DE19931087C2 - Nockenscheibe für ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe und Verfahren zur Herstellung derselbigen - Google Patents
Nockenscheibe für ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe und Verfahren zur Herstellung derselbigenInfo
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Abstract
Es ist eine Nockenscheibe (4) für die Verwendung in einem belastenden Nockenmechanismus (6) eines kontinuierlich variablen Toroidgetriebes offenbart, mit einem ersten vorspringenden Abschnitt (12), einem zweiten vorspringenden Abschnitt (13), einem Flanschabschnitt (14), einer Nockenfläche (15), einer Lager-Kugellaufrille (17) und einem Eckenabschnitt (19). Die Nockenscheibe (4) besitzt Metallfließabschnitte (metal flows) (J4) entlang der Nockenfläche (15), Metallfließabschnitte (J4) entlang der Oberfläche der Kugellaufrille (17) und Metallfließabschnitte (J4) entlang der Oberfläche des Eckenabschnitts (19). Um die Nockenscheibe (4) herzustellen, wird Material in eine vorbestimmte Form gebracht oder gestaltet, und zwar vermittels eines ersten Schmiedeschrittes unter Verwendung einer ersten Preßplatteneinheit, eines zweiten Schmiedeschrittes unter Verwendung einer zweiten Preßplatteneinheit, eines dritten Schmiedeschrittes unter Verwendung einer dritten Preßplatteneinheit und eines Fertigstellungsschrittes usw. Die Metallfließabschnitte (J4) werden auch in diesen Schritten ausgebildet.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenscheibe für
ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruches 1, welches als ein Getriebe
eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Automobils, ver
wendet wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung der
Nockenscheibe.
In herkömmlicher Weise wird ein Stufengetriebe, welches
Geschwindigkeitsänderungsgänge umfaßt, als ein Getriebe ei
nes Automobils verwendet. Dieser Typ eines Getriebes
besitzt eine Vielzahl von Zahnrädern. Die Kombination der
Zahnräder wird geändert, um das Drehmoment von einer Ein
gangswelle auf eine Ausgangswelle mit einem gewünschten
Übersetzungsverhältnis zu übertragen. Bei dem herkömmlichen
Getriebe wird das Drehmoment Stufe um Stufe geändert, wenn
die Geschwindigkeit oder Drehzahl geändert wird. Somit ist
das herkömmliche Getriebe insofern nachteilig als der Ener
gieübertragungswirkungsgrad niedrig ist und eine Vibration
auftritt, wenn die Geschwindigkeit oder Drehzahl geändert
wird. Um diese Nachteile zu überwinden, wurde in den letz
ten Jahren ein kontinuierlich variables Getriebe in der
Praxis verwendet. Bei dem kontinuierlich variablen Getriebe
tritt keine Vibration auf, wenn die Geschwindigkeit oder
Drehzahl geändert wird. Da zusätzlich der Energieübertragungswirkungsgrad
höher ist als derjenige des
zuvor erwähnten herkömmlichen Getriebes, wird der Brenn
stoffwirkungsgrad der Maschine verbessert.
Als ein Beispiel für kontinuierlich variable Getriebe wurde
in herkömmlicher Weise ein kontinuierlich variables Toroid
getriebe 120 vorgeschlagen, wie es in Fig. 14 gezeigt ist.
Dieser Typ eines Getriebes umfaßt eine Eingangsscheibe 102,
eine Ausgangsscheibe 103a, Antriebsscheiben 103b, die dreh
mäßig in Berührung mit den Scheiben 102 und 103a stehen,
einen belastenden Nockenmechanismus 106 usw. Die Eingangs
scheibe 102 wird in Zuordnung zu der Eingangswelle 101 in
Drehung versetzt. Die Eingangswelle 101 ist mit einer An
triebswelle 122 verbunden, die durch eine Maschine in Dre
hung versetzt wird, welche als eine Antriebsquelle dient.
Die Ausgangsscheibe 103a wird in Zuordnung zu der Ausgangs
welle (nicht gezeigt) in Drehung versetzt. Der belastende
Nockenmechanismus 106 drückt die Eingangsscheibe 102 und
die Ausgangsscheibe 103a in solche Richtungen, daß die
Scheiben näher zueinander gelangen.
Ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe mit einem ein
zelnen Hohlraum umfaßt ein Paar von Eingangsscheiben 102
und eine Ausgangsscheibe 103a. Ein kontinuierlich variables
Toroidgetriebe mit Doppelhohlräumen umfaßt zwei Paare von
Eingangsscheiben 102 und Ausgangsscheiben 103a. Fig. 14
zeigt einen Teil eines kontinuierlich variablen Doppelhohl
raum-Toroidgetriebes 120. Das Getriebe 120 besitzt einen
ersten Hohlraum 108, der eine erste Eingangs- und Ausgangs
scheibe 102 und 103a und Antriebsscheiben 103b enthält, und
es weist einen zweiten Hohlraum auf, der zweite Eingangs-
und Ausgangsscheiben und Antriebsscheiben (nicht gezeigt)
enthält. Der belastende Nockenmechanismus 106 ist bei
spielsweise auf der Seite einer Energiequelle vorgesehen,
um die Eingangsscheibe 102 des ersten Hohlraums 108 anzu
treiben. Der belastende Nockenmechanismus 106 besitzt eine
Nockenscheibe
104 und eine Rolle 105, die als Drückeinrichtung
dient. Die Nockenscheibe 104 ist drehbar durch eine Ein
gangswelle 101 über eine Kugel 125 gehaltert. Die Rolle 105
ist zwischen der Nockenscheibe 104 und der Eingangsscheibe
102 um eine Achse M1 drehbar, welche eine Achse P1 der Ein
gangswelle 101 kreuzt. Die Eingangsscheibe 102 wird gegen
die Ausgangsscheibe 103a über die Rolle 105 gedrückt.
Die Nockenscheibe 104, die in Fig. 14 gezeigt ist, weist
zusammenhängend einen ersten vorspringenden Abschnitt 112,
einen zweiten vorspringenden Abschnitt 113, einen Flansch
abschnitt 114 und eine Nockenfläche 115 auf. Der erste und
der zweite vorspringende Abschnitt 112 und 113 ragen von
einem zentralen Abschnitt der Scheibe 104 in beiden axialen
Richtungen der Scheibe 104 vor. Die Dicke des Flanschab
schnitts 114 nimmt allmählich von dem ersten vorspringenden
Abschnitt 112 zu dem peripheren Abschnitt hin ab. Die Rolle
105 wird in Berührung mit der Nockenfläche 115 gebracht. In
dem zentralen Abschnitt der Nockenscheibe 104 ist eine Ein
paßöffnung 116 ausgebildet, durch die die Eingangswelle 101
eingeschoben ist. Eine durchgehende Kugellauffläche 117 ist
in dem gesamten Innenumfang der Einpaßöffnung 116 ausgebil
det. Eine durchgehende Kugellauffläche 118 ist in dem
gesamten Außenumfang der inneren Welle 101 ausgebildet. Die
Kugellaufflächen 117 und 118 besitzen bogenförmig gestal
tete Querschnitte entsprechend dem Außendurchmesser der
Kugel 125.
Eine Linie N1, welche die Böden 117a und 118a der Kugellauf
flächen 117 und 118 verbindet, ist in bezug auf die Achse
P1 der Eingangswelle 101 geneigt. Wenn die erste Eingangs
scheibe 102 durch die Rolle 105 in Richtung zu der ersten
Ausgangsscheibe 103a hin gedrückt wird, wird die Gegenkraft
auf die Eingangswelle 101 über die Kugel 125 aufgebracht,
wodurch die Eingangswelle 101 zu der Antriebsquelle
gedrückt wird. Als ein Ergebnis wird die zweite
Eingangsscheibe (nicht gezeigt) zu der zweiten Ausgangs
scheibe hin gedrückt. Die Eingangswelle 101 und die
Nockenscheibe 104 sind zueinander über die Kugel 125
drehbar, welche drehbar zwischen den Kugellaufflächen 117
und 118 gehalten ist.
Die Nockenscheibe 104 umfaßt Zähne 112a, die einstückig mit
einem Endabschnitt des ersten vorspringenden Abschnitts 112
ausgebildet sind. Die Zähne 112a kämmen mit den Zähnen
122a, die in der Antriebswelle 122 ausgebildet sind, so daß
die Nockenscheibe 104 zusammen mit der Antriebswelle 122 in
Drehung versetzt wird. Mit anderen Worten wird die Drehung
der Antriebswelle 122 über die Zähne 112a und 122a auf die
Nockenscheibe 104 übertragen. Als ein Ergebnis werden die
erste Eingangsscheibe 102 und die zweite Eingangsscheibe in
Drehung versetzt. Die Drehung der ersten Eingangsscheibe
102 wird zu der ersten Ausgangsscheibe 103a über die erste
Antriebsscheibe 102b übertragen. Die Drehung der zweiten
Eingangsscheibe wird auf die zweite Ausgangsscheibe über
die zweite Antriebsscheibe übertragen. Als ein Ergebnis
wird die Ausgangsachse in Drehung versetzt.
Das kontinuierlich variable Toroidgetriebe 120 kann ein hö
heres Drehmoment übertragen als das herkömmliche kontinu
ierlich variable Riemengetriebe, welches oben beschrieben
wurde. Jedoch wirken beträchtliche Druckspannungen und
Zugspannungen auf die Nockenscheibe 104. Genauer gesagt,
wenn die Eingangsscheibe 102 zu der Ausgangsscheibe 103a
über die Rolle 105 gedrückt wird, wirken sehr viel größere
Druckspannungen und Zugspannungen auf die Nockenscheibe
104, verglichen mit dem Fall eines allgemeinen mechanischen
Gliedes, auf welches eine Spannung wiederholt ausgeübt
wird, wie beispielsweise ein Zahnrad oder ein Lager.
Speziell in Zonen, die von strichpunktierten Linien H1 in
Fig. 14 umschlossen sind, wirken beträchtliche Druck
spannungen auf die Nockenfläche 115 und die Kugellauffläche
oder Kugellaufrille 117. Ferner ist der Außenumfang des
Flanschabschnitts der Nockenscheibe 104 von der Eingangs
scheibe 102 weg durch die Gegenkraft, die auf die Nocken
scheibe 104 aufgebracht wird, wenn die Rolle 105 die Ein
gangsscheibe 105 zu der Ausgangsscheibe 103a hin drückt,
verbogen oder verwunden. Aus diesem Grund wirkt eine große
Zugspannung auf eine Zone, die von einer strichpunktierten
Linie H2 in Fig. 14 eingeschlossen wird, das heißt auf
einen Eckenabschnitt 119, in dem der zweite vorspringende
Abschnitt 113 die Nockenfläche 115 schneidet. In den Zähnen
112a, die mit den Zähnen 122a der Antriebswelle 122 kämmen,
wirkt eine große Druckspannung auf den oberen Endabschnitt
der Zähne 112a, der von einer strichpunktierten Linie H3 in
Fig. 14 umschlossen ist. Eine große Zugspannung wirkt auch
auf einen Wurzelabschnitt der Zähne 112a, der von einer
strichpunktierten Linie H4 umschlossen ist.
In herkömmlicher Weise wird bei einem Verfahren zur Her
stellung der Nockenscheibe 104, die oben beschrieben wurde,
ein festes Material 126, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist,
oder ein hohles Material schneidbearbeitet. Das Material
126 wird in eine Säule, beispielsweise durch Walzen, ge
formt. Bei einem anderen Verfahren wird das Material in
eine Form gebracht, die der Nockenscheibe 104 angenähert
ist, und zwar durch Schmieden, und wird dann einem Endbear
beitungsprozeß, wie beispielsweise Schleifen, unterworfen.
Bei dem Herstellungsverfahren für die Nockenscheibe 104 ist
durch einen Schneidprozeß des Materials die Produktionsaus
beute oder der Produktionsgewinn sehr niedrig und es bedarf
einer beträchtlichen Zeitdauer für den Prozeß. Als ein Er
gebnis nehmen die Produktionskosten zu.
Das Material 126, welches durch die Schritte gemäß einem
Schmelzen, Gießen und Walzen gestaltet worden ist, kann re
lativ viele Fremdstoffe in einem Abschnitt 126a enthalten,
und zwar im Bereich von 30% oder weniger des Durchmessers
des Materials vom Zentrum aus. Ferner besitzt das Material
126, welches einer plastischen Bearbeitung, wie beispiels
weise Walzen, unterworfen wurde, Metallfließabschnitte G,
die entlang der Achse I des Materials 126 ausgebildet wer
den. Ein Metallfließabschnitt bedeutet eine Linie einer
Struktur oder eines Gefüges, welches in dem Metall ausge
bildet wird, wenn Kristallkörner in einer Richtung ausge
richtet werden, und zwar während des Prozesses der plasti
schen Bearbeitung des Metallgefüges. Der Metallfließ
abschnitt wird auch als Flußlinie bezeichnet. Das Gefüge,
welches durch eine bevorzugte Orientierung der Kristallkör
ner erhalten wird, wird als Deformationsgefüge oder Faser
gefüge bezeichnet. Ein solches Gefüge besitzt eine Aniso
tropie und unterschiedliche mechanische Eigenschaften, die
von den Richtungen abhängen.
Wenn das Material 126 mit den Metallfließabschnitten G, wie
dies in Fig. 15 gezeigt ist, durch Schneiden bearbeitet
wird, wodurch dann die Nockenscheibe 104 hergestellt wird,
wie sie in Fig. 16 gezeigt ist, bilden sich Metallfließab
schnitte G1 entlang einer Achse 11 der Nockenscheibe 104
aus. In diesem Fall werden die Metallfließabschnitte G1
durch die Nockenfläche 115, die Oberfläche des Eckenab
schnitts 119, die Oberfläche der Kugellauffläche oder
Kugellaufrille 117 usw. unterbrochen und es werden sog.
