscheiben 42 und 42 werden auf das Paar von Ausgangsscheiben 44 und 44 gleichzeitig übertragen, und die Drehbewegungen der Ausgangsscheiben 44 und 44 werden zu der Ausgangswelle 26 übertragen und werden dann von dieser abgenommen. Da in diesem Getriebe die Übertragung der Rotationskräfte mittels zweier Einrichtungen ausgeführt wird, die parallel zueinander sind, kann eine hohe Leistung (Drehmoment) übertragen werden.

Wenn die Kraft von der Eingangswelle 15 zu der Ausgangswelle 26 übertragen wird, werden die Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 sowie die Kraftübertragungsrollen 7, 7 (siehe 8 und 9), die durch die den Eingangs- und Ausgangsscheiben 42 und 44 und zwischen diesen gehalten werden, aufgrund einer großen Schublast, die durch die Preßvorrichtung 8 erzeugt wird, elastisch verformt. Diese elastische Verformung kann durch die Verschiebung der Eingangsscheiben 42 und 42 absorbiert werden, d.h., wenn sie bezüglich des Rückhälftenabschnittes 15b der Eingangswelle 15 in der Axialrichtung derselben verschoben werden. Da die Eingangsscheiben 42 und 42 auf dem Rückhälftenabschnitt 15b durch die Kugelkeilwellenverbindungen 16 und 16 derart gelagert werden, daß sie frei in der Axialrichtung des Rückhälftenabschnitts 15b zu verschieben sind, kann die zuvor erläuterte Absorption der elastischen Verformung gleichmäßig erreicht werden. Weiterhin wird aufgrund der Tatsache, daß die Verschiebewellen 6 und 6 (siehe 8 und 9), die jeweils exzentrische Wellen umfassen und die Kraftübertragungsrollen 7, 7 schwenkbar liegen, um kreisförmige Löcher herum (nicht gezeigt) geschwenkt werden, die jeweils in den Drehzapfen 5, 5 der Kraftübertragungsrollen 7, 7 ausgebildet sind, bewirkt, daß die Kraftübertragungsrollen 7, 7 in der Axialrichtung des Rückhälftenabschnitts 15b verschoben werden, um dadurch eine Absorbierung der zuvor erläuterten elastischen Verformung zu ermöglichen. Eine solche Absorption der elastischen Verformung basierend auf den Schwenkverschiebebewegungen der Verschiebewellen 6, 6 ist herkömmlicherweise bekannt. Daher wird die detaillierte Darstellung und Beschreibung derselben hier weggelassen.

Nachstehend wird eine Beschreibung des Aufbaus des Bereiches der Kugelkeilwellenverbindung 16 unter Bezugnahme nicht nur auf 10, sondern auch auf die 11 und 12, gegeben.

Um die Kugelkeilwellenverbindungen 16 herzustellen, sind in den jeweiligen Innenumfangsflächen der Eingangsscheiben 42 und 42 innenumfangsflächenseitige Keilwellenverbindungsnuten 28 derart ausgebildet, daß sie sich in der Axialrichtung der Eingangsscheiben 42 und 42 erstrecken, und in den Außenumfangsflächenbereichen des Rückhälftenabschnitts 15b, der an den beiden Endbereichen derselben angeordnet ist, sind außenumfangsflächenseitige Keilwellenverbindungsnuten 29 derart ausgebildet, daß sie sich in der Axialrichtung des Rückhälftenabschnitts 15b erstrecken. Zwischen die gegenseitig entsprechend gegenüberliegenden Keilwellenverbindungsnuten 28 und 29, von denen jede einen im wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt aufweist, sind eine Mehrzahl von Kugeln 30 eingesetzt, wobei die Eingangsscheiben 42 und 42 mit dem Rückhälftenabschnitt 15b der Eingangswelle 15 derart kombiniert sind, daß sie in der Richtung der Rotationskraftübertragung sowie in der Axialrichtung derselben frei verschoben werden können. Weiterhin sind in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28 Innenumfangsfläche-Fasen 31 vorgesehen, und in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 29 sind Außenumfangsflächen-Fasen 32 vorgesehen. Ferner ist der Rückhälftenabschnitt 15b der Eingangswelle 15 als ein kreisförmiges Rohr ausgebildet, wobei in dem Mittelbereich des Rückhälftenabschnitts 15b, ein Ölzuführdurchlaß 33 ausgebildet ist, und der Ölzuführdurchlaß 33 nach außen in Durchmesserrichtung des Rückhälftenabschnitts 15b verzweigt ist, um dadurch Ölzuführverzweigungsdurchlässe 34 zu schaffen, und die stromabseitigen Enden der Ölzuführverzweigungsdurchlässe 34 jeweils in den Nutbodenbereichen der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 29 geöffnet sind. Übrigens ist den Ölzuführverzweigungsdurchlässen 34 (in der dargestellten Ausführungsform der Ölzuführverzweigungsdurchlaß 34, der auf der Seite der Preßvorrichtung 8 gelegen ist) der Halbabschnitt auf der Seite des Innendurchmessers derart ausgebildet, daß er einen kleinen Durchmesser aufweist, wobei der Halbabschnitt auf der Seite des Außendurchmessers derart ausgebildet ist, daß er einen großen Durchmesser aufweist. Der Grund für diesen Aufbau liegt darin, daß es notwendig ist, den Innendurchmesser klein auszuführen, um die Durchflußgeschwindigkeit des Öls zu steuern, wobei die Länge des Bereiches mit kleinem Durchmesser, die schwierig zu bearbeiten ist, verkürzt werden muß, um dadurch die Bearbeitung des Bereiches mit kleinem Durchmesser zu erleichtern.

Unter Bezugnahme auf die Beziehung zwischen dem Innendurchmesser R₂ der Bereiche der Innenumfangsflächen der Eingangsscheiben 42 und 42, die von den innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28 verschoben werden, und dem Außendurchmesser L_15b der Bereiche der Außenumfangsfläche des Rückhälftenabschnitt 15b, der von den außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 29 verschoben wird, wird unabhängig von den Bearbeitungstoleranzen der jeweiligen Umfangsflächen der Innendurchmesser R₂ größer festgesetzt, als der Außendurchmesser L_15b (d.h. R₂ > L_15b), so daß Spalten (Zwischenräume) zwischen den jeweiligen Umfangsflächen erzeugt werden. Daher muß die Ausrichtung der Eingangsscheiben 42 und 42 bezüglich des Rückhälftenabschnittes 15b (ein Arbeitsvorgang, um die Achsen der Eingangsscheiben 42 und 42 zu der Achse des Rückhälftenabschnitts 15b auszurichten) auf der Basis der Keilwellenverbindungsnuten 28, 29 ausgeführt werden. Weiterhin müssen die eingangsseitigen konkaven Flächen 2a und 2a der Eingangsscheiben 42 und 42 auf der Basis der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28 bearbeitet werden.