End-Flußabschnitte E ausgebildet. Der Winkel θ10 zwischen
der Nockenfläche 115 und den Metallfließabschnitten G1 ist
beispielsweise 90°. Der Winkel θ11 zwischen der Tangente
des Kugellauffläche oder der Kugellaufrille 117 und dem
Metallfließabschnitt G1 liegt beispielsweise bei
30° oder mehr. Darüber hinaus kann der zentrale Abschnitt
126a des Materials 126, welches eine relativ große Menge an
Fremdstoffen enthält, an der Oberfläche der Rollenlauf
fläche 117 freiliegen.
Somit können in der Nockenscheibe 104, die hauptsächlich
durch einen Schneidbearbeitungsprozeß hergestellt wird,
eine große Menge an Fremdstoffen enthalten sein oder es
können End-Fließabschnitte E in der Nockenfläche 115 und
den Oberflächen der Kugellaufrille 117 und dem Eckenab
schnitt 119 vorhanden sein, auf die eine Spannung ausgeübt
wird. In diesem Fall neigt die Nockenscheibe 104 dazu, ent
lang den Metallfließabschnitten G1 zu brechen. Dies führt
zu einer Reduzierung in der Lebensdauer der Nockenscheibe
104 und auch des kontinuierlich variablen Toroidgetriebes,
welches die Nockenscheibe 104 enthält.
Andererseits kann das Material (Werkstück) 126 zuerst in
eine Form gebracht werden, die der Nockenscheibe 104 ange
nähert ist, und zwar durch Gesenkschmieden und dann unter
werfen eines Schneidprozesses. Da bei diesem Verfahren
lediglich eine Gesenkform verwendet wird, können die
Metallfließabschnitte nicht entlang der Nockenoberfläche
115 oder den Oberflächen des Eckenabschnitts 119 und der
Kugellaufrille 117 ausgebildet werden. Als ein Ergebnis
werden End-Fließabschnitte an diesen Flächen ausgebildet.
Darüber hinaus kann der zentrale Abschnitt 126a des Mate
rials 126, der eine relativ große Menge an Fremdstoffen
enthält, an der Nockenfläche 115 und den Oberflächen des
Eckenabschnitts 119 und der Kugellaufrille 117 freigelegt
sein. Daher neigt diese Nockenfläche 104, welche durch die
ses Verfahren hergestellt wurde, auch dazu, eine kurze
Lebensdauer zu haben. Darüber hinaus gelangt gemäß diesem
Verfahren das beim Schmieden verwendete Gesenk in Berührung
mit dem Werkstück, und zwar für eine längere Zeitperiode.
Da aus diesem Grund das Gesenk durch die hohe Hitze beein
flußt wird, die während des Schmiedeprozesses erzeugt wird,
wird die Oberflächenhärte des Gesenkes abgesenkt und die
Lebensdauer des Gesenkes neigt dazu, verkürzt zu werden.
Ferner weist das herkömmliche Gesenk in dem Fall, bei dem
das Werkstück (Material 126) in eine Form gebracht wird,
die annähernd der Nockenscheibe 104 entspricht, und zwar
mit Hilfe eines Schmiedevorgangs, keine Konstruktion zum
Halten des Werkstückes auf. Daher kann das Werkstück leicht
vom Zentrum des Gesenkes verschoben oder versetzt werden,
mit dem Ergebnis, daß die Werkstückgenauigkeit abgesenkt
werden kann.
Wenn das Gesenkschmieden mit einer Gesenkform durchgeführt
wird, kann wahrscheinlich ein Materialmangel, ein Formgrat
oder Schmiedegrat in einer Ecke innerhalb des Gesenks auf
treten. Es ist daher schwierig, das Material in eine
gewünschte Form zu gestalten. Um das Material 126 in eine
Form zu gestalten, die der Nockenscheibe 104 angenähert
ist, und zwar in einem Schmiedeprozeß, ist ein hoher Druck
erforderlich. Wenn jedoch ein übermäßiger Druck aufgebracht
wird, kann das Gesenk zerstört werden. Um ferner den Rand
zum Schneiden des Werkstücks in einem Schneidprozeß nach
dem Schmiedeprozeß zu reduzieren, ist es erforderlich, den
Verschleiß des Gesenks zu reduzieren. Somit kann bei dem
Verfahren, bei dem zuerst das Material in eine Form ge
bracht wird, die der Nockenscheibe 104 angenähert ist, und
zwar durch einen Gesenkschmiedeprozeß, und dann das Mate
rial einem Schneidprozeß unterworfen wird, die Lebensdauer
des Gesenks reduziert werden und die Produktionskasten kön
nen erhöht werden.
Bei dem kontinuierlich variablen Doppelhohlraum-Halb-
Toroidgetriebe 120, welches oben beschrieben wurde, kann
dann, wenn das Transmissionsdrehmoment des ersten Hohlraums
108 und das Transmissionsdrehmoment des zweiten Hohlraumes
verschieden sind, die Gleichzeitigkeit bei der Änderung der
Drehzahl oder der Geschwindigkeit der zwei Hohlräume nach
teilig beeinflußt werden. Wenn zusätzlich die Transmis
sionsdrehmomente der Hohlräume verschieden sind, muß einer
der Hohlräume ein Drehmoment übertragen, welches größer ist
als der Konstruktionswert. In diesem Fall tritt ein Schlupf
an den Berührungsflächen zwischen der Antriebsscheibe 103b
und den Scheiben 102 und 103a auf. Aus diesen Gründen ist
es wünschenswert, daß die Transmissionsdrehmomente des er
sten Hohlraumes 108 und des zweiten Hohlraumes soweit wie
möglich gleich sind.
Die durch das herkömmliche Verfahren, welches oben be
schrieben wurde, hergestellte Nockenscheibe 104 besitzt
End-Fließabschnitte an der Oberfläche der Kugellaufrille
117. Wenn daher die Kugel 125 gedreht wird, während sie in
Berührung mit der Oberfläche der Kugellaufrille 117 mit ei
nem hohen Druck steht, kann ein Abplatzen an der Oberfläche
det Kugellaufrille 117 leicht auftreten. Wenn das Abplatzen
oder Abblättern auftritt, erhöht sich die Reibung zwischen
der Kugel 125 und der Kugellaufrille 117. Wenn die Reibung
zwischen der Kugel 125 und der Kugellaufrille 117 erhöht
wird, neigt die erste Eingangsscheibe 102 dazu, sich zusam
men mit der Nockenscheibe 104 zu drehen. Als ein Ergebnis
werden die Transmissionsdrehmomente des ersten Hohlraumes
108 und des zweiten Hohlraumes verschieden, was aus dem
oben erläuterten Grund nicht zu bevorzugen ist.
DE 196 44 967 C2 offenbart eine Antriebsscheibe, die durch
Druckschmieden und sich anschließendem Gesenkschmieden und
Schleifen aus einem zylindrischen Rohling hergestellt wird.
Vor dem Druckschmieden wird der zylinderförmige Rohling
derart erhitzt, daß die Oberfläche mit einer dünnen,
gleichmäßigen und aufgekohlten oder karbonitrierten Schicht
überdeckt wird. Ebenso wird nach dem Gesenkschmieden die
ausgeformte Antriebsscheibe zum Abhärten auf ca. 850-890°C
erhitzt und anschließend abgeschreckt. Die so erhaltene
Antriebssscheibe weist einen Verlauf von Metallfließ
abschnitten auf, der sich axial entlang der äußeren
Umfangsoberfläche der Antriebsscheibe ohne Unterbrechung
radial nach innen entlang der kugelaufnehmenden Seitenwand
erstreckt.
Ähnlich wird die Ein-/Ausgangsscheibe gemäß JP 9-126 289 A
hergestellt. Auch hier verlaufen die Metallfließabschnitte
im Inneren der Ein-/Ausgangsscheibe axial entlang der äuße
ren Umfangsoberfläche. Sofern die Ein-/Ausgangsscheiben
gemäß der DE 196 44 967 A1 und JP 9-126 289 A Kugellauf
rillen umfassen, sind die Metallfließabschnitte an den
Oberflächen der Kugellaufrillen derart ausgebildet, daß sie
entweder senkrecht oder in einem spitzen Winkel zu der
Oberfläche enden. Daraus resultiert wiederum der oben
genannte Nachteil des Abplatzens an der Oberfläche der
Kugellaufrille.
Die in der DE 198 19 385 A1 gezeigte Nockenscheibe inner
halb eines Automatikgetriebes weist zwar ebenso Kugel
laufrillen auf. Jedoch werden zu dem Verlauf der Metall
fließabschnitte an der Oberfläche der Kugellaufrillen keine
weiteren Angaben gemacht.
Ferner wirken in den in den Fig. 14 und 16 dargestellten
Zähnen 112a, wie dies oben beschrieben wurde, beträchtliche
Druckspannungen an dem Endabschnitt und beträchtliche
Zugspannungen auf den Wurzelabschnitt. Daher neigen die
Zähne 112a dazu, entlang der Metallfließabschnitte zu
brechen, was zu einer Reduzierung in der Lebensdauer der
Nockenscheibe 104 führt.
Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Nockenscheibe für ein kontinuierlich variables Toroid
getriebe zu schaffen, die eine lange Lebensdauer insbeson
dere im Bereich der Kugellaufrillen und Nockenflächen
besitzt und mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Herstellung einer derartigen Nockenscheibe
zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig durch die Merkmale
des Anspruches 1 und verfahrensseitig durch die Merkmale
des Anspruches 5 gelöst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Nockenscheibe
für die Verwendung in einem kontinuierlich variablen
Toroidgetriebe mit einer Eingangsscheibe und einer Aus
gangsscheibe, die an einer Eingangswelle angebracht sind
und einem Drückteil, welches in Berührung mit der Eingangs
scheibe oder der Ausgangsscheibe steht, um die Eingangs-
und Ausgangsscheibe in einer Richtung zu drücken oder zu
pressen, in der die Eingangs- und Ausgangsscheibe dichter
zueinandergelangen, zur Verfügung gestellt. Die Nocken
scheibe weist folgendes auf:
eine Nockenfläche, die in Berührung mit dem Drückteil steht, um das Drückteil gegen die Eingangsscheibe oder die Ausgangsscheibe zu drücken und erste und zweite vorsprin gende Abschnitte, die in einer Richtung entlang einer Achse der Nockenscheibe in einem zentralen Abschnitt derselben bzw. in eine entgegengesetzte Richtung vorspringen.
eine Nockenfläche, die in Berührung mit dem Drückteil steht, um das Drückteil gegen die Eingangsscheibe oder die Ausgangsscheibe zu drücken und erste und zweite vorsprin gende Abschnitte, die in einer Richtung entlang einer Achse der Nockenscheibe in einem zentralen Abschnitt derselben bzw. in eine entgegengesetzte Richtung vorspringen.
Des weiteren weist die Nockenscheibe einen Flanschabschnitt
auf, der sich in radialen Richtungen der Nockenscheibe von
dem ersten vorspringenden Abschnitt erstreckt und der die
Nockenfläche besitzt, auf der vorspringende Abschnitte und
Ausnehmungsabschnitte abwechselnd in einer Umfangsrichtung
angeordnet sind. Weiterhin umfaßt die Nockenscheibe ein
Paßloch, welches sich durch den ersten vorspringenden Abschnitt
und den zweiten vorspringenden Abschnitt entlang
der Achse der Nockenscheibe erstreckt und eine Kugel
laufrille, die in einer inneren Umfangsfläche des Paßloches
ausgebildet ist, mit welcher ein rollendes Element in
Berührung steht.
Erfindungsgemäß weist die Nockenscheibe Metallfließab
schnitte in ihrem Inneren entlang der Nockenfläche und ent
lang einer Oberfläche der Kugellaufrille, die in Berührung
mit dem rollenden Element gebracht wird, auf.
In der vorliegenden Beschreibung wird festgelegt, daß ein
Metallfließabschnitt (metall flow) entlang der Nockenfläche
verläuft, wenn der Winkel zwischen der Nockenoberfläche und
den Metallfließabschnitten 30° oder kleiner ist. Bei der
Nockenscheibe nach der vorliegenden Erfindung werden End-
Fließabschnitte in der Nockenfläche nicht sehr leicht aus
gebildet. Daher ist die Lebenszeit der Nockenscheibe länger
als diejenige der herkömmlichen Nockenscheibe, bei der die
Metallfließabschnitte entlang der Achse der Nockenscheibe
ausgebildet sind. Demzufolge besitzt das kontinuierlich
variable Toroidgetriebe, wie es die Nockenscheibe enthält,
eine lange Lebensdauer. Da die Nockenscheibe der vorliegen
den Erfindung hauptsächlich durch Schmieden in Gestalt ge
bracht wird, wird die Ausbeute verbessert und es kann eine
Produktion bei niedrigen Kosten durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung enthält das Merkmal, daß eine
Nockenscheibe für die Verwendung in einem kontinuierlich
variablen Toroidgetriebe Rollenelemente umfaßt, wie bei
spielsweise Kugeln, die zwischen der Eingangswelle und der
Nockenscheibe enthalten sind, und Kugellaufrillen oder
Kugellaufflächen enthält, um die rollenden Elemente aufzu
nehmen, wobei die Nockenscheibe die Metallfließabschnitte
enthält, die entlang den Kugellaufrillen verlaufen. In die
ser Beschreibung wird festgelegt, daß ein Metallfließab
schnitt entlang der Oberfläche der Kugellaufrille verläuft,
wenn der Winkel zwischen der Oberfläche der Kugellaufrille
und den Metallfließabschnitten 30° oder kleiner ist. Bei
der Nockenscheibe nach der vorliegenden Erfindung werden
End-Fließabschnitte nicht sehr leicht in der Oberflächen
der Kugellaufrillen ausgebildet. Wenn daher die rollenden
Elemente in Berührung mit der Kugellaufrille der Nocken
scheibe mit einem hohen Druck stehen, werden die Ober
flächen der Kugellaufrille nicht sehr leicht zerstört.
Somit ist die Lebensdauer der Nockenscheibe länger als die
jenige der herkömmlichen Nockenscheibe, bei der die Metall
fließabschnitte entlang der Achse der Nockenscheibe ausge
bildet sind.
Die vorliegende Erfindung enthält ferner das Merkmal, daß
die Nockenscheibe die Nockenoberfläche besitzt und einen
vorspringenden Abschnitt besitzt, der sich entlang der
Achse der Nockenscheibe in einem zentralen Abschnitt der
selben erstreckt, wobei die Nockenscheibe Metallfließabschnitte
enthält, die entlang der Oberfläche eines Eckenab
schnitts verlaufen, wo der vorspringende Abschnitt und die
Nockenoberfläche sich schneiden. In der vorliegenden
Beschreibung ist festgelegt, daß ein Metallfließabschnitt
entlang der Oberfläche des Eckenabschnitts verläuft, wenn
der Winkel zwischen der Oberfläche und dem Eckenabschnitt
und den Metallfließabschnitten gleich 30° oder kleiner ist.
Bei der Nockenscheibe nach der vorliegenden Erfindung wer
den End-Fließabschnitte nicht sehr leicht in dem Eckenab
schnitt ausgebildet. Daher wird die Lebensdauer des Ecken
abschnitts verlängert, und zwar verglichen mit der herkömm
lichen Nockenscheibe, bei der die Metallfließabschnitte
entlang der Achse der Nockenscheibe ausgebildet sind.
Ein Verfahren zur Herstellung der Nockenscheibe für die
Verwendung in einem kontinuierlich variablen Toroidgetriebe
umfaßt erfindungsgemäß die folgenden Schritte:
einen ersten Schmiedeschritt zum Zusammendrücken eines zylinderförmigen Materials (Werkstück) in axialer Richtung unter Verwendung einer ersten Prägeplatteneinheit, die eine erste untere Prägeplatte und eine erste obere Prägeplatte aufweist, um die durch die Endabschnitte des ersten und zweiten vorspringenden Abschnitts vorgegebene Dicke der Nockenscheibe auszubilden;
einen zweiten Schmiedeabschnitt zum Schmieden des Werkstückes in axialer Richtung mittels einer zweiten Pressplatteneinheit, welche eine innere Pressplatte und eine Bodenfläche mit einer ringförmigen Nut aufweist, um jeweils ein den inneren Oberflächen der ersten und zweiten vorspringenden Abschnitte und der Kugellaufrille entsprechendes Loch zu bilden, und
einen dritten Schmiedeschritt zum Schmieden des Werkstückes in axialer Richtung unter Verwendung einer dritten Pressplatten- oder Prägestempeleinheit, die eine untere und obere Prägeplatte und eine äußere Prägeplatte zum Ausbilden des Flanschabschnittes und der Nockenfläche aufweist, wobei Metallfließabschnitte entlang der Nockenoberfläche gebildet werden.
einen ersten Schmiedeschritt zum Zusammendrücken eines zylinderförmigen Materials (Werkstück) in axialer Richtung unter Verwendung einer ersten Prägeplatteneinheit, die eine erste untere Prägeplatte und eine erste obere Prägeplatte aufweist, um die durch die Endabschnitte des ersten und zweiten vorspringenden Abschnitts vorgegebene Dicke der Nockenscheibe auszubilden;
einen zweiten Schmiedeabschnitt zum Schmieden des Werkstückes in axialer Richtung mittels einer zweiten Pressplatteneinheit, welche eine innere Pressplatte und eine Bodenfläche mit einer ringförmigen Nut aufweist, um jeweils ein den inneren Oberflächen der ersten und zweiten vorspringenden Abschnitte und der Kugellaufrille entsprechendes Loch zu bilden, und
einen dritten Schmiedeschritt zum Schmieden des Werkstückes in axialer Richtung unter Verwendung einer dritten Pressplatten- oder Prägestempeleinheit, die eine untere und obere Prägeplatte und eine äußere Prägeplatte zum Ausbilden des Flanschabschnittes und der Nockenfläche aufweist, wobei Metallfließabschnitte entlang der Nockenoberfläche gebildet werden.
Durch Anwendung dieser drei Schmiedeschritte erübrigt sich
eine sich anschließende schleifende oder spanende
Bearbeitung des Werkstückes.
Zusätzliche Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und werden zum
Teil auch aus der Beschreibung offensichtlich oder können
durch praktische Realisierung der Erfindung erfahren wer
den. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können vermittels
der Werkzeuge und Kombinationen realisiert und erhalten
werden, die im folgenden speziell dargestellt werden.
Die beigefügten Zeichnungen, die hiermit einbezogen werden
und einen Teil der Beschreibung bilden, veranschaulichen
die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und dienen
zusammen mit der allgemeinen Beschreibung, die oben fest
gehalten ist und der detaillierten Beschreibung der bevor
zugten Ausführungsformen, die folgt, der Erläuterung der
Prinzipien der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht, die ein
kontinuierlich variables Doppelhohlraum-Halb-Toroidgetriebe
veranschaulicht, mit einer Nocken
scheibe nach einer Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, welche die Nocken
scheibe der Ausführungsform darstellt;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht, welche die Nockenscheibe
der Ausführungsform wiedergibt;
Fig. 4 ist eine Draufsicht der Nockenscheibe, und zwar
gesehen von der Richtung des Pfeiles IV in Fig.
3;
Fig. 5 ist eine Bodenansicht der Nockenscheibe, und zwar
gesehen von der Richtung des Pfeiles V in Fig. 3;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel des
Prozesses der Herstellung der Nockenscheibe, die
in Fig. 2 gezeigt ist, veranschaulicht;
Fig. 7A ist eine Querschnittsansicht einer ersten Gesenk
einheit und eines Werkstücks, die zur Herstellung
der Nockenscheibe verwendet werden;
Fig. 7B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand
des Werkstücks zeigt, welches durch die erste Ge
senkeinheit in Gestalt gebracht worden ist, die
in Fig. 7A gezeigt ist;
Fig. 8A ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ge
senkeinheit und eines Werkstücks, die für die
Herstellung der Nockenscheibe verwendet werden;
Fig. 8B zeigt eine Querschnittsansicht, die einen Zustand
des Werkstücks veranschaulicht, welches durch die
zweite Gesenkeinheit, die in Fig. 8A gezeigt ist,
gestaltet wurde;
Fig. 9A ist eine Querschnittsansicht einer dritten
Gesenkeinheit und eines Werkstücks, die für die
Herstellung der Nockenscheibe verwendet werden;
Fig. 9B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand
des Werkstücks veranschaulicht, welches durch die
dritte Gesenkeinheit, die in Fig. 9A gezeigt ist,
gestaltet wurde;
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht des Werkstücks, wel
ches in Fig. 9B dargestellt ist;
Fig. 11 zeigte eine Querschnittsansicht eines Werkstücks,
welches durch Ausschneiden oder Ausstanzen eines
Teiles des Werkstücks, welches in Fig. 10 gezeigt
ist, durch eine Presse erhalten wird;
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht eines Werkstücks,
welches durch eine Schneidverarbeitung des Werk
stücks erhalten wird, wie es in Fig. 11 darge
stellt ist;
Fig. 13 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsan
sicht des kontinuierlich variablen Toroidgetrie
bes, welches in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des
kontinuierlich variablen Toroidgetriebes zeigt,
welches eine herkömmliche Nockenscheibe besitzt;
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht des Materials, wel
ches zur Herstellung der herkömmlichen Nocken
scheibe verwendet wird; und
Fig. 16 ist eine Querschnittsansicht, welche Metallfließ
abschnitte (metal flows) der herkömmlichen
Nockenscheibe zeigt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun
unter Hinweis auf die Fig. 1 bis 13 beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Hauptmechanismusab
schnitts (Variator) 21, der einen Teil eines kontinuierlich
variablen Doppelhohlraum-Halb-Toroidgetriebes 20 bildet.
Das Getriebe 20 umfaßt eine Eingangsscheibe 2a und eine
Ausgangsscheibe 3a, die einen ersten Hohlraum 8 festlegen,
und eine Eingangsscheibe 2b und eine Ausgangsscheibe 3b,
die einen zweiten Hohlraum 9 festlegen. Ein Paar von An
triebsscheiben 10 sind zwischen die ersten Scheiben 2a und
3a eingesetzt. Die Außenumfänge der Antriebsscheiben 10
werden in Berührung mit den Traktionsoberflächen der Schei
ben 2a und 3a gebracht. Ein Paar von Antriebsscheiben 10
sind auch zwischen die zweiten Scheiben 2b und 3b gesetzt.
Die Außenumfänge der Antriebsscheiben 10 werden in Berüh
rung mit den Traktionsoberflächen der Scheiben 2b und 3b
gebracht.
Die Eingangsscheiben 2a und 2b sind an eine Eingangswelle 1
mit Hilfe eines Schiebekeil- oder Keilwellen-Kupplungsab
schnitts (z. B. Kugel-Schiebekeil) 1a befestigt, so daß sie
nicht relativ zueinander drehbar sind. Mit anderen Worten
werden die Eingangsscheiben 2a und 2b zusammen mit der Ein
gangswelle 1 in Drehung versetzt. Die Eingangswelle 1 ist
mit einer Antriebswelle 22 über ein Lager 23 gekuppelt, so
daß sie relativ zueinander drehbar sind. Die Antriebswelle
22 wird mit Hilfe einer Antriebsquelle, wie beispielsweise
einer Maschine, über ein Lager 23 in Drehung versetzt. Jede
Antriebsscheibe 10 ist drehbar mit Hilfe eines Leistungsku
gellagers 10a mit einem Stirnzapfen oder Drehzapfen 11 ver
bunden. Jeder Stirnzapfen oder Drehzapfen 11 ist um eine
Zapfenwelle 7 schwenkbar.
Die Ausgangsscheiben 3a und 3b sind zwischen den Eingangs
scheiben 2a und 2b angeordnet. Die erste Ausgangsscheibe 3a
liegt der ersten Eingangsscheibe 2a gegenüber und die
zweite Ausgangsscheibe 3b liegt der zweiten Eingangsscheibe
2b gegenüber. Die Ausgangsscheiben 3a und 3b sind an die
Eingangswelle 1 über ein Lager 1b befestigt, so daß sie re
lativ zu der Welle 1 drehbar sind. Die Ausgangsscheiben 3a
und 3b sind durch ein Kupplungsteil 1c miteinander gekup
pelt, so daß sie sich synchron zueinander drehen. Das Kupp
lungsteil 1c enthält ein Ausgangszahnrad 24. Das Ausgangs
zahnrad 24 dreht sich in Zuordnung zu einer Ausgangswelle
(nicht gezeigt), und zwar zum Ausgeben des Drehmoments der
Eingangswelle 1.
Ein belastender Nockenmechanismus 6 funktioniert als ein
Drückmechanismus und ist an der Rückseite der ersten Ein
gangsscheibe 2a vorgesehen. Der belastende Nockenmechanis
mus 6 enthält eine Nockenscheibe 4 und eine Rolle 5, die
als Drückteil dienen. Die Nockenscheibe 4 ist koaxial zu
den Scheiben 2a, 2b, 3a und 3b in bezug auf die Eingangs
welle 1 angeordnet. Die Nockenscheibe 4 ist drehbar durch
die Eingangswelle 1 vermittels einer Kugel 25 gehaltert,
die als ein Rollenelement dient. Wie in den Fig. 2 bis 5
gezeigt ist, enthält die Nockenscheibe 4 materialeinheit
lich einen ersten vorspringenden Abschnitt 12 und einen
zweiten vorspringenden Abschnitt 13, der in einem zentralen
Abschnitt der Scheibe ausgebildet ist, einen Flansch
abschnitt 14 und eine Nockenfläche 15. Die vorspringenden
Abschnitte 12 und 13 ragen von der Nockenscheibe 4 nach
vorne und nach hinten vor, und zwar entlang der Achse P (in
Fig. 2 gezeigt) der Nockenscheibe 4. Die Dicke des
Flanschabschnitts 14 nimmt allmählich von dem ersten vor
springenden Abschnitt 12 zu dem Umfangsabschnitt der
Nockenscheibe 4 hin ab.
Die Nockenfläche 15 ist auf der gesamten Fläche des
Flanschabschnitts 14 ausgebildet, der zu der Eingangs
scheibe 2a hinweist bzw. dieser gegenüberliegt. Die Nocken
fläche 15 besitzt vorspringende Abschnitte 15a und Ausneh
mungsabschnitte 15b, die abwechselnd in Umfangsrichtung der
Nockenscheibe 14 angeordnet sind. Die vorspringenden
Abschnitte 15a springen in der Richtung der Achse P der
Nockenscheibe 4 vor. Die Eingangsscheibe 2a besitzt eben
falls eine Nockenfläche 15c, die vorspringende Abschnitte
und Ausnehmungsabschnitte entsprechend der Nockenfläche 15
aufweist. Die Rolle 5 wird in Berührung mit den Nockenflä
chen 15 und 15c gebracht, so daß die Eingangsscheibe 2a zu
der Ausgangsscheibe 3a hin gedrückt wird. Wie in Fig. 5 ge
zeigt ist, umfaßt die Rolle 5 eine Vielzahl von Rollen
elementen 5a, die entlang den Achsen derselben angeordnet
sind. Ein Eckenabschnitt 19, wo die Nockenfläche 15 des
Flanschabschnitts 14 den zweiten vorspringenden Abschnitt
13 schneidet, ist gekrümmt ausgebildet, so daß sie einen
bogenförmig gestalteten Querschnitt hat.