Wenn die Eingangsscheibe gedreht wird, währenddessen sie in Kontakt mit den Kraftübertragungsrollen ist, wird aufgrund der starken Preßkraft, die durch die Belastungsnockenvorrichtung aufgebracht wird, die Eingangsscheibe teilweise verformt, währenddessen die Richtung und Geschwindigkeit dieser Verformung sich entsprechend der Positionen der Kraftübertragungsrollen entlang der Umfangsrichtung derselben verändert. Zum Beispiel werden die Bereiche der Eingangsscheibe, die in der gleichen Phase zu den Kraftübertragungsrollen angeordnet sind (d.h., im Bereich der momentanen Kontaktpunkte der jeweiligen Kraftübertragungsrollen) zu der Richtung des Außendurchmessers hin ausgedehnt, währenddessen die Bereiche der Eingangsscheibe, die der Zwischenphase der Kontaktpunkte der beiden zueinander angrenzenden Kraftübertragungsrollen entsprechen, (d.h. im Bereich zwischen den momentanen Kokntaktpunkten der jeweiligen Kraftübertragungsrollen) zu der Richtung des Innendurchmessers hin zusammengezogen werden.

Hierbei zeigt 3 ein Beispiel einer Eingangsscheibe, die in ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe eingebaut ist, das zwei Kraftübertragungsrollen einschließt. 3 ist eine Ansicht der Eingangsscheibe 1 von deren Kontaktflächenseite bezüglich der beiden Kraftübertragungsrollen, wobei in dem Mittelbereich der Eingangsscheibe 1 ein Montageloch 2 gezeigt ist, durch das eine Eingangswelle eingesetzt werden kann. WEiterhin ist die Eingangsscheibe 1 mit den beiden Kraftübertragungsrollen an seinen beiden linken und rechten Kontaktpunkten 3 und 3 in Kontakt, die jeweils durch ein Bezugszeichen eines von einem Kreis umschlossenen „+" bezeichnet sind. Wenn eine starke Preßkraft auf die so aufgebaute Eingangsscheibe 1 von der Belastungsnockenvorrichtung aufgebracht wird, bewirken die Belastungen, die auf und um die Kontaktpunkte 3 und 3 der Eingangsscheibe 1 durch die beiden Kraftübertragungsrollen wirken, daß die Kontur der Eingangsscheibe 1, die vor der Verformung ein vollständiger Kreis war (wie durch die durchgehende Linie in 3 gezeigt ist) in Richtung nach links und nach rechts außen gestreckt wird, und dadurch in eine Form verformt wird, wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, d.h. in eine elliptische Form gebracht wird, die von einer Seite zur anderen Seite langgestreckt ist.

Weiterhin zeigt 4 in gleicher Weise ein Beispiel einer Eingangsscheibe, die in ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe eingebaut ist, das drei Kraftübertragungsrollen einschließt. In diesem Fall ist die Eingangsscheibe 1 mit drei Kraftübertragungsrollen an deren drei Kontaktpunkten 3, 3 und 3 in Kontakt, die jeweils an der oberen Seite, unteren rechten Seite und unteren linken Seite der Eingangsscheibe 1 angeordnet sind und durch Bezugszeichen eines mit Kreis umschlossenen „+" in 4 bezeichnet sind. Wenn eine starke Preßkraft auf diese so aufgebaute Eingangsscheibe 1 von der Belastungsnockenvorrichtung aufgebracht wird, bewirkten Belastungen, die auf und um die Kontaktpunkte 3, 3 und 3 der Eingangsscheibe 1 mit den drei Kraftübertragungsrollen wirken, daß die Kontur der Eingangsscheibe 1, die vor der Verformung ein vollständiger Kreis war (wie durch eine durchgehende Linie in 4 gezeigt ist), in die obere Richtung, in die untere linke Richtung und die untere rechte Richtung nach außen gestreckt wird, wobei die Kontur in eine Form verformt wird, wie durch eine gestrichelte Linie in 4 gezeigt ist.

Wenn die Eingangsscheibe 1 in dieser Weise verformt wird, wird der Abstand eines Spaltes zwischen der Außenumfangsfläche der Eingangswelle und der Innenwandfläche des Montageloches 2 der Eingangsscheibe partiell erhöht oder vermindert. Aus diesem Grund können, wenn die Kugelkeilwellenverbindung, die auf der Kontaktfläche zwischen der Eingangswelle und der Eingangsscheibe 1 vorgesehen ist, sich mit der verformten Fläche der Eingangsscheibe 1 aufgrund der Belastungsnockenvorrichtung überlappen, einige der Keilverbindungsspalten, die jeweils durch die Mehrzahl von Keilwellenverbindungsnuten ausgebildet sind, einen Abstand haben, der von einem geeigneten Abstand abweicht, der im Normalzustand der Eingangsscheibe 1 vorgesehen ist. Zum Beispiel wird in den Bereichen der Eingangsscheibe 1, die in der gleichen Phase mit den Kraftrollen (d.h. dessen Kontaktpunkte mit den jeweiligen Kraftübertragungsrollen) angeordnet sind, und in dem die Eingangsscheibe 1 ausgedehnt wird, der Abstand der Kugelkeilwellenverbindungsspalten vergrößert verglichen mit dem geeigneten Wert. Andererseits wird in den Bereichen der Eingangsscheibe 1, die in der Zwischenphase mit den beiden einander angrenzenden Kraftübertragungsrollen angeordnet sind und in denen die Eingangsscheibe 1 zusammengezogen wird, der Abstand der Kugelkeilwellenverbindungsspalten vermindert, verglichen mit dem geeigneten Wert.

Wenn die Eingangsscheibe 1 derart in Kontakt kommt, wird bewirkt, daß der Abstand der Kugelkeilwellenverbindungsspalten kleiner wird als der Durchmesser jeder der Kugeln, die in Reihe innerhalb der Kugelkeilwellenverbindungsspalten angeordnet sind. Dadurch werden die Belastungen, die auf die jeweiligen Kugeln wirken, die innerhalb der abstandsverminderten Kugelkeilwellenverbindungsspalten angeordnet sind, erhöht; dies bewirkt wiederum einen übermäßigen Flächendruck auf diese Kugeln. Dadurch behindert die erhöhte Kugelbelastung nicht nur die Bewegung der Kugelkeilwellenverbindung in axialer Richtung der Eingangswelle, wobei der Betrieb des gesamten stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes zu vermindern, sondern es stoßen die Kugeln gegen die Keilwellenverbindungsnuten und hinnterlassen auf diesen Eindrücke, oder die Kugeln rollen auf die Keilwellenverbindungsnuten auf, so daß die Kugelkeilwellenverbindung leicht brechen kann. Besonders wenn die Anzahl N der Kugelkeilwellenverbindungsspalten der Kugelkeilwellenverbindung ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl Np der Kraftübertragungsrollen ist, ist die gleiche Anzahl der Kugelkeilwellenverbindungsspalten wie die Anzahl Np der Kraftübertragungsrollen, welche das größte gemeinsame Maß zwischen den Anzahlen N und Np sind, zur gleichen Zeit in dem großen zusammengezogenen Bereich der Eingangsscheibe 1 gelegen (d.h., der Zwischenphasenbereich der Kontaktpunkte der Eingangsscheibe 1 mit den beiden Kraftübertragungsrollen), so daß die zuvor erläuterte Tendenz zur Verminderung der Betriebswirksamkeit und die Tendenz zur Erhöhung der Bruchrate verstärkt werden.

Zum Beispiel zeigt 5 einen Fall, in dem sechs Keilwellenverbindungsnuten 4 in regelmäßigen Abständen in der Eingangsscheibe 1 ausgebildet sind, und die mit zwei Kraftübertragungsrollen in Kontakt ist. Da die Eingangsscheibe 1 von einer Form, die durch eine durchgehende Linie in 5 gezeigt ist, in eine Form verformt wird, die durch eine gestrichelte Linie in 5 gezeigt ist, wird bei sechs regelmäßig beabstandeten Keilwellenverbindungsnuten 4 der Innendurchmesser des Montageloches bei den beiden Keilwellenverbindungsnuten 4a und 4a, die jeweils auf der Oberseite und Unterseite der Eingangsscheibe 1 gelegen sind, am stärksten vermindert. Dadurch werden die Kugelkeilwellenverbindungsspalten, die durch diese Keilwellennuten 4a und 4a an der Oberseite und Unterseite ausgebildet werden, in ihrem Abstand verengt, wodurch die Belastungen, die auf die Kugeln wirken, die innerhalb dieser Keilwellenverbindungsnuten angeordnet sind, anwachsen. Auch in 5, die einen Fall zeigt, in dem sechs Keilwellenverbindungsnuten 4 in regelmäßigen Abständen in der Eingangsscheibe 1, die in 4 gezeigt ist, ausgebildet sind und mit der die drei Kraftübertragungsrollen in Kontakt gebracht werden, wird entsprechend der Verformung der Eingangsscheibe 1 aus den sechs regelmäßig beabstandeten Keilwellenverbindungsnuten 4 für die drei Keilwellenverbindungsnuten 4b, 4b und 4b, die jeweils auf der oberen linken Seite, oberen rechten Seite und unteren Seite der Eingangsscheibe 1 gelegen sind, der Innendurchmesser des Montageloches 2 am stärksten vermindert. Dadurch werden die Kugelkeilwellenverbindungsspalten, die durch diese Keilwellenverbindungsnuten 4b, 4b und 4a an der oberen linken Seite, oberen rechten Seite und unteren Seite ausgebildet sind, in dem Abstand derselben verengt, derart, daß die Belastungen, die auf die Kugeln wirken, die innerhalb dieser Keilwellenverbindungsnuten angeordnet sind, anwachsen.

Ferner ist es bei dem herkömmlichen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe, das in der zuvor erläuterten Art aufgebaut ist und arbeitet, aus den folgenden beiden Gründen (1) und (2) schwierig, ein übertragbares Drehmoment zwischen der rotierenden Welle eines Rückhälftenabschnitts 15b od. dgl. und der Eingangsscheiben 42 zu erhöhen, währenddessen die Lebensdauer derselben gewährleistet wird. Das heißt:

(1) Ein konzentriertes Aufbringen von Spannungen auf die Nutbodenbereiche der Keilwellenverbindungsnuten 28 und 29, die jeweils auf den Innen- und Außenumfangsflächenseiten des Getriebes ausgebildet sind, kann nicht auf einen geeigneten Wert begrenzt werden, und daher besteht, wenn ein großes Drehmoment übertragen wird, die Möglichkeit, daß Schädigungen, wie z.B. Risse u. dgl., an und von den Nutbodenbereichen auftreten können.
(2) Die Kontaktellipsen in den Kontaktbereichen zwischen den beiden Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28 und 29 und Wälzflächen der Kugeln 30 können nicht erhöht werden, so daß die Flächendrücke, die auf die Kontaktbereiche aufgebracht werden, anwachsen. Wenn eine große Drehmomentübertragung ausgeführt wird, dann ist es schwierig, die Lebensdauer der Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächenseitigen Keilnuten 28, 29 und den Wälzflächen der Kugeln 30, 30 zu gewährleisten.

Nachstehend wird eine detailliertere Beschreibung der oben erläuterten Ursachen oder Probleme (1) und (2) gegeben.

Gründe für das Problem (1):

Um einen Kontaktwinkel zwischen den Innenflächen der innen- und außenflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28, 29 und den Wälzflächen der Kugeln 30, 30 zu gewährleisten, um dadurch die Steifigkeit und Tragfähigkeit der Kugelkeilwellenverbindung 16 in der Rotationsrichtung dieselben zu gewährleisten, müssen die Keilwellenverbindungsnuten 28, 29 in einer Weise ausgebildet sein, daß sie einen Abschnitt in Form eines gotischen Bogens in der Durchmesserrichtung haben, wie in 13 übertrieben gezeigt ist. Das heißt, die Keilwellenverbindungsnuten 28, 29 müssen jeweils in einer Weise ausgebildet sein, daß zwei Seitenflächen-Bodenbereiche 35 und 35, von denen jeder einen Krümmungsradius aufweist, der größer als der Krümmungsradius der zur vorerläuterten Wälzfläche ist, kontinuierlich miteinander über einen Nutbodenbereich 36 verbunden sind. Andererseits wird während dem Betrieb des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes aufgrund der Preßkräfte, die auf die Innenflächen der Innen- und außenflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28, 29 von den Kugeln 30 aufgebracht werden, eine Zugspannung auf den Nutbodenbereich 36 aufgebracht. Weiterhin wird in dem Fall der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 28 aufgrund einer Schublast, die auf den Umfangsrichtungsbereich der Eingangsscheibe 42 von der Kraftübertragungsrolle aufgebracht wird, die Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 in eine elliptische Form verformt, welches die zuvor erläuterte Zugspannung weiter erhöht. Wenn der Krümmungsradius des Abschnittes des Nutbodenbereichs 36 klein ist, dann besteht die Möglichkeit, daß eine Schädigung, wie z.B. ein Riß oder dergleichen in dem Nutbodenbereich 36 durch die wiederholt aufgebrachte zuvor erläuterte Zugspannung bewirkt wird, d.h., daß ein solcher kleiner Krümmungsradius die Gewährleistung der Lebensdauer des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes behindert.