In dem zentralen Abschnitt der Nockenscheibe 4 ist eine
Einpaßöffnung 16 ausgebildet, durch die Eingangswelle 1
eingeführt wird. Eine durchgehende Kugellaufrille 17 ist in
dem gesamten Innenumfang der Einpaßöffnung 16 ausgebildet.
Eine durchgehende Kugellaufrille 18 ist in dem gesamten
Außenumfang der Eingangswelle 1 ausgebildet. Die Kugellaufrillen
17 und 18 besitzen bogenförmig gestaltete Quer
schnitte entsprechend dem Außendurchmesser der Kugel 25.
Eine Linie N, welches die Böden 17a und 18a der Kugel
laufrillen 17 und 18 verbindet, ist in bezug auf die Achse
P1 der Eingangswelle 1 geneigt. Wenn die erste Eingangs
scheibe 2a durch die Rolle 5 in der Richtung zu der ersten
Ausgangsscheibe 3a hin gedrückt wird, wird über die Kugel
25 eine Gegenkraft auf die Eingangswelle 1 aufgebracht, wo
durch die Eingangswelle 1 zu der Energiequelle hin gedrückt
wird. Als ein Ergebnis wird die zweite Eingangsscheibe 2b
zu der zweiten Ausgangsscheibe 3b hin gedrückt. Die Ein
gangswelle 1 und die Nockenscheibe 4 sind über die Kugel 25
relativ zueinander drehbar, wobei die Kugel 25 drehbar zwi
schen den Kugellaufrillen 17 und 18 gehalten ist.
Die Nockenscheibe 4 umfaßt Zähne 12a, die einstückig mit
einem Endabschnitt des ersten vorspringenden Abschnitts 12
ausgebildet sind. Die Zähne 12a kämmen mit den Zähnen 22a,
die in der Antriebswelle 22 ausgebildet sind, so daß die
Nockenscheibe 4 zusammen mit der Antriebswelle 22 in Dre
hung versetzt wird. Mit anderen Worten wird die Drehung der
Antriebswelle 22 auf die Nockenscheibe 4 über die Zähne 12a
und 22a übertragen. Als ein Ergebnis werden die erste Ein
gangsscheibe 2a und die zweite Eingangsscheibe 2b in Dre
hung versetzt. Die Drehung der ersten Eingangsscheibe 2a
wird über die Antriebsrolle 10 auf die erste Ausgangs
scheibe 3a übertragen. Die Drehung der zweiten Eingangs
scheibe 2b wird über die Antriebsrolle 10 auf die zweite
Ausgangsscheibe 3b übertragen. Als ein Ergebnis wird das
Ausgangszahnrad 24 in Drehung versetzt.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind Rollen 5 an vier Positionen
in einer regelmäßigen Teilung entlang dem Umfang der
Nockenscheibe 4 gelegen. Jede Rolle 5 ist um eine Achse
M (in Fig. 1 gezeigt) drehbar, die von der Achse P1 der
Eingangswelle 1 ausgeht. Wenn die Antriebswelle 22 in Dre
hung versetzt wird, wobei die Rollen zwischen die Nocken
flächen 15 und 15c eingefaßt sind, wird die Nockenscheibe 4
gedreht, es wird die erste Eingangsscheibe 2a zu der ersten
Ausgangsscheibe 2b hin gedrückt und wird zusammen mit der
Nockenscheibe 4 in Drehung versetzt. Da zusätzlich die Ge
genkraft, die von der Nockenscheibe 4 aufgenommen wird,
über die Kugel 25 auf die Eingangswelle 1 aufgebracht wird,
wird die zweite Eingangsscheibe 2b zu der zweiten Ausgangs
scheibe 3b hin gedrückt. Damit dreht die Drehkraft der Ma
schine, die von der Antriebswelle 22 auf die Nockenscheibe
4 übertragen wird, die Eingangsscheiben 2a und 2b. Die Dre
hung der Eingangsscheiben 2a und 2b wird über die Antriebs
rollen 10 auf die Ausgangsscheiben 3a und 3b übertragen,
wodurch das Ausgangszahnrad 24 in Drehung versetzt wird.
Die Nockenscheibe 4 wird über einen Erhitzungsschritt S1,
einen ersten Schmiedeschritt S2, einen zweiten Schmiede
schritt S3, einen dritten Schmiedeschritt S4, einen Endbe
arbeitungsschritt S5 usw. hergestellt, wie dies im folgen
den beschrieben wird.
Bei dem ersten Schmiedeschritt S2 wird, wie dies in den
Fig. 7A und 7B gezeigt ist, eine erste Prägeplatteneinheit
30 verwendet. Die Prägeplatteneinheit 30 besitzt eine erste
untere Prägeplatte 31 und eine erste obere Prägeplatte 32.
Die untere und die obere Prägeplatte 31 und 32 drücken ein
zylinderförmiges Material W (im folgenden als ein Werkstück
bezeichnet) zusammen, und zwar entlang der Achse Q des
Werkstücks W von beiden Enden desselben aus. Das Werkstück
W ist aus einem Legierungsstahl, wie beispielsweise Lager
stahl, hergestellt.
Durch den Herstellungsprozeß in den Schritten gemäß einem
Schmelzvorgang und Abkühlvorgang des Materials, wird das
Werkstück W, welches in Fig. 7A gezeigt ist, dazu gebracht,
eine relativ große Menge an Fremdstoffen aufzunehmen, und
zwar in einem dicht strichlierten Abschnitt, das heißt
einem Abschnitt R innerhalb von 30% oder weniger des Durch
messers d des Werkstücks vom Zentrum aus gemessen. Darüber
hinaus wird durch einen Walzprozeß usw. das Werkstück W als
ein festes oder Festkörpermaterial ausgebildet, welches im
wesentlichen den gleichen Durchmesser d an irgendeiner
Stelle auf das Achse Q hat. Daher werden Metallfließab
schnitte (metal flows) J in der oben beschriebenen Weise
entlang der Achse Q ausgebildet.
Das Werkstück W dieser Ausführungsform ist in einer Form
gestaltet, bei der das Verhältnis der Länge L zu dem Durch
messer d die folgende Beziehung bzw. Formel (1) befriedigt:
L/d ≦ 2.2 (1)
Wenn die oben angegebene Formel (1) befriedigt wird, wird
das Werkstück W, welches auf der unteren Prägeplatte 31
montiert ist, genauer positioniert. Daher sind die Metall
fließabschnitte J1 des Werkstücks W1 (in Fig. 7B gezeigt),
welches durch den ersten Schmiedeschritt S1 in Gestalt ge
bracht wurde, in bezug auf die Achse Q1 symmetrisch. Aus
diesem Grund können die gewünschten Metallfließabschnitte
J2 und J3 in einfacher Weise bei dem zweiten und dem drit
ten Schmiedeschritt S3 und S4, die im folgenden beschrieben
werden, erhalten werden.
Ein erster Ausnehmungsabschnitt 33 wird in einem zentralen
Abschnitt einer im wesentlichen flachen oder ebenen Endflä
che 31a der ersten unteren Preßplatte 31 ausgebildet. Der
Ausnehmungsabschnitt 33 ist in Form eines Kreises gestaltet,
mit einem Innendurchmesser, der größer ist als der
Außendurchmesser des Werkstücks W. Eine Ausnehmung 34 mit
einem Durchmesser, der im wesentlichen der gleiche ist wie
der Außendurchmesser des Werkstücks W, und die als Halteab
schnitt fungiert, ist in einem zentralen Abschnitt des Aus
nehmungsabschnittes 33 ausgebildet. Wenn das Werkstück W
auf die untere Preßplatte 31 plaziert wird, hält die Aus
nehmung 34 das Werkstück W in solch einer Position, daß die
Achse Q des Werkstücks W im wesentlichen senkrecht zu der
Endfläche 31a der unteren Preßplatte 31 verläuft. An dem
Innenumfang des Ausnehmungsabschnitts 33 ist eine einen
vorspringenden Abschnitt bildende Fläche 35, die der Ge
stalt der externen Form des zweiten vorspringenden Ab
schnitts 13 der Nockenscheibe 4 entspricht, um den gesamten
Umfang des Ausnehmungsabschnittes 33 ausgebildet. Die den
vorspringenden Abschnitt bildende Fläche 35 ist geringfügig
größer als die externe Form des zweiten vorspringenden Ab
schnitts 13 der Nockenscheibe 4.
Ein Ausnehmungsabschnitt 36 ist in einer unteren Fläche der
ersten oberen Preßplatte 32 ausgebildet, das heißt einer
Endfläche 32a, die dem oberen Ende des Werkstücks W gegen
überliegt. Der Ausnehmungsabschnitt 36 fungiert als ein
Halteabschnitt, um die Position des Werkstücks W einzu
schränken, wenn die erste obere Preßplatte 32 das Werkstück
W preßt. Eine Bodenfläche 36a des Ausnehmungsabschnitts 36
ist eben oder flach ausgebildet und verläuft im wesentli
chen senkrecht zu der Achse Q des Werkstücks W. Die Boden
fläche 36a ist als ein Kreis ausgebildet mit einem Durch
messer, der im wesentlichen der gleiche ist wie der Außen
durchmesser D des Werkstücks W. Der Ausnehmungsabschnitt 36
besitzt eine geneigte Fläche oder Oberfläche 37, deren In
nendurchmesser allmählich von der Endfläche 32a zu der Bo
denfläche 36a der ersten oberen Preßplatte 32 hin abnimmt.
Der Ausnehmungsabschnitt 36 ist geringfügig größer als die
externe Form des ersten vorspringenden Abschnitts 12 der
Nockenscheibe 4. Es ist zu bevorzugen, daß ein Winkel θ
zwischen einer Verlängerungslinie K (die in Fig. 7A gezeigt
ist) der Bodenfläche 36a und der geneigten Fläche 37 bei
45° ±10° liegt.
Bei dem zweiten Schmiedeschritt S3 wird eine zweite Preß
platteneinheit 38, die in den Fig. 8A und 8B gezeigt ist,
verwendet. Die zweite Preßplatteneinheit 38 besitzt eine
zweite untere Preßplatte 39, eine zweite obere Preßplatte
40, eine äußere Preßplatte 41, welche die zweite untere
Preßplatte 39 umgibt, und eine innere Preßplatte 42, die
innerhalb der zweiten oberen Preßplatte 40 angeordnet ist.
Der Außendurchmesser der zweiten unteren Preßplatte 39 ist
größer als derjenige des Werkstücks W1, welches durch den
ersten Schmiedeschritt S2 geformt wurde. Eine kreisförmige
Ausnehmung 43, die als ein Werkstückhalteabschnitt funktio
niert, ist in einem zentralen Abschnitt einer oberen End
fläche 39a der zweiten unteren Preßplatte 39 ausgebildet.
Der Innendurchmesser der Ausnehmung 43 ist im wesentlichen
der gleiche wie der Außendurchmesser des Werkstücks W1. Die
Innenfläche der Ausnehmung 43 stellt eine Formgebungsober
fläche dar, entsprechend der äußeren Gestalt des Werkstücks
W2, welches herzustellen ist (in Fig. 8B gezeigt).
Wie in Fig. 8A gezeigt ist, wird das Werkstück W1 auf eine
Bodenfläche 43a der Ausnehmung 43 plaziert. Die Bodenfläche
43a ist im wesentlichen eben oder flach und verläuft senk
recht zu der Achse Q1 des Werkstücks W1. Eine ringförmige
Nut 44, die koaxial zur Bodenfläche 43a ist, ist in der Bo
denfläche 43a ausgebildet. Der Innendurchmesser d1 der
ringförmigen Nut 44 ist geringfügig kleiner als der Innen
durchmesser des Einpaßloches 16 zum Einpassen der Nocken
scheibe 4. Wie in Fig. 8B gezeigt ist, ist an einem Boden
60 des Werkstücks W2 ein vorspringender Abschnitt 62 ausgebildet,
und zwar in Einklang mit der ringförmigen Nut 44.
Der vorspringende Abschnitt 62 kann mit einem Vorsprung 54
einer dritten Preßplatteneinheit 47, die später beschrieben
wird, angepaßt oder eingepaßt werden. Ein gekrümmter Flä
chenabschnitt 45 ist in einem Außenumfang der ringförmigen
Nut 44 ausgebildet, das heißt zwischen der Bodenfläche 43a
und dem Innenumfang der Ausnehmung 43. Der gekrümmte Flä
chenabschnitt 45 besitzt eine Gestalt äquivalent der den
vorspringenden Abschnitt bildenden Fläche 35 der ersten
Preßplatteneinheit 30.
Die äußere Preßplatte 41 umschließt den Außenumfang der
zweiten unteren Preßplatte 39. Die obere Endfläche der
äußeren Preßplatte 41 ist höher als die obere Endfläche 39a
der zweiten unteren Preßplatte 39 gelegen. Ein Innenumfang
41a der äußeren Preßplatte 41 ist ringförmig gestaltet, so
daß dieser das Werkstück W1 umschließt. Der Innenumfang 41a
verläuft parallel zu der Achse Q1 des Werkstücks W1.
Der Außendurchmesser der hohlen zylinderförmigen zweiten
oberen Preßplatte 40 ist geringfügig kleiner als der Innen
durchmesser der äußeren Preßplatte 41. Die obere Preßplatte
40 besitzt eine Endfläche 40a, die als eine Gestaltungs
oberfläche dient, die zu dem oberen Abschnitt des Werk
stücks W1 hinweist bzw. diesem gegenüberliegt. Eine Ausneh
mung 46 ist in einem zentralen Abschnitt der Endfläche 40a
ausgebildet. Die Ausnehmung 46 besitzt eine Konfiguration
entsprechend der Außengestalt des ersten vorspringenden Ab
schnitts 12 der Nockenscheibe 4 und ist geringfügig größer
als der erste vorspringende Abschnitt 12. Die innere Preß
platte 42 ist in dem Zentrum der Ausnehmung 46 gelegen. Die
innere Preßplatte 42 besteht aus einer zylinderförmigen
Stange oder Stab, deren bzw. dessen Außendurchmesser ge
ringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Einpaß
öffnung 16 der Nockenscheibe 4. Ein unterer Endabschnitt
42a der inneren Preßplatte 42 ragt von der Bodenfläche 46a
der Ausnehmung 46 zu dem Werkstück W1 vor. Die Achse O1 der
inneren Preßplatte 42 koinzidiert mit der Achse Q1 des
Werkstückes W1. Ein gekrümmter Flächenabschnitt 42b, dessen
Durchmesser zu dem unteren Ende desselben hin vermindert
ist, befindet sich in dem unteren Endabschnitt 42a der in
neren Preßplatte 42.
Bei dem dritten Schmiedeschritt S4 wird eine dritte Preß
platten- oder Prägestempeleinheit 47 verwendet, die in den
Fig. 9A und 9B gezeigt ist. Die dritte Preßplatten- oder
Prägestempeleinheit 47 besitzt eine dritte untere Präge
platte 48, eine dritten obere Prägeplatte 49, eine äußere
Prägeplatte 50, welche die dritte untere Prägeplatte 48 um
schließt, und eine innere Prägeplatte 51, die in einem zen
tralen Abschnitt der dritten oberen Prägeplatte 49 angeord
net ist.
Wie in Fig. 9A gezeigt ist, ist der Außendurchmesser der
dritten unteren Prägeplatte 48 größer als derjenige der
zweiten unteren Prägeplatte 39. Eine obere Endfläche 48a
der dritten unteren Prägeplatte 48 besitzt einen Nocken
ausbildenden Abschnitt 52 in einer Gestalt, die der Nocken
fläche 15 der Nockenscheibe 4 entspricht, und einer Ausneh
mung 53 entspricht, die in einem zentralen Abschnitt des
Nocken bildenden Abschnitts 52 ausgebildet ist. Der Innen
durchmesser der Ausnehmung 53 ist der gleiche wie derjenige
der Ausnehmung 42 der zweiten unteren Preßplatte 39. Die
Ausnehmung 53 funktioniert als ein Halteabschnitt zum Posi
tionieren des Werkstücks W2. Ein kreisförmiger Vorsprung
54, der nach oben vorsteht, ist in dem Zentrum einer Boden
fläche 53a der Ausnehmung 53 ausgebildet. Wie in Fig. 9A
gezeigt ist, wird das Werkstück 2 auf eine Endfläche 54a
des Vorsprungs 54 plaziert. Die Endfläche 54a ist eben und
verläuft senkrecht zu der Achse Q2 des Werkstücks W2. Der
Außendurchmesser des Vorsprungs 54 ist geringfügig kleiner
als der Innendurchmesser der Einpaßöffnung 16 der Nocken
scheibe 4. Ein gekrümmter Abschnitt 55, der die gleiche Ge
stalt wie diejenige des vorspringenden Abschnitts hat, wel
cher die Fläche 35 der ersten Preßplatteneinheit 30 bildet,
ist in einem Abschnitt ausgebildet, wo der Innenumfang und
die Bodenfläche 53a der Ausnehmung 53 sich schneiden.
Die dritte obere Preßplatte 49 besitzt eine hohle zylinder
förmige Gestalt. Der Außendurchmesser der oberen Preßplatte
49 ist geringfügig größer als derjenige der dritten unteren
Preßplatte 48. Die untere Endfläche 49a der dritten oberen
Preßplatte 49 bildet eine Gestaltungsoberfläche, die dem
Werkstück W2 gegenüberliegt. Eine Ausnehmung 56 ist in
einem zentralen Abschnitt der unteren Endfläche 49a ausge
bildet. Die Ausnehmung 56 besitzt im wesentlichen die glei
che Gestalt wie die Ausnehmung 46 der zweiten Preßplatten
einheit 38. Die untere Endfläche 49a der dritten oberen
Preßplatte 49 enthält eine geneigte Oberfläche 57. Die ge
neigte Oberfläche 57 besitzt eine Konfiguration entspre
chend dem Flanschabschnitt 14 der Nockenscheibe 4.
Die äußere Preßplatte 50 umschließt den Außenumfang der
dritten unteren Preßplatte 48. Eine obere Endfläche 50a der
äußeren Preßplatte 50 ist höher gelegen als die obere End
fläche 48a der dritten unteren Preßplatte 48. Ein Stufenab
schnitt 58 ist in einem oberen Abschnitt der äußeren Preß
platte 50 ausgebildet, das heißt einem Abschnitt, der höher
liegt als die obere Endfläche 48a der dritten unteren Preß
platte 48. Der Innendurchmesser des Stufenabschnitts 48 ist
geringfügig größer als die dritte obere Preßplatte 49. Es
kann daher die obere dritte Preßplatte 49 in die äußere
Preßplatte 50 eingeführt werden. In einem Zustand, bei dem
die dritte obere Preßplatte 49 in die äußere Preßplatte 50
eingeführt ist, wie dies in Fig. 9B gezeigt ist, ist ein
gewisser Spalt zwischen der Endfläche 49a der oberen Preßplatte
49 und dem Stufenabschnitt 58 festgelegt. Die Konfi
guration der inneren Preßplatte 51 ist im wesentlichen die
gleiche wie diejenige der inneren Preßplatte 42 der zweiten
Preßplatteneinheit 38. Ein unterer Endabschnitt 51a der in
neren Preßplatte 51 ragt nach unten, und zwar von einer Bo
denfläche 56a der Ausnehmung 56 der dritte oberen Preß
platte 49. Wie in Fig. 9A gezeigt ist, koinzidiert in einem
Zustand, bei dem das Werkstück W2 auf die dritte untere
Preßplatte 48 plaziert ist, die Achse O2 der inneren Preß
platte 51 mit der Achse Q2 des Werkstücks W2.
Es wird nun ein Herstellungsprozeß für die Nockenscheibe 4
unter Hinweis auf die Fig. 6 bis 12 beschrieben. Bei einem
Erhitzungsschritt S1 wird das Werkstück W durch eine geeig
nete Heizeinrichtung, wie beispielsweise eine Induktions
heizvorrichtung, auf eine Temperatur aufgeheizt, die für
das Schmieden geeignet ist, bei welcher Temperatur das
Werkstück einfach verformt werden kann. Danach wird bei dem
ersten Schmiedeschritt S2 eine Stauchung oder Druckverfor
mung durchgeführt. Bei dem Schmiedeschritt S2 wird das
Werkstück W auf die erste untere Preßplatte 31 plaziert,
wie dies in Fig. 7A gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist
das Werkstück W in die Ausnehmung 34 det unteren Preßplatte
31 eingepaßt, wodurch es in einer vorbestimmten Position
gehalten wird.
Dann wird die erste obere Preßplatte 32 abgesenkt, wie dies
in Fig. 2B gezeigt ist, wodurch das Werkstück zwischen der
unteren Preßplatte 31 und der oberen Preßplatte 32 gepreßt
wird. Somit wird das Werkstück W1 in eine Gestalt oder ein
Form gebracht, entsprechend dem vorspringenden Abschnitt,
der die Fläche 35 der unteren Preßplatte 31, die Ausnehmung
36 der oberen Preßplatte 32 bildet usw. In dem Werkstück W1
wird ein Abschnitt 59 entsprechend dem zweiten vorspringen
den Abschnitt 13 der Nockenscheibe 4 durch die den vor
springenden Abschnitt bildende Fläche 35 der unteren Preßplatte
31 ausgebildet. Zusätzlich wird das Werkstück W1
zwischen der unteren Preßplatte 31 und der oberen Preß
platte 32 eingefaßt und freigegeben oder erweitert, so daß
der Außendurchmesser desselben vergrößert wird. Durch den
ersten Schmiedeschritt S2 werden die Metallfließabschnitte
J1 des Werkstücks W1 dazu gebracht, nach außen zu verlau
fen, und zwar an den zentralen Abschnitten desselben in der
Richtung entlang der Achse Q1 des Werkstücks W1. Ein Ab
schnitt R1, der eine relativ große Menge an Fremdstoffen
enthält, wird ebenfalls nach außen hin in einem zentralen
Abschnitt desselben in der Richtung entlang der Achse Q1
des Werkstücks W1 erweitert. Da bei dem ersten Schmiede
schritt S2 das Werkstück W1 in der vorbestimmten Position
durch die Ausnehmung 34 der unteren Preßplatte 31, durch
die geneigte Oberfläche 37 der Ausnehmung 36 der unteren
Preßplatte 32 usw. gehalten wird, wird es nicht zwischen
der unteren Preßplatte 31 und der oberen Preßplatte 32 ver
schoben.
Nachdem der erste Schmiedeschritt S2 vervollständigt worden
ist, wird ein Gesenk-Schmiedevorgang oder Preßstempel-
Schmiedevorgang bei dem zweiten Schmiedeschritt S3 durchge
führt. Bei dem zweiten Schmiedeschritt S3 wird das Werk
stück W1 in die Ausnehmung 43 der zweiten unteren Preß
platte 39 plaziert, wie dies in Fig. 8A gezeigt ist. Der
Außendurchmesser des Werkstücks W1 ist im wesentlichen der
gleiche wie der Innendurchmesser der Ausnehmung 43 der
zweiten unteren Preßplatte 39. Daher wird das Werkstück W1
von der unteren Preßplatte 39 nicht verschoben, wobei die
Achse Q1 senkrecht zur Bodenfläche 43a gehalten wird. Zu
sätzlich befindet sich die Bodenfläche 60 des Werkstücks W1
in dichtem Kontakt oder Berührung mit der Bodenfläche 43a
der Ausnehmung 43.
Wie in Fig. 8B gezeigt ist, wird das Werkstück zwischen der
zweiten unteren Preßplatte 39 und der zweiten oberen Preß
platte 40 gepreßt, wodurch ein Werkstück W2 gebildet wird,
welches eine Gestalt hat, die der Ausnehmung 43 der zweiten
unteren Preßplatte 39, der Ausnehmung 46 der zweiten oberen
Preßplatte 40 und der inneren Preßplatte 42 entspricht.
Spezieller gesagt, wird die Öffnung 61, die der Einpaßöff
nung 16 der Nockenscheibe 4 entspricht, durch die innere
Preßplatte oder Preßstempel 42 ausgebildet, während ein Ab
schnitt 63 entsprechend dem ersten vorspringen Abschnitt 12
der Nockenscheibe 4 durch die Ausnehmung 46 der zweiten
oberen Preßplatte 40 ausgebildet wird. Ein ringförmiger
vorspringender Abschnitt 62 ist auf der Bodenfläche 60 des
Werkstücks W2 durch die ringförmige Nut 44 gebildet. Da das
Werkstück W2 in die Ausnehmung 43 der unteren Preßplatte 39
eingepaßt ist, wird bei diesem Schmiedeschritt das Werk
stück an einer Verschiebung oder Versetzung gehindert.
Als ein Ergebnis des zweiten Schmiedeschrittes S3 werden
Metallfließabschnitte J2 entlang der Gestaltungsfläche der
zweiten Preßplatteneinheit 38 ausgebildet, wie beispiels
weise die Ausnehmungen 43 und 46, die Umfangsfläche der in
neren Preßplatte 42 usw. Bei dem Schmiedeschritt S3 wird
ein Abschnitt R2, wie in Fig. 8B gezeigt ist, der eine re
lativ große Menge an Fremdstoffen enthält, zwischen der Bo
denfläche 43a innerhalb der ringförmigen Nut 44 der unteren
Preßplatte 39 und der unteren Fläche der inneren Preßplatte
42 zusammengedrängt oder gepreßt und wird zwischen diesen
Flächen plastisch deformiert. Es wird daher der Abschnitt
R2, der die Fremdstoffe enthält, daran gehindert oder un
terdrückt, sich nach außen zum Umfang des Werkstücks 2 aus
zuweiten. Das Loch 61, welches bei dem Schmiedeschritt S3
ausgebildet wird, dringt nicht durch das Werkstück W2 hin
durch.
Nachdem der zweiten Schmiedeschritt S3 abgeschlossen worden
ist, wird der Gesenk-Schmiedevorgang zur Fertigstellung bei
dem dritten Schmiedeschritt S4 durchgeführt. Bei dem
Schmiedeschritt S4 wird das Werkstück W2 auf die dritte un
tere Preßplatte 48 plaziert, wie dies in Fig. 9A gezeigt
ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der vorspringende Abschnitt 62
der Bodenfläche 60 des Werkstücks W2 in die Ausnehmung 53
der unteren Preßplatte 48 eingepaßt. Daher wird das Werk
stück W2 von der unteren Preßplatte 48 nicht verschoben
oder versetzt, wobei die Achse Q2 senkrecht zu der Boden
fläche 48a gehalten wird.