Gründe für das Problem (2):

Um die Flächendrücke zu vermindern, die auf die Kontaktbereiche zwischen den beiden Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28, 29 und den Wälzflächen der Kugeln 30 aufgebracht wird, und um dadurch die Lebensdauer der beiden Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28, 29 und der Wälzflächen der Kugeln 30 zu gewährleisten, können bevorzugterweise die Kontaktellipsen der Kontaktbereiche in der Größe erhöht werden. Andererseits ist es notwendig, um die Kontaktellipsen zu vergrößern, die einander gegenüberliegenden Flächen zwischen den beiden Flächen in Umfangsrichtung der innen- und außenflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28, 29 und den Wälzflächen der Kugeln 30 zu verbreitern. Dabei müssen Kontaktflächen, die in den Innenflächen der innen- und außenflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28, 29 eingeschlossen sind und so geschliffen sind, daß die Wälzflächen der Kugeln 30 damit in Kontakt kommen können, vergrößert werden, insbesondere muß die Länge der Abschnitte derartiger Kontaktflächen, die sich in Umfangsrichtung erstrecken, vergrößert werden.

Um dieses zu erreichen, sind bei dem oben erläuterten herkömmlichen Aufbau die Innenumfangsfläche-Fasen 31 und 31 jeweils in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28 in gleicher Form zu den Außenumfangsfläche-Fasen 32 und 32 ausgebildet, die jeweils in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 29 ausgebildet sind. Daher ist die Länge L₂₉ in Umfangsrichtung des Abschnittes der wirksamen Kontaktfläche der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29, die in der Außenumfangs fläche des Rückhälftenabschnitts 15b ausgebildet ist und die eine konvexe Fläche schafft, kleiner, als die Länge L₂₈ in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Kontaktfläche der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 28, die in der Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 ausgebildet ist, die eine konkave Fläche schafft (d.h., L₂₉ < L₂₈). Dadurch kann die oben erläuterte Kontaktellipse nicht so ausgeführt werden, daß sie sich an die Öffnung der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29 in einem genügenden Grad annähert, und wenn ein Kontaktwinkel zwischen der Innenfläche der vorhandenen außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29 und der Wälzfläche der Kugel 30 gewährleistet wird, dann kann die Kontaktellipse nicht in der Größe auf einen genügenden Grad vergrößert werden.

Aus der Drückschrift „Machines and Tooling", Juni 1964, Seite 2, Levina, Z.M.: Calculatios for recirculating ball splines, sind Kugelkeilwellenverbindungen, insbesondere für Linearführungen gezeigt. Diese Kugelkeilwellenverbindungen weisen Keilwellenverbindungsnuten mit einem Profil gemäß einem gotischen Bogen auf. Dabei haben diese Keilwellenverbindungsnuten jeweils zwei Seitenflächenbogenbereiche, wobei jeder Seitenflächenbogenbereich einen größeren Krümmungsradius aufweist, als der Krümmungsradius der Wälzfläche der Kugeln. Diese zwei Seitenflächenbogenbereiche gemäß der genannten Schrift bilden in dem Bodenbereich der Keilwellenverbindungsnut eine Verbindungskante.

Die Schrift Russ, August Georg: Lineallager und Linearführungssysteme, Ehningen: Expert-Verlag, 1992, S. 29–31, ISBN 3-8169-0681-8 ist auf Linearführungen und Linearlager gerichtet. Dabei zeigt diese Schrift eine Kugelkeilwellenverbindung mit Keilwellenverbindungsnuten mit einer Schmiegung von 52% des Kugeldurchmessers. Somit zeigt diese Schrift Keilwellenverbindungsnuten mit Seitenflächenbogenbereichen, die einen Krümmungsradius aufweisen, der größer als der Krümmungsradius der Wälzflächen der Kugeln ist.

Die Schrift, Schmitz, Harry, u.a.: Picking a better liniear bearing, in: Mach. Des., 21.03.1994, zeigt eine Linearführung mit Kugelkeilwellenverbindungen, wobei die Keilwellenverbindungsnut die Form eines gotischen Bogens aufweist, wobei die Keilwellenverbindungsnut mit Seitenflächenbogenbereichen ausgebildet ist, deren Krümmungsradius größer als der Krümmungsradius der Wälzfläche der Kugeln ist.

Aus der DE 44 31 007 A1 ist ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe bekannt, wobei die Eingangsscheibe bzw. das Antriebselement, die Ausgangsscheibe bzw. das Ausgangselement und die Kraftübertragungsrollen entweder einem Aufkohlungs- und Schleifverfahren oder einem Karbonitrierung- und Schleifverfahren unterzogen werden, so daß die wirksam aufgekohlten Schichtdicken auf der Eingangsscheibe, der Ausgangsscheibe und den Kraftübertragungsrollen auf eine Bereich zwischen 2,0 mm und 4,0 mm begrenzt ist. Bei der Herstellung der Element können sich Schichten mit abnormer Aufkohlung bzw. wärmebehandelte abnorme Schichten bilden, die eine Ermüdungsfestigkeit reduzieren.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe bzw. eine Kugelkeilwellenverbindung für ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe der jeweils eingangs genannten Art zu schaffen, wobei eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe mit den Merkmalen der Ansprüch 1, 2 und 4 gelöst.

Da der Krümmungsradius des Abschnittes des Nutbodenbereiches jeder der Keilwellenverbindungsnuten, die jeweils auf der Innenumfangsfläche einer der Scheiben und auf der Außenumfangsfläche der rotierenden Welle des vorhandenen Getriebes das 0,15fache oder das Mehrfache des Außendurchmessers der Kugel ist, tritt nur schwer eine Schädigung, wie z.B. ein Riß od. dgl., in den Nutbodenbereich auf, unabhängig von der Zugspannung, die auf den Nutbodenbereich aufgrund der Preßkraft aufgebracht wird, die von den Kugeln zu den jeweiligen Innenflächen der oben erläuterten innen- und außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten aufgebracht werden. Weiter hin ist bei dem vorhandenen Nutbodenbereich keinerlei abnorme Schicht vorhanden, die durch die Ausführung der Wärmebehandlung auf die Keilwellenverbindungsnuten aufgebracht wird, so daß die Verhinderung der Schädigung des Nutbodenbereiches effektiver werden kann.

Beworzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind im den abhänginge Ansprüche 3 und 5 enthalten.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer Eingangsscheibe mit Keilwellenverbindungsnuten einer Kugelkeilwellenverbindung zur Verwendung in einem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe;
2 eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform einer Eingangsscheibe, mit Keilwellenverbindungsnuten einer Kugelkeilwellenverbindung zur Verwendung in einem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe;
3 eine Vorderansicht einer Eingangsscheibe, die in ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe eingebaut ist, das zwei Kraftübertragungsrollen aufweist, wobei gezeigt ist, wie die Eingangsscheibe verformt wird;
4 eine Vorderansicht einer Eingangsscheibe, die in ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe eingebaut ist, das drei Kraftübertragungsrollen aufweist, wobei gezeigt wird, wie die Eingangsscheibe verformt wird;
5 eine Vorderansicht einer Eingangsscheibe, die zum Kontakt mit zwei Kraftübertragungsrollen gemäß 3 vorgesehen ist, wobei eine Ausführungsform der Eingangsscheibe gezeigt ist, in der sechs Keilwellenverbindungsnuten ausgebildet sind;
6 eine Vorderansicht einer Eingangsscheibe, die zum Kontakt mit drei Kraftübertragungsrollen gemäß 4 vorgesehen ist, wobei eine Ausführungsform der Eingangsscheibe gezeigt ist, in der sechs Keilwellenverbindungsnuten ausgebildet sind;
7 eine vergrößerte Ansicht von Hauptbereichen einer Ausführungsform eines stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes ähnlich zu 12;
8 eine Seitenansicht des Grundaufbaus des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes, das einen maximalen Untersetzungszustand desselben zeigt;
9 eine Seitenansicht des Grundaufbaus des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes, das den maximalen Übersetzungszustand desselben zeigt;
10 eine Schnittansicht eines herkömmlichen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes;
11 eine vergrößerte Schnittansicht, die entlang der Linie A-A verläuft, die in 10 gezeigt ist;
12 eine vergrößerte Ansicht des B-Bereiches, der in 11 gezeigt ist; und
13 einen Abschnitt ähnlich zu 12, der die Form eines Keilwellenverbindungsnutabschnitts in einer übertrieben dargestellten Art und Weise zeigt.
In einer Kugelkeilwellenverbindung sind die Anzahl N der Kugelkeilwellenverbindungsspalten und die Anzahl Np der Kraftübertragungsrollen, die mit einer Eingangsscheibe in Kontakt kommen, in einer solchen Weise festgelegt, daß die Anzahl N kein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl Np ist. Dadurch überlappt in einem Zustand, in dem eine Preßkraft von den Kraftübertragungsrollen auf die Eingangsscheibe aufgebracht und dadurch die Eingangsscheibe verformt wird, die Phase der verformten Fläche (Maxima der Verformung) der Eingangsscheibe mit den Positionen, in dem die Keilwellenverbindungsnuten ausgebildet sind, nur mit der gleichen Anzahl gemäß dem größten gemeinsamen Teiler der Anzahlen N und Np. Aus diesem Grund wird die Anzahl der Kugelkeilwellenverbin dungsspalten, deren Abstände stark von einem geeigneten Wert abweichen, zumindest die Hälfte der Anzahl Np oder weniger. Das heißt, die Anzahl von Kugeln, auf welchen die größten Belastungen aufgebracht werden, wird stark reduziert verglichen mit der herkömmlichen Kugelkeilwellenverbindung. Dadurch wird es ermöglicht, die Störungen und den Übertragungsverlust der Kugelkeilwellenverbindung, die durch den übermäßigen Flächendruck auf die Kugeln bewirkt wird, auf ein Minimum zu beschränken. Weiterhin können aufgrund der verminderten Anzahl von Kugeln, auf welche die größten Belastungen aufgebracht werden, die Belastungen, die auf die jeweiligen Keilwellenverbindungsnuten aufgebracht werden, ausgeglichen werden, so daß die obere Grenze der Belastungstoleranz der Kugelkeilwellenverbindung kleiner eingestellt werden kann als bei der herkömmlichen Kugelkeilwellenverbindung.
Besonders, wenn die Anzahl N der Kugelkeilwellenverbindungsspalten und die Anzahl Np der Kraftübertragungsrollen, die in Kontakt mit der Eingangsscheibe kommen, in einer solchen Weise festgelegt sind, daß sie teilerfremd zueinander sind, überlappt sich die Phase des verformten Bereiches der Eingangsscheibe mit den Positionen der Keilwellenverbindungsnuten immer an einem Punkt, da der größte gemeinsame Teiler zwischen den Anzahlen N und Np immer "eins" ist. Daher ist die Anzahl der Reihen der Kugeln mit den größten Belastungen, die auf diese aufgebracht wird, "eins". Aufgrund dessen können die Störungen und der Übertragungsverlust der Kugelkeilwellenverbindung, die durch den übermäßigen Flächendruck auf die Kugeln bewirkt werden, stark vermindert werden, wenn sie mit der herkömmlichen Kugelkeilwellenverbindung verglichen werden.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Eingangsscheibe mit einer Kugelkeilwellenverbindung zur Verwendung in einem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe, in der Kugelkeilwellenverbindungen ausgebildet sind, um die Kugelkeilwellenverbindungsspalten zu bilden. Bei der vorliegenden Eingangsscheibe sind außer der Anzahl der Kugelkeilwellenverbindungsnuten die übrigen Elemente im Aufbau gleich mit denen der herkömmlichen Eingangsscheibe. Mit der vorliegenden Eingangsscheibe 1 sind in gleicher Weise wie in 3 gezeigt, zwei Kraftübertragungsrollen jeweils mit der Eingangsscheibe 1 an den linken und rechten Kontaktpunkten 3 und 3 derselben in Kontakt. Weiterhin ist die Anzahl der Keilwellenverbindungsnuten 4, die in der Innenwandfläche des Montageloches 2 der Eingangsscheibe 1 in regelmäßigen Abständen ausgebildet sind, "drei".
Daher ist, auch wenn die Eingangsscheibe aufgrund einer Preßkraft durch die Kraftübertragungsrollen verformt wird und dadurch von einer idealen Kreisform, wie durch eine durchgehende Linie in 1 gezeigt ist, in eine elliptische Form gebracht wird, die von Seite zu Seite lang ist, wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt, der Kugelkeilwellenverbindungsspalt, der mit der Phase der Eingangsscheibe überlappen kann, d.h. bei welcher der Innendurchmesser des Montageloches 2 am stärksten vermindert wird, nur der Kugelkeilwellenverbindungsspalt, der durch die obere Keilwellenverbindungsnut 4a gebildet wird.
2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Eingangsscheibe mit einer Kugelkeilwellenverbindung zur Verwendung in einem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe, in der Keilwellenverbindungsnuten ausgebildet sind, um die Kugelkeilwellenverbindungsspalten zu bilden. Bei der vorliegenden Eingangsscheibe sind in gleicher Weise, wie in 4 gezeigt, drei Kraftübertragungsrollen jeweils mit dem oberen, unteren linken und unteren rechten Kontaktpunkt 3 der Eingangsscheibe 1 in Kontakt. Weiterhin sind in der Innenwandfläche des Montageloches 2 der Eingangsscheibe 1 vier Keilwellenverbindungsnuten in einer solchen Weise ausgebildet, daß sie in regelmäßigen Abständen voneinander beabstandet sind. Wenn in dieser Ausführungsform die Eingangsscheibe aufgrund einer Preßkraft durch die Kraftübertragungsrollen verformt wird und dadurch von einer idealen Kreisform, wie durch eine durchgehende Linie in 2 gezeigt ist, in eine elliptische Form gebracht wird, die von Seite zu Seite lang ist, wie durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist, wird der Kugelkeilwellenverbindungsspalt, der mit der Phase der Eingangsscheibe 1 überlappen kann, d.h. dei dem der Innendurchmesser des Montageloches 2 am stärksten vermindert wird, nur der Kugeleilwellenverbindungsspalt, der durch die untere Keilwellenverbindungsnut 4a gebildet wird.