Wie in Fig. 9B gezeigt ist, wird das Werkstück zwischen der
unteren Preßplatte 48 und der oberen Preßplatte 49 unter
Druck gesetzt, wodurch ein Werkstück W3 gebildet wird, wel
ches eine Form entsprechend dem Nocken bildenden Abschnitt
52 der unteren Preßplatte 48 besitzt, ebenso der Ausnehmung
56 der oberen Preßplatte 49 und der geneigten Fläche 57.
Spezieller gesagt, werden ein Abschnitt 64 entsprechen dem
Flanschabschnitt 14 der Nockenscheibe 4, ein Formgrat oder
Schmiedegrat 66 und ein Abschnitt 65 entsprechend der
Nockenfläche 15 einstückig ausgebildet. Der Abschnitt 64,
der dem Flanschabschnitt 14 entspricht, wird zwischen der
unteren Preßplatte 48 und der oberen Preßplatte 49 gepreßt
und es wird der Außendurchmesser desselben erweitert, so
daß der Abschnitt 64 in eine Form entlang der geneigten
Fläche 57 gebracht wird usw. Der Abschnitt 65 entsprechend
der Nockenfläche 15 wird in eine Form gebracht entlang dem
Nocken bildenden Abschnitt 52 der unteren Preßplatte 48.
Der Formgrat oder Schmiedegrat 66 wird zwischen dem Stufen
abschnitt 58 der äußeren Preßplatte 50 und der oberen Preß
platte 49 gebildet.
Als ein Ergebnis des dritten Schmiedeschrittes S4 werden
Metallfließabschnitte J3 entlang dem Vorsprung 54 der unteren
Preßplatte 48, der inneren Preßplatte 51, dem Nocken
bildenden Abschnitt 52, der geneigten Fläche 57 usw. ausge
bildet, wie dies in Fig. 9B gezeigt ist. Ein Abschnitt R3,
der eine relativ große Menge an Fremdstoffen enthält, wird
zwischen der Endfläche 54a des Vorsprungs 54 und der unte
ren Oberfläche der inneren Preßplatte 51 gestaucht oder zu
sammengedrückt und wird zwischen diesen Oberflächen pla
stisch deformiert. Es wird daher der Abschnitt 3, der die
Fremdstoffe enthält, daran gehindert, sich nach außen zum
Umfang des Werkstücks W3 auszubreiten.
Wie im folgenden noch beschrieben wird, wird das Werkstück
W3 beim Fertigstellungsschritt S5 einem Schneidvorgang, ei
ner Bearbeitung usw. unterworfen, so daß die Nockenscheibe
4 mit einer gewünschten Gestalt erhalten werden kann.
Zuerst wird ein Teil des Werkstücks W3, welches in Fig. 10
gezeigt ist, durch Pressen ausgeschnitten, wodurch der
Preßgrat oder Schmiedegrat 66 und ein Boden 61a entfernt
werden. Als ein Ergebnis wird ein Werkstück W4 mit einer
durchgehenden Öffnung oder Bohrung 61 erhalten, wie dies in
Fig. 11 gezeigt ist. Danach wird ein Oberflächenabschnitt
des Werkstücks W4 (durch eine Strichpunktlinie mit zwei
Punkten S angezeigt) bearbeitet, wie in Fig. 12 gezeigt
ist. Es wird somit ein Werkstück W5 mit einer Gestalt ent
sprechend der Nockenscheibe 4 erhalten, wie dies durch die
ausgezogene Linie T angezeigt ist. Das Werkstück W5 wird
einer Hitzebehandlung, wie beispielsweise ein Karburierung
oder Karbonitrierung unterworfen. Ferner wird das Werkstück
W5 geschliffen und poliert, und zwar auf eine erforderliche
Genauigkeit mit dem Ergebnis, daß die Nockenscheibe 4 des
kontinuierlich variablen Halb-Toroidgetriebes vervoll
ständigt wird, welches in Fig. 2 gezeigt ist.
In der Nockenscheibe 4 ist der Abschnitt R des nicht verar
beiteten Werkstücks W (in Fig. 7A gezeigt), der eine relativ
große Menge an Fremdstoffen oder Verunreinigungen ent
hält, durch die Preßplatten 31, 39, 42, 48, 51 usw. daran
gehindert, sich zu dem Außenumfang bei den Schmiedeschrit
ten S2, S3 und S4 auszudehnen. Aus diesem Grund wird der
größte Teil des Abschnitts R durch Ausschneiden des Bodens
61a des Loches 61 bei dem Fertigstellungsschritt S5 ent
fernt.
Bei dem zweiten und dem dritten Schmiedeschritt S3 und S4
werden die Metallfließabschnitte J2 und J3 entlang den Ge
staltungsflächen der zweiten Preßplatteneinheit 38 und der
dritten Preßplatteneinheit 47 ausgebildet. Daher besitzt
die Nockenscheibe 4 Metallfließabschnitte J4, die entlang
der Nockenfläche 15 und der Oberflächen der Kugellaufrille
17 und des Eckenabschnitts 19 ausgebildet sind, wie in Fig.
2 dargestellt ist. Ein Winkel θ2, der zwischen der Tangente
oder Oberfläche der Kugellaufrille 17 und den Metallfließ
abschnitten J4 festgelegt ist, und der Winkel θ3, der zwi
schen der Nockenfläche 15 und den Metallfließabschnitten J4
festgelegt ist, beträgt jeweils 30° oder ist kleiner. Aus
diesem Grund ist es nicht sehr wahrscheinlich, daß in der
Nockenscheibe 4 die End-Fließabschnitte an der Nockenfläche
15 und den Flächen der Kugellaufrille 17 und des Eckenab
schnitts 19 ausgebildet werden. Speziell die Oberfläche der
Kugellaufrille 17 neigt nicht dazu abzuplatzen, und zwar
aufgrund der Berührung mit der Kugel 25.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, beträgt bei den Zähnen 12a der
Winkel θ1 zwischen der Bodenfläche 12b und den Metallfließ
abschnitten J4 gleich 30° oder ist größer. Selbst wenn da
her eine beträchtliche Spannung (Druckspannung und Zugspan
nung) auf die Zähne 12a durch das Drehmoment ausgeübt wird,
welches von der Antriebswelle 22 übertragen wird, brechen
die Zähne 12a nicht leicht. Aus den oben angegebenen
Gründen besitzt das kontinuierlich variable Toroidgetriebe
20 mit der Nockenscheibe 40 der vorliegenden Erfin
dung eine hohe Haltbarkeit. Da zusätzlich die Nockenscheibe
4 in einer vorbestimmten Form gestaltet ist, und zwar durch
den ersten bis dritten Schmiedeschritt S2, S3 und S4, wird
der Durchsatz verbessert, die Verarbeitungszeit wird ver
kürzt und die Herstellungskosten werden gesenkt.
Gemäß dem Herstellungsverfahren, welches oben beschrieben
ist, wird bei dem ersten Schmiedeschritt S2 die erste Preß
platteneinheit 30 hauptsächlich dazu verwendet, um den Ab
schnitt 59 entsprechend dem zweiten vorspringenden Ab
schnitt 13 der Nockenscheibe 4 auszubilden. Bei dem zweiten
Schmiedeschritt S3 wird die zweite Preßplatteneinheit 38
hauptsächlich dazu verwendet, um den Abschnitt 63 entspre
chend dem ersten vorspringenden Abschnitt 12 und um das
Loch 61 entsprechend dem Einpassungsloch 16 auszubilden.
Bei dem dritten Schmiedeschritt S4 wird die dritte Preß
platteneinheit 47 hauptsächlich dazu verwendet, um den Ab
schnitt 64 entsprechend dem Flanschabschnitt 14 und den Ab
schnitt 65 entsprechend der Nockenfläche 15 auszubilden. Da
somit bei jedem Schmiedeschritt die Preßplatteneinheit 30,
38 oder 47 in Berührung mit dem Werkstück gelangt, und zwar
in einer kurzen Zeitperiode, beeinflußt die große Hitze des
Werkstücks weniger die Preßplatteneinheiten 30, 38 und 47,
wenn das Werkstück geschmiedet wird. Daher wird die Ober
flächenhärte der ausbildenden oder formenden Oberflächen
der Preßplatteneinheiten 30, 38 und 47 aufrechterhalten,
was dazu führt, daß eine Reduzierung der Lebensdauer der
Preßplatteneinheiten unterdrückt wird.
Da ferner bei jedem Schmiedeschritt S2, S3 und S4 die Werk
stücke jeweils durch die Preßplatteneinheiten 30, 38 und 47
geformt werden, die geringfügig in der Gestalt verschieden
sind, können diese einfach gestaltet oder geformt werden.
Da demzufolge die Metallstruktur des Werkstücks sanft oder
weich in den Schmiedeschritten S2, S3 und S4 fließt, kann
eine Nockenscheibe 4 mit abgeglichenen Metallfließabschnit
ten oder Fließteilen erhalten werden. Aus dem gleichen
Grund wird der Druck, der auf die Preßplatteneinheiten 30,
38 und 47 bei den Schmiedeschritten S2, S3 und S4 aufge
bracht wird, auf einen niedrigen Wert begrenzt, wodurch
verhindert wird, daß die Preßplatteneinheiten 30, 38 und 47
brechen.
Bei dem Schmiedeschritt S2, S3 oder S4 wird das Werkstück,
da das Werkstück durch die Ausnehmung 34, 43, 53 oder ähn
liches positioniert wird, nicht von der Preßplatteneinheit
30, 38 oder 47 während des Schmiedeschrittes versetzt oder
verschoben. Daher kann die Nockenscheibe 4 mit hoher Ge
nauigkeit hergestellt werden. Da die Nockenscheibe 4 dem
Fertigstellungsschritt 5 unterworfen wird, und zwar durch
Schneiden, bearbeiten usw., und zwar nach den Schmiede
schritten S2-S4, kann die Nockenscheibe 4 mit einer hohen
Genauigkeit in ihrer Gestalt erhalten werden. Da die Ge
stalt der Nockenscheibe 4 bei dem Fertigstellungsschritt S5
fertiggestellt wird, kann die Anforderung für die Gestal
tungsgenauigkeit bei den Schmiedeschritten S2, S3 und S4
gemindert werden.
Das Verfahren zur Herstellung der Nockenscheibe gemäß der
oben erläuterten Ausführungsform läßt sich wie folgt zusam
menfassen. Die Nockenscheibe 4, die durch das Verfahren
hergestellt wurde, umfaßt erste und zweite vorspringende
Abschnitte 12 und 13, die von einem zentralen Abschnitt der
Nockenscheibe 4 in beide axialen Richtungen der Nocken
scheibe vorspringen; einen Flanschabschnitt 14, dessen
Dicke allmählich von dem ersten vorspringenden Abschnitt 12
zu dem Umfangsabschnitt hin abnimmt, und der eine Nocken
fläche 15 mit Vorsprüngen und Ausnehmungen aufweist, die
entlang der Achse der Nockenscheibe vorspringen bzw. zurückspringen;
und ein Einpaßloch 16, welches sich durch den
ersten und zweiten vorspringenden Abschnitt 12 und 13 ent
lang der Achse erstreckt. Eine Preß- oder Drückeinrichtung,
wie beispielsweise eine Rolle 5, zum Drücken einer Ein
gangsscheibe 2a zu einer Ausgangsscheibe 3a hin ist zwi
schen die Nockenscheibe 15 und die Eingangsscheibe 2a zwi
schengefügt.
Das Verfahren zur Herstellung der Nockenscheibe 4, die in
dieser Weise konstruiert ist, umfaßt die folgenden
Schritte:
einen ersten Schmiedeschritt S2 zum Ausbilden eines Abschnitts 59 entsprechend dem zweiten vorspringenden Ab schnitt 13 durch Druckausübung entlang der Achse eines fe sten zylinderförmigen Werkstücks, welches Metallfließab schnitte (metal flows) enthält, die entlang der Achse des Werkstücks verlaufen, mit Hilfe von einer ersten Preßplat teneinheit 30 mit einem gestaltenden Abschnitt entsprechend dem zweiten vorspringenden Abschnitt 13;
einen zweiten Schmiedeschritt S3 zum Ausbilden eines Abschnitts 63 entsprechend dem ersten vorspringenden Ab schnitt 12, und ein Loch 61 entsprechend der Einpaßöffnung 16 durch Pressen des Werkstücks entlang der Achse mit Hilfe einer zweiten Preßplatteneinheit 38, die einen gestaltenden Abschnitt entsprechend dem ersten vorspringen Abschnitt 12 und einen gestaltenden Abschnitt entsprechend der Einpaß öffnung 16 besitzt;
einen dritten Schmiedeschritt S4 zur Ausbildung eines Abschnitts 64 entsprechend dem Flanschabschnitt 14, und eines Abschnitts 65 entsprechend der Nockenfläche 15 durch Drücken oder Pressen des Werkstücks entlang der Achse mit Hilfe einer dritten Preßplatteneinheit 47 mit einem gestal tenden Abschnitt entsprechend dem Flanschabschnitt 14 und einem gestaltenden Abschnitt entsprechend der Nockenfläche 15; und
einen Fertigstellungsschritt S5 zum Ausschneiden eines zentralen Abschnitts oder ähnlichem von dem Werkstück.
einen ersten Schmiedeschritt S2 zum Ausbilden eines Abschnitts 59 entsprechend dem zweiten vorspringenden Ab schnitt 13 durch Druckausübung entlang der Achse eines fe sten zylinderförmigen Werkstücks, welches Metallfließab schnitte (metal flows) enthält, die entlang der Achse des Werkstücks verlaufen, mit Hilfe von einer ersten Preßplat teneinheit 30 mit einem gestaltenden Abschnitt entsprechend dem zweiten vorspringenden Abschnitt 13;
einen zweiten Schmiedeschritt S3 zum Ausbilden eines Abschnitts 63 entsprechend dem ersten vorspringenden Ab schnitt 12, und ein Loch 61 entsprechend der Einpaßöffnung 16 durch Pressen des Werkstücks entlang der Achse mit Hilfe einer zweiten Preßplatteneinheit 38, die einen gestaltenden Abschnitt entsprechend dem ersten vorspringen Abschnitt 12 und einen gestaltenden Abschnitt entsprechend der Einpaß öffnung 16 besitzt;
einen dritten Schmiedeschritt S4 zur Ausbildung eines Abschnitts 64 entsprechend dem Flanschabschnitt 14, und eines Abschnitts 65 entsprechend der Nockenfläche 15 durch Drücken oder Pressen des Werkstücks entlang der Achse mit Hilfe einer dritten Preßplatteneinheit 47 mit einem gestal tenden Abschnitt entsprechend dem Flanschabschnitt 14 und einem gestaltenden Abschnitt entsprechend der Nockenfläche 15; und
einen Fertigstellungsschritt S5 zum Ausschneiden eines zentralen Abschnitts oder ähnlichem von dem Werkstück.