Bei den zuvor erläuterten Ausführungsformen wurde eine Kombination von zwei Kraftübertragungsrollen mit drei Keilwellenverbindungsnuten und die Kombination von drei Kraftübertragungsrollen mit vier Keilwellenverbindungsnuten beschrieben. Die technische Lehre ist jedoch nicht auf diese Kombinationen beschränkt. Wenn z.B. drei oder vier Kraftübertragungsrollen mit fünf Keilwellenverbindungsnuten kombiniert werden, ist es auch möglich, eine Kugelkeilwellenverbindung zur Verwendung in einem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe gemäß der technischen Lehre zu schaffen.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes. Übrigens, die vorliegende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Kugelkeilwellenverbindung 16a, die zwischen die Außenumfangsfläche einer rotierenden Welle, wie z.B. ein Rückhälftenabschnitt 15b einer Eingangswelle 15 oder dergleichen und der Innenumfangsfläche einer Eingangsscheibe 42 ausgebildet ist, im Aufbau verbessert wird, um dadurch zu ermöglichen, nicht nur ein Getriebedrehmoment sicher aufzunehmen, sondern auch die Lebensdauer des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes zu erhöhen. Die übrigen Bereiche der vorliegenden Ausführungsform sind im Aufbau und in der Arbeitsweise zu dem zuvor erläuterten herkömmlichen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe gleich. Daher wird eine doppelte Darstellung und Beschreibung derselben weggelassen oder hierbei vereinfacht, und die Beschreibung wird nachstehend hauptsächlich auf den charakteristischen Bereich der vorliegenden Ausführungsform gerichtet.
Um die Kugelkeilwellenverbindung 16a anzuordnen, ist eine innenumfangsflächenseitige Keilwellenverbindungsnut 28a in der Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 ausgebildet, währenddessen eine außenumfangsflächenseitige Keilwellenverbindungsnut 29a in der Außenumfangsfläche des Rückhälftenabschnitts 15b der Eingangswelle 15 ausgebildet ist. Die beiden Keilwellenverbindungsnuten 28a und 29a sind jeweils in einer solchen Weise ausgebildet, daß ihre jeweiligen beiden Innenflächen in Umfangsrichtung Seitenflächen-Bogenbereiche 35a und 35a schaffen, von denen jeder einen größeren Krümmungsradius R_35a, als der Krümmungsradius (D/2) einer Kugel 30 hat, wodurch die Kugelkeilwellenverbindung 16a gebildet wird. Andererseits sind die Nutbodenbereiche 36a der beiden Keilwellenverbindungsnuten 28a und 29a jeweils als Nutbodenbereich-Bogenflächen (Bodenbogenfläche) 37 ausgebildet, von denen jede einen kleineren Krümmungsradius R₃₇, als der Krümmungsradius der Wälzfläche der Kugel 30 hat. Daher hat jede der beiden Keilwellenverbindungsnuten 28a und 29a einen Abschnitt in Form eines gotischen Bogens.
Der Krümmungsradius R_35a jeder der Seitenflächen-Bogenbereiche 35a und 35a ist in dem Bereich von 52–57% (R_35a = (0,52 – 0,57)D) vom Außendurchmesser D der Kugel 30 festgelegt. Der Mittelpunkt des Krümmungsradius des Abschnitts der jeweiligen Seitenflächen-Bogenbereiche 35a und 35a wird so bestimmt, daß der Kontaktwinkel α zwischen den jeweiligen Seitenflächen-Bogenbereiche 35a und 35a und der Kugel 30 in dem Bereich von 30–60 Grad festgelegt werden kann. Andererseits ist der Krümmungsradius R₃₇ jeder der Nutbodenbereich-Bogenflächen 37 auf das 0,15-fache oder mehr des Außendurchmessers D der Kugel 30 festgelegt. Der Krümmungsradius R₃₇ jeder der Nutbodenbereich-Bogenflächen 37 ist jedoch auch auf weniger als 1/2 des Außendurchmessers D der Kugel 30 festgelegt (d.h., der Krümmungsradius R₃₇ ist festgelegt auf: 0,15 D ≤ R₃₇ < D/2).
Da, wie oben beschrieben, der Krümmungsradius R₃₇ jeder der Nutbodenbereich-Bogenflächen 37, die jeweils die Nutbodenbereiche der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 28a und der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29a bilden, auf das 0,15-fache oder mehr des Außendurchmessers D der Kugel 30 festgelegt ist, werden Spannungen nur schwer auf die Nutbodenbereiche 36a konzentriert. Daher wird aufgrund einer Preßkraft, die von der Kugel 30 auf die jeweiligen Innenflächen der innenumfangsflächenseitigen Keilnut 28a und der außenumfangsflächenseitigen Keilnut 29a aufgebracht wird, insbesondere aufgrund der Preßkraft, die auf die jeweiligen Seitenflächen-Bogenbereiche 35a und 35a der Keilwellenverbindungsnuten 28a und 29a aufgebracht wird, eine Schädigung, wie z.B. ein Riß od. dgl., nur schwierig in den Nutbodenbereichen 36a unabhängig von den Zugspannungen auftreten, die auf die Nutbodenbereiche 36a der Keilwellenverbindungsnuten 28a und 29a aufgebracht werden.
Ferner werden, nachdem die Nutbodenbereiche 36a wärmebehandelt sind, die wärmebehandelten abnormen Schichten der Oberflächen der Nutbodenbereiche 36a von diesen entfernt. Das heißt, die Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 und die Außenumfangsfläche des Rückhälftenabschnitts 15b werden zum Härten wärmebehandelt, um die Lebensdauer derselben zu steigern. Durch die Ausführung der Wärmebehandlung werden wärmebehandelte abnorme Schichten jeweils in dem Oberflächenbereich der Innenumfangsfläche der Eingangsscheibe 42 und in dem Oberflächenbereich der Außenumfangsfläche des Rückhälftenabschnitts 15b erzeugt. Wenn solche abnormen wärmebehandelten Schichten in den Oberflächenbereichen der Nutbodenbereiche 36a vorhanden sind, auf die eine große Kraft während des Betriebes des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes aufgebracht wird, tritt leicht eine Schädigung, wie z.B. ein Riß od. dgl. in den Nutbodenbereichen 36a auf. Da andererseits entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die abnormen wärmebehandelten Schichten von den Oberflächenbe reichen der Nutbodenbereiche 36a entfernt werden, kann das Auftreten einer solchen Schädigung verhindert werden.
In Tabelle 1 sind die Ergebnisse eines Haltbarkeitstests gezeigt, die ausgeführt wurden, um zu erläutern, welche Einflüsse der Größe des Krümmungsradius R₃₇ des Abschnitts der Nutbodenbereich-Bogenfläche 37 und das Vorhandensein oder die Abwesenheit von abnormen wärmebehandelten Schichten auf die Lebensdauer des Kugelkeilwellenverbindungsbereiches des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes haben. In diesem Haltbarkeitstest wurde der Außendurchmesser der Kugel, der Kugelkeilwellenverbindung auf 5,5 mm festgelegt. Daher ist 15% des Außendurchmessers der Kugel gleich 0,825 mm. Die übrigen Bedingungen außer dem Krümmungsradius R₃₇ des Abschnitts der Nutbodenbereich-Bogenfläche 37 und das Vorhandensein oder die Abwesenheit der abnormen wärmebehandelten Schichten waren über alle Testfälle gleich.
Tabelle 1
Wie klar aus Tabelle 1 zu sehen ist, welche die Ergebnisse des Haltbarkeitstests zeigt, kann, wenn der Krümmungsradius R₃₇ des Abschnitts der Nutbodenbereich-Bogenfläche 37 auf mehr oder gleich 15% des Außendurchmessers D der Kugel 30 festgelegt ist und die abnormen wärmebehandelten Schichten von den Oberflächenbereichen der Nutbodenbereiche 36a entfernt werden, die Lebensdauer des Bereiches der Kugelkeilwellenverbindung 16a erhöht werden.
Ferner sind in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 28a jeweils Innenumfangsfläche-Fasen 31 und 31 ausgebildet, und in gleicher Weise sind in den jeweiligen Öffnungskanten der beiden Enden in Umfangsrichtung der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29a jeweils Außenumfangsfläche-Fasen 32a und 32a ausgebildet. Insbesondere sind in dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe die Außenumfangsfläche-Fasen 32a und 32a kleiner ausgebildet, als die Innenumfangsfläche-Fasen 31 und 31.
Durch eine Größe, die dem Grad entspricht, mit dem die Außenumfangsfläche-Fasen 32a und 32a kleiner ausgebildet sind als die Innenumfangsfläche-Fasen 31 und 31, ist es möglich, eine Länge L_29a sicher auszubilden, welche die Länge in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Kontaktfläche der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29a ist. Das heißt, im Fall des zuvor beschriebenen herkömmlichen Aufbaus, wie in 12 gezeigt ist, ist die Länge L₂₉ in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Kontaktfläche der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29 kleiner als die Länge L₂₈ in Umfangsrichtung des Abschnitts der effektiven Kontaktfläche der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 28 (d.h. L₂₉ < L₂₈). Andererseits kann entsprechend der Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, die Länge L_29a in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Kontaktfläche der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29a gleich der Länge L_28a in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Kontaktfläche der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 28a ausgebildet werden (L_29a = L_28a).
Da die Länge L_29a in Umfangsrichtung des Abschnitts der wirksamen Kontaktfläche der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29a in der oben erläuterten Art und Weise sicher ausgebildet werden kann, besteht auch wenn zum Absichern des Kontaktwinkels α zwischen der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29a und der Kugel 30 die Wälzfläche der Kugel 30 mit dem Bereich nahe zur Öffnung der Seitenflächenbereich-Bogenfläche 35a, welche die außenumfangsflächenseitige Keilwellenverbindungsnut 29a bildet, um dadurch die notwendige Größe der Kontaktellipse des Kontaktbereiches zwischen der Seitenflächenbereich-Bogenfläche 35a und der Wälzfläche der Kugel 30 abzusichern, keine Gefahr, daß die vorhandene Kontaktellipse die zuvor erläuterte Außenumfangsfläche-Fase 32a erreicht. Das heißt, es ist möglich, sicher die Möglichkeit zu verhindern, daß die vorhandene Kontaktellipse die zuvor erläuterte Außenumfangsfläche-Fase 32a erreicht, um dadurch eine Kantenbelastung auf die Wälzfläche der Kugel 30 aufzubringen. Dadurch kann der zuvor erläuterte Kontaktwinkel und die Größe der Kontaktellipse sicher ausgebildet werden, und es ist möglich, die Wälzlebensdauer zwischen der Seitenflächenbereich-Bogenfläche 35a und der Wälzfläche der Kugel 30 abzusichern. Weiterhin kann die Wälzlebensdauer zwischen der Seitenflächenbereich-Bogenfläche 35a, welche die Innenfläche der innenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 28a und die Wälzfläche der Kugel 30 bildet, auch in gleicher Weise bezüglich der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29a gewährleistet werden.
Übrigens, währenddessen das stromabseitigen Ende des Ölzuführverzweigungsdurchlasses 34 in den Nutbodenbereich 36a der außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnut 29a geöffnet ist, ist der Innendurchmesser D₃₄ der Öffnung im wesentlichen gleich zur Größenordnung des Krümmungsradius R₃₇ des Abschnitts der Nutbodenbereich-Bogenfläche 37, die den Nutbodenbereich 36a bildet, festgelegt (D₃₄ = R₃₇). Weiterhin gibt es keine spezielle Grenze für ein Verfahren zur Bildung der beiden innen- und außenflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28a und 29a, aber als ein Beispiel kann ein Verfahren angenommen werden, bei dem die allgemeinen Formen der zu bildenden Nuten unter Verwendung eines Schneidvorganges, wie z.B. ein Räumvorgang od, dgl. oder durch Verwendung einer plastischen Bearbeitung, wie z.B. Stauchen od. dgl. gebildet werden, wobei die so ausgebildeten allgemeinen Formen dann wärmebehandelt werden und danach einem Schleifvorgang oder einem Schneidvorgang auf den wärmebehandelten Formen ausgeführt wird.
Bei der Ausführung des Schleifvorganges wird ein formgebender Schleifstein verwendet, der eine Form hat, die mit den Abschnittsformen der innen- und außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28a und 29a übereinstimmen. Weiterhin kann durch Herausziehen eines Räumwerkzeuges nach Abschluß der Wärmebehandlung die innen- und außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28a und 29a feinbearbeitet werden. Die Verwendung eines solchen harten Räumwerkzeugs kann die Bearbeitungskosten der beiden innen- und außenumfangsflächenseitigen Keilwellenverbindungsnuten 28a und 29a vermindern.
Wie zuvor beschrieben, kann mit der Verwendung einer Keilwellenverbindungsnut zur Verwendung in einem stufenlos verstellbaren Toroidbetriebe, auch wenn die Eingangsscheibe aufgrund der Preßkraft verformt wird, die auf die Kraftrollen aufgebracht wird, die Anzahl der Kugelkeilverbindungsspalten, in den die größten Belastungen auf die Linien der Kugeln aufgebracht werden, vermindert werden, verglichen mit der herkömmlichen Kugelkeilwellenverbindung. Dadurch wird es möglich, den Übertragungswirkungsgrad des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes auf einem hohen Pegel zu halten. Da es auch für die Kugeln schwierig ist, Eindrücke auf den Keilwellenverbindungsnuten zu erzeugen und auch die Keilwellenverbindungsnuten aufzurollen, kann das Bruchverhältnis der Kugelkeilwellenverbindung vermindert werden.
Da ferner bei der Kugelkeilwellenverbindung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes die Belastungen, die auf die jeweiligen Keilwellenverbindungsnuten aufzubringen sind, ausgeglichen werden können, kann nicht nur die Anzahl der Kugelkeilwellenverbindungsspalten vermindert werden, sondern auch die Anzahl der Kugeln, die innerhalb jedes Kugelkeilwellenverbindungsspaltes anzuordnen sind, kann vermindert werden. Aufgrund dessen kann das gesamte stufenlos verstellbare Toroidgetriebe in der Größe und im Gewicht vermindert werden, und gleichzeitig können die Kosten, die zur Herstellung und Wartung der Kugelkeilwellenverbindung und somit des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes notwendig sind, ebenfalls vermindert werden.
Da ferner die vorliegenden Ausführungsformen den zuvor erläuterten Aufbau und die zuvor erläuterte Betriebsweise haben, kann ein hochleistungsfähiges stufenlos verstellbares Toroidgetriebe realisiert werden, das nicht nur ein Übertragungsdrehmoment absichern kann, sondern auch die Lebensdauer desselben erhöhen kann.