Bei dem ersten Schmiedeschritt S2 wird ein Schmiedevorgang
in dem Zustand durchgeführt, bei dem wenigstens eine End
fläche des Werkstücks beschränkt oder behindert ist. Es
wird daher ein Abschnitt, der eine vergleichsweise große
Menge an Fremdstoffen oder Verunreinigungen enthält, das
heißt ein Abschnitt von 30% oder weniger des Durchmessers
des Werkstücks vom Zentrum aus, daran gehindert, sich nach
außen zum Umfang hin auszuweiten oder dorthin zu er
strecken. Aus diesem Grund wird der größte Teil des Ab
schnitts, der die Fremdstoffe oder Verunreinigungen ent
hält, durch Ausschneiden des zentralen Abschnitts des Werk
stücks bei dem Fertigstellungsschritt S5 entfernt. Ferner
werden gemäß dem oben erläuterten Verfahren Metallfließab
schnitte entlang der Nockenfläche 15 und der Oberfläche der
Kugellaufrille 17 ausgebildet. Daher werden End-Fließab
schnitte nicht sehr leicht an der Nockenfläche 15 ausgebil
det und auch auf der Fläche der Kugellaufrille 17 ausgebil
det, so daß eine Nockenscheibe mit einer langen Lebensdauer
erhalten werden kann. Wenigstens eine der ersten bis drit
ten Preßplatteneinheiten 30, 38 und 47 besitzt einen Halte
abschnitt zum Positionieren des Werkstücks. Wenn das Werk
stück mit Hilfe der Preßplatten- oder Preßstempeleinheiten
30, 38 und 47 geschmiedet wird, kann das Werkstück mit ei
ner hohen Genauigkeit gestaltet werden, was vorteilhaft zum
Erhalten der gewünschten Metallfließabschnitte ist.
Um die Haltbarkeit zu erhöhen, wird die Nockenscheibe 4 in
der folgenden Weise ausgebildet. Wie in den Fig. 5 und 13
gezeigt ist, sind Öllöcher 70 in der Nockenscheibe 4 ausge
bildet, die den Durchtritt von Traktionsöl erlauben, wel
ches als ein Schmiermittel dient. Die Zahl der Öllöcher 70
ist die gleiche wie diejenige der Ausnehmungsabschnitte 15b
der Nockenfläche 15. Die äußeren Enden 70a der Öllöcher 70
sind jeweils an den Positionen entsprechend den Böden 15e
der Ausnehmungsabschnitte 15b der Nockenfläche 15 geöffnet.
Die inneren Enden 70b der Öllöcher 70 sind nahe der Kugel
laufrille 17 der Nockenscheibe 4 geöffnet. Da somit die Öl
löcher 70 für die jeweiligen Ausnehmungsabschnitte 15b der
Nockenfläche 15 vorgesehen sind, kann das Traktionsöl in
ausreichender Weise zu dem belastenden Nockenmechanismus 6
zugeführt werden. Als ein Ergebnis wird die Haltbarkeit der
Nockenfläche 15 und der Rolle 5 verbessert. Wie in Fig. 13
gezeigt ist, ist eine Spielraumnut 71, die durchgehend in
Umfangsrichtung der Nockenscheibe 4 verläuft, in dem Ecken
abschnitt 19 der Nockenscheibe 4 ausgebildet. Die Nocken
scheibe 4 ist aus Hartmetallmaterial hergestellt, wie bei
spielsweise aus einem Hochkohlenstoff-Chrom-Lagerstahl oder
einem Chrom-Molybdän-Stahl.
Die Nockenfläche 15 und die Kugellaufrille 17 befinden sich
jeweils in Berührung mit der Rolle 5 und der Kugel 25, die
aus dem Lagerstahl oder ähnlichem hergestellt sind. Wenn
daher die Oberflächenhärte der Nockenfläche 15 und der Ku
gellaufrille 17 niedrig ist, neigen diese Flächen dazu, zu
verschleißen oder abzuplatzen. Um dies zu vermeiden, be
trägt bei der Nockenscheibe 4 dieser Ausführungsform die
Oberflächenhärte der Nockenfläche 15 und der Kugellaufrille
17 wenigstens HRc 58. Wenn ferner die Oberflächenhärte der
Spielraumnut 71, die in dem Eckenabschnitt 19 ausgebildet
ist, wo der zweite vorspringende Abschnitt 13 die Nocken
fläche 15 schneidet, niedrig ist, kann der Eckenabschnitt
19 durch die Zugspannung brechen, die auf die Spielraumnut
71 ausgeübt wird.
Um dies zu vermeiden, beträgt bei der Nockenscheibe 4 die
ser Ausführungsform die Oberflächenhärte der Spielraumnut
71 ebenfalls wenigstens HRc 58. Die interne Härte der
Nockenscheibe 4 liegt bei HRc 55 oder niedriger. Ferner
wird die Oberfläche des Eckenabschnitts 19, speziell die
Oberfläche der Spielraumnut 71, einer Strahlverfestigung
unterworfen, wodurch bewirkt wird, daß sich eine restliche
Druckspannung auf der Oberfläche der Spielraumnut 71 ent
wickelt. Bei der Nockenscheibe 4, welche die oben erläuter
ten Eigenschaften besitzt, verschleißen die Nockenfläche 15
und die Oberfläche der Kugellaufrille 17 nicht leicht oder
blättern ab und es kann die Rollberührungs-Ermüdungslebens
dauer verlängert werden. Da ferner die Oberflächenhärte der
Spielraumnut 71 gleich ist HRc 58 oder größer, wird der
Eckenabschnitt 19 nicht leicht zerstört. In dieser
Beschreibung gibt HRc einen Wert der Rockwell-Härte an, die
durch die C-Skala wiedergegeben ist. Im Falle der C-Skala
wird ein konischer Indenter, der aus Diamant hergestellt
ist, geben eine Oberfläche einer Probe gedrückt, und zwar
mit einer vorbereitenden Last von 10 kg und einer Testlast
von 150 kg als Beispiel. HRc wird auf der Grundlage der
Tiefe einer Ausnehmung erhalten, die in der Oberfläche der
Probe ausgebildet wird.
Wenn die interne Härte der Spielraumnut 71 genauso hoch ist
wie die Oberflächenhärte HRc 58 oder höher ist, neigt die
Spielraumnut 71 dazu zu reißen. Hinsichtlich der Nockenflä
che 15 und der Kugellaufrille 17 werden ebenfalls, wenn die
interne Härte gleich ist HRc 58 oder höher wie die Oberflä
chenhärte, die Nockenfläche 15 und die Kugellaufrille 17
leicht zerstört, und zwar aufgrund unzureichender Festig
keit. Spezieller gesagt, wenn die Hitzebehandlung, die als
Durchhärten bezeichnet wird, ausgeführt wird, wobei die ge
samte Nockenscheibe erhitzt wird und dann plötzlich abge
kühlt wird, kann die Härte der Nockenscheibe in ihrer Ge
samtheit erhöht werden. Da jedoch in diesem Fall nicht nur
die Oberflächenhärte, sondern auch die interne Härte der
Nockenscheibe erhöht wird, besitzt die Nockenscheibe eine
unzureichende Zähigkeit und wird daher leicht zerstört. Im
Gegensatz dazu besitzt die Nockenscheibe 4 dieser Ausfüh
rungsform eine ausreichende Zähigkeit und kann nicht leicht
zerstört werden, da die interne Härte gleich ist HRc 55
oder niedriger, wie dies oben beschrieben wurde.
Die Haltbarkeit der Nockenscheibe 4 kann dadurch weiter er
höht werden, indem auf der Oberfläche des Eckenabschnitts
19 eine Strahlverfestigung, speziell an der Oberfläche der
Spielraumnut 71, vorgenommen wird. Der Prozeß der Strahl
verfestigung der Oberfläche des Eckenabschnitts 19 ent
wickelt eine restliche Druckspannung auf der Oberfläche der
Spielraumnut 71. Da die restliche Druckspannung sich mit
der Zugspannung kompensiert, die in der Spielraumnut 71
entwickelt wird, wenn das kontinuierlich variable Toroidge
triebe angetrieben wird, ist diese sehr effektiv beim Ver
hindern einer Zerstörung, wie beispielsweise dem Auftreten
einer Rißbildung in der Spielraumnut 71.
Die Proben Nr. 1 bis 12, die in der folgenden Tabelle 1
aufgeführt sind, sind einem Haltbarkeitstest unterworfen
worden, um die Wirkung der Erhöhung der Oberflächenhärte
der Nockenfläche 15, der Kugellaufrille 17 und der Spiel
raumnut 71 zu belegen. Die Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse
des Tests. Ferner wurden die Proben Nr. 13 bis 28, die in
der folgenden Tabelle 3 aufgeführt sind, einem Haltbar
keitstest unterworfen, um den Effekt der Strahlverfestigung
der Spielraumnut 71 aufzuzeigen. Die Tabelle 4 zeigt die
Ergebnisse des Tests. Alle Materialien (SUJ2, SCM435 und
SCM420), die in den Tabellen 1 bis 4 angegeben sind, sind
Arten von Stahl, die durch den japanischen industriellen
Standard (JIS) geschaffen werden.
Die Probenummern 1, 2, 5, 6, 9 und 10, die in den Tabellen 1
und 2 aufgeführt sind, widerstanden für 50 Stunden der objekti
ven Zeit der Haltbarkeit. Im Gegensatz dazu trat bei der Probe
Nr. 3 ein Verschleiß und Abblättern nach 28 Stunden an der
Nockenfläche 15 auf, die in Kontakt mit der Rolle 5 steht, was
zu einem Schlupf führt. Bei der Probe Nr. 4 trat ein Verschleiß
und ein Abblättern in 37 Stunden in der Kugellaufrille 17 auf,
die in Berührung mit der Kugel 25 steht, das zu einem Schlupf
führt. Bei der Probe Nr. 7 traten ein Verschleiß und ein Ab
blättern innerhalb von 24 Stunden an der Nockenfläche 15 auf,
die in Berührung mit der Rolle 5 steht, was zu einem Schlupf
führt. Bei der Probe Nr. 8 traten ein Verschleiß und ein Ab
blättern innerhalb von 19 Stunden an der Kugellaufrille 17 auf,
die in Berührung mit der Kugel 25 steht, was zu einem Schlupf
führt. Bei der Probe Nr. 11 traten ein Verschleiß und ein Ab
blättern innerhalb von 21 Stunden an der Nockenfläche 15 auf,
die in Berührung mit der Rolle 5 steht und auch in der Kugel
laufrille 17, die in Kontakt mit der Kugel 25 steht, was zu
einem Schlupf führt. Bei der Probe Nr. 12 traten ein Verschleiß
und ein Abblättern innerhalb von 15 Stunden in der Kugel
laufrille 17 auf, die in Kontakt mit der Kugel 25 steht, was zu
einem Schlupf führt.
Die Probenummern 23, 24, 27 und 28, die in den Tabellen 3 und 4
aufgeführt sind, widerstanden für 200 Stunden der objektiven
Zeit der Haltbarkeit. Im Gegensatz dazu brach bei der Probe Nr.
13 die Spielraumnut 71 nach 34 Stunden. In ähnlicher Weise
brach die Spielraumnut 71 innerhalb von 31 Stunden bei der
Probe Nr. 14, innerhalb von 47 Stunden bei der Probe Nr. 15,
innerhalb von 62 Stunden bei der Probe Nr. 16 und innerhalb von
32 Stunden bei der Probe Nr. 17, innerhalb von 51 Stunden bei
der Probe Nr. 18, innerhalb von 28 Stunden bei der Probe Nr.
19, innerhalb von 45 Stunden bei der Probe Nr. 20, innerhalb
von 141 Stunden bei der Probe Nr. 21, innerhalb von 158 Stunden
bei der Probe 22, innerhalb von 163 Stunden bei der Probe Nr.
25 und innerhalb von 135 Stunden bei der Probe Nr. 26. Somit
konnten diese Proben der objektiven Zeit der Haltbarkeit ent
sprechend 200 Stunden nicht standhalten.
Es kann aus der Tabelle 2 ersehen werden, daß der Verschleißwi
derstand und der Widerstand gegen Abblättern der Nockenfläche
15, der Kugellaufrille 17 und der Spielraumnut 71 dadurch ver
bessert werden kann, indem man die Oberflächenhärte derselben
erhöht. Es kann aus der Tabelle 4 bestätigt werden, daß die
Nockenscheibe gegenüber einer Zerstörung dadurch widerstandsfä
hig wird, indem man die interne Härte der Nockenscheibe absenkt
und indem man die Oberfläche der Spielraumnut 71 strahlverfe
stigt.
Es ist zu bevorzugen, daß der Querschnitt der Spielraumnut 71
aus einem Bogen besteht mit einem Krümmungsradius von 1 mm oder
mehr. Wenn die Spielraumnut solch einen bogenförmig gestalteten
Querschnitt besitzt, kann die Spannungskonzentration in der
Spielraumnut 71 abgebaut werden. Als ein Ergebnis tritt ein Riß
nicht sehr wahrscheinlich auf. Es ist aus dem gleichen Grund zu
bevorzugen, daß die Oberflächenrauhigkeit der Spielraumnut 71
glatter ist als JIS 25S (gemäß dem japanischen Industriestan
dard). Es ist ferner zu bevorzugen, daß der Durchmesser eines
Strahls (shot), der bei dem Prozeß der Strahlverfestigung der
Spielraumnut 71 verwendet wird, 1 mm oder kleiner ist.
Um die Nockenfläche 15 zu glätten, kann die Nockenfläche 15,
wenn dies erforderlich ist, poliert werden. Um die Haltbarkeit
und den Energieübertragungswirkungsgrad des belastenden Nocken
mechanismus 6 zu verbessern, ist es zu bevorzugen, daß die vor
springenden Abschnitte 15a und die Ausnehmungsabschnitte 15b
der Nockenfläche 15 in einer regulären Teilung in der Umfangs
richtung der Scheibe 4 angeordnet sind, und zwar so genau wie
möglich. Die vorspringenden Abschnitte 15a und die Ausnehmungs
abschnitte 15b müssen sich exakt in radialen Richtungen vom
Zentrum der Scheibe 4 aus erstrecken. Das gleiche trifft auf
die Nockenfläche 15c auf der Seite der Eingangsscheibe 2a zu,
zu der die Nockenfläche 15 hin zeigt. Was die Kugellaufrille 18
der Eingangswelle 2 anbelangt, die mit der Kugellaufrille 17
als Paar zusammengefaßt ist, ist es ebenfalls zu bevorzugen,
daß die Oberflächenhärte bei HRc 58 oder höher liegt und daß
die interne Härte bei HRc 55 oder niedriger liegt. Die vorlie
gende Erfindung ist nicht auf das kontinuierlich variable To
roidgetriebe beschränkt, und zwar mit Doppelhohlräumen, wie es
oben beschrieben wurde, sondern kann auch in der gleichen Weise
auf ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe mit einem ein
zelnen Hohlraum angewendet werden.
Darüber hinaus können Vorteile und Abwandlungen von Fachleuten
unmittelbar realisiert werden. Daher ist die Erfindung in ihren
breiteren Aspekten nicht auf spezifische Einzelheiten und re
präsentative Ausführungsformen, die gezeigt und hier beschrie
ben sind, beschränkt. Demnach sind verschiedene Abwandlungen
möglich, ohne dadurch den Rahmen des allgemeinen erfinderischen
Konzepts zu verlassen, und zwar im Sinne der anhängenden An
sprüche und deren Äquivalente.
1
Eingangswelle
1
b Lager
1
c Kupplungsteil
2
a Eingangsscheibe
2
b Eingangsscheibe
3
a Ausgangsscheibe
3
b Ausgangsscheibe
4
Nockenscheibe
5
Rolle
6
Nockenmechanismus
7
Zapfenwelle
8
Hohlraum
9
Hohlraum
10
Antriebsscheiben
10
a Antriebskugellager
11
Drehzapfen
12
vorspringender Abschnitt
12
a Zähne
12
b Bodenfläche
13
vorspringender Abschnitt
14
Flanschabschnitt
15
Nockenfläche
15
a vorspringender Abschnitt
15
b Ausnehmungsabschnitte
15
c Nockenfläche
15
e Böden
16
Einpaßöffnung
17
Kugellaufrille
17
a Boden
18
Kugellaufrille
18
a Boden
19
Eckenabschnitt
20
Toroidgetriebe
21
Variator
22
Antriebswelle
22
a Zähne
23
Lager
24
Ausgangszahnrad
25
Kugel
30
Prägeplatteneinheit
31
Prägeplatte
31
a Endfläche
32
Prägeplatte (Preßplatte)
32
a Endfläche
33
Ausnehmungsabschnitt
34
Ausnehmung
35
Fläche
36
Ausnehmungsabschnitt
36
a Bodenfläche
37
Oberfläche (geneigte Fläche)
38
Preßplatteneinheit
39
Preßplatte
40
Preßplatte
40
a Endfläche
41
Preßplatte
41
a Innenumfang
42
Preßplatte
42
a Endabschnitt
43
Ausnehmung
43
a Bodenfläche
44
Nut
45
gekrümmter Flächenabschnitt
46
Ausnehmung
47
Prägestempeleinheit
48
Prägeplatte
48
a Endfläche
49
Prägeplatte
49
a Endfläche
50
Prägeplatte
50
a Endfläche
51
Prägeplatte
52
Abschnitt
53
Ausnehmung
53
a Bodenfläche
54
kreisförmiger Vorsprung
54
a Endfläche
55
Abschnitt
56
Ausnehmung
56
a Bodenfläche
57
geneigte Oberfläche
58
Stufenabschnitt
60
Bodenfläche
61
Öffnung (Bohrung, Loch)
61
a Boden
62
Abschnitt
63
Abschnitt
64
Abschnitt
65
Abschnitt
66
Schmiedegrat
70
Öllöcher
70
a Enden
70
b Enden
101
Eingangswelle
102
Eingangsscheibe
103
a Ausgangsscheibe
103
b Antriebsscheiben
104
Nockenscheibe
105
Rolle
106
Nockenmechanismus
108
Hohlraum
112
vorspringender A 01368 00070 552 001000280000000200012000285910125700040 0002019931087 00004 01249bschnitt
112
a Zähne
113
vorspringender Abschnitt
114
Flanschabschnitt
115
Nockenfläche
116
Einpaßöffnung
117
Kugellauffläche (Kugellaufrille)
117
a Boden
118
Kugellauffläche (Kugellaufrille)
118
a Boden
119
Eckenabschnitt
122
Antriebswelle
122
a Zähne
126
festes Material
D Durchmesser
E End-Flußabschnitte
G Metallfließabschnitte
H2 Linie
H3 Linie
H4 Linie
I Achse
I1 Achse
J Metallfließabschnitte
J1 Metallfließabschnitte
J2 Metallfließabschnitte
J3 Metallfließabschnitte
J4 Metallfließabschnitte
M Achse
N1 Liniensegment
P Achse
P1 Achse
Q1 Achse
R Abschnitt
S1 Erhitzungsschritt
S2 Schmiedeschritt
S3 zweiter Schmiedeschritt
S4 dritter Schmiedeschritt
T Linie
W Material (Werkstück)
W1 Material (Werkstück)
W2 Material (Werkstück)
W3 Material (Werkstück)
W4 Material (Werkstück)
W5 Material (Werkstück)
Θ1 Winkel
Θ2 Winkel
Θ3 Winkel
D Durchmesser
E End-Flußabschnitte
G Metallfließabschnitte
H2 Linie
H3 Linie
H4 Linie
I Achse
I1 Achse
J Metallfließabschnitte
J1 Metallfließabschnitte
J2 Metallfließabschnitte
J3 Metallfließabschnitte
J4 Metallfließabschnitte
M Achse
N1 Liniensegment
P Achse
P1 Achse
Q1 Achse
R Abschnitt
S1 Erhitzungsschritt
S2 Schmiedeschritt
S3 zweiter Schmiedeschritt
S4 dritter Schmiedeschritt
T Linie
W Material (Werkstück)
W1 Material (Werkstück)
W2 Material (Werkstück)
W3 Material (Werkstück)
W4 Material (Werkstück)
W5 Material (Werkstück)
Θ1 Winkel
Θ2 Winkel
Θ3 Winkel
Claims (5)
1. Nockenscheibe (4) für die Verwendung in einem kontinuier
lich variablen Toroidgetriebe, mit einer Eingangsscheibe
(2a, 2b) und einer Ausgangsscheibe (3a, 3b), die an einer
Eingangswelle (1) angebracht sind, und einem Drückteil
(5), welches in Berührung mit der Eingangsscheibe (2a, 2b)
oder der Ausgangsscheibe (3a, 3b) steht, um die Eingangs-
oder Ausgangsscheibe (2a, 2b) (3a, 3b) in einer Richtung
zu drücken oder zu pressen, in der die Eingangs- und Aus
gangsscheibe dichter zueinandergelangen, wobei die
Nockenscheibe (4) aufweist:
eine Nockenfläche (15), die in Berührung mit dem Drückteil (5) steht, um das Drückteil (5) gegen die Eingangsscheibe (2a, 2b) oder die Ausgangsscheibe (3a, 3b) zu drücken;
einen ersten vorspringenden Abschnitt (12), der in einer Richtung entlang einer Achse (P) der Nocken scheibe (4) in einem zentralen Abschnitt derselben vorspringt;
einen zweiten vorspringenden Abschnitt (13), der in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen des er sten vorspringenden Abschnitts (12)entlang der Achse (P) vorspringt;
einen Flanschabschnitt (14), der sich in radialen Richtungen der Nockenscheiben (4) von dem ersten vor springenden Abschnitt (12) erstreckt und der die Nockenfläche (15) besitzt, auf der vorspringende Ab schnitte (15a) und Ausnehmungsabschnitte abwechselnd in einer Umfangsrichtung angeordnet sind;
ein Paßloch (16), welches sich durch den ersten vor springenden Abschnitt (12) und den zweiten vorsprin genden Abschnitt (13) entlang der Achse (P) der Nockenscheibe erstreckt; und
eine Kugellaufrille (17), die in einer inneren Um fangsfläche des Paßloches (16) ausgebildet ist, mit welcher ein rollendes Element (25) in Berührung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (4) Metallfließabschnitte (J4) in ihrem Inneren entlang der Nockenfläche (15) und entlang einer Oberfläche der Kugellaufrille (17) aufweist, die in Berüh rung mit dem rollenden Element (25) gebracht wird.
eine Nockenfläche (15), die in Berührung mit dem Drückteil (5) steht, um das Drückteil (5) gegen die Eingangsscheibe (2a, 2b) oder die Ausgangsscheibe (3a, 3b) zu drücken;
einen ersten vorspringenden Abschnitt (12), der in einer Richtung entlang einer Achse (P) der Nocken scheibe (4) in einem zentralen Abschnitt derselben vorspringt;
einen zweiten vorspringenden Abschnitt (13), der in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen des er sten vorspringenden Abschnitts (12)entlang der Achse (P) vorspringt;
einen Flanschabschnitt (14), der sich in radialen Richtungen der Nockenscheiben (4) von dem ersten vor springenden Abschnitt (12) erstreckt und der die Nockenfläche (15) besitzt, auf der vorspringende Ab schnitte (15a) und Ausnehmungsabschnitte abwechselnd in einer Umfangsrichtung angeordnet sind;
ein Paßloch (16), welches sich durch den ersten vor springenden Abschnitt (12) und den zweiten vorsprin genden Abschnitt (13) entlang der Achse (P) der Nockenscheibe erstreckt; und
eine Kugellaufrille (17), die in einer inneren Um fangsfläche des Paßloches (16) ausgebildet ist, mit welcher ein rollendes Element (25) in Berührung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (4) Metallfließabschnitte (J4) in ihrem Inneren entlang der Nockenfläche (15) und entlang einer Oberfläche der Kugellaufrille (17) aufweist, die in Berüh rung mit dem rollenden Element (25) gebracht wird.
2. Nockenscheibe (4) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Nockenscheibe (4) Metallfließabschnitte (J4) in ihrem
Inneren entlang einer Oberfläche eines Eckenabschnitts
(19) enthält, wo der zweite vorspringende Abschnitt (13)
die Nockenfläche (15) schneidet.
3. Nockenscheibe (4) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Oberflächenhärte der Nockenfläche (15), einer Ober
fläche der Kugellaufrille (17) und einer Oberfläche des
Eckenabschnitts (19) wenigstens HRc 58 beträgt.
4. Nockenscheibe (4) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Eckenabschnitt (19) eine strahlverfestigte Oberfläche
besitzt, auf die eine restliche Druckspannung aufgebracht
ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer Nockenscheibe (4) für die
Verwendung in einem kontinuierlich variablen Toroid
getriebe, wobei die Nockenscheibe(4) einen ersten
vorspringenden Abschnitt (12) und einen zweiten vorsprin
genden Abschnitt (13), die eine scheibenähnliche Form auf
weisen und in beide Richtungen entlang einer Achse (P) der
Nockenscheibe (4) in einem zentralen Abschnitt derselben
vorspringen, einen Flanschabschnitt (14), dessen Dicke von
dem ersten vorspringenden Abschnitt (12) in Richtung eines
äußeren Kreisumfanges abnimmt, eine Nockenfläche (15), die
durchgehend auf einer äußeren Oberfläche des Flansch
abschnitts (14) ausgebildet ist, und eine Kugellaufrille
(17) für den Kontakt mit einem rollenden Element (25) auf
weist, wobei die Kugellaufrille (17) an einer inneren
Oberfläche des zweiten vorspringenden Abschnitts (13)
ausgebildet ist, wobei das Herstellungsverfahren folgende
Schritte aufweist:
einen ersten Schmiedeschritt (S2) zum Zusammendrücken eines zylinderförmigen Materials (Werkstück) (W) in axia ler Richtung unter Verwendung einer ersten Prägeplatten einheit (30), die eine erste untere Prägeplatte (31) und eine