Claims

Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe, mit: einer Eingangswelle, einer Eingangsscheibe, die auf der Eingangswelle gelagert ist; einer Ausgangsscheibe, einer Anzahl von Kraftübertragungsrollen, die zwischen der Eingangsscheibe und der Ausgangsscheibe angeordnet sind; einer Kugelkeilwellenverbindung mit Keilwellenverbindungsnuten, die jeweils paarweise gegenüberliegend auf der Eingangswelle und der Eingangsscheibe ausgebildet sind, wobei die Paare der Keilwellenverbindungsnuten eine Anzahl von Keilwellenverbindungsbereichen mit darin aufgenommenen Kugeln bilden, zum Lagern der Eingangsscheibe auf der Eingangswelle, wobei die Eingangsscheibe frei in einer Axialrichtung der Eingangswelle verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Keilwellenverbindungsbereiche unterschiedlich von einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl der Kraftübertragungsrollen ist.
Stufenlos verstellbares Toroidgetriebenach dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Keilwellenverbindungsnuten (28a) jeweils zwei Seitenflächen-Bogenbereiche (35a) aufweisen, wobei jeder der Seitenfläche-Bogenbereiche (35a) einen größeren Krümmungsradius (R35a) aufweist als der Krümmungsradius (D/2) der Wälzflächen der Kugeln (30), und eine Bodenbogenfläche (37) auf einem Bodenbereich (36a) der ersten Keilwellenverbindungsnut (28a) ausgebildet ist, wobei die Bodenbogenfläche (37) einen Krümmungsradius (R37) aufweist, der kleiner als der Krümmungsradius (D/2) der Wälzfläche der Kugel (30) und größer oder gleich dem 0,15 fachen eines Außendurchmessers (D) der Kugel (30) ist und wobei nach einer Härtungs-Wärmebehandlung eine abnormale, wärmebehandelte Schicht von dem Bodenbereich (36a) der ersten Keilwellenverbindungsnut (28a) entfernt ist.
Toroidgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (R35a) der Seitenfläche-Bogenbereiche (35a) in einem Bereich von 52–57% des Außendurchmessers (D) der Kugel (30) festgelegt ist.
Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umfangslänge (L_29a) der zweiten Keilwellenverbindungsnut (29a) gleich einer Umfangslänge (L_28a) der ersten Keilwellenverbindungsnut (28a) ist.
Toroidgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Keilwellenverbindungsnut (29a) an beiden Enden in Umfangsrichtung Fasen (32a) aufweist, und die erste Keilwellenverbindungsnut (28a) an beiden Enden in Umfangsrichtung Fasen (31) aufweist, wobei die Fasen (32a) der zweiten Keilwellenverbindungsnut (29a) kleiner als die Fasen (31) der ersten Keilwellenverbindungsnut (28a) sind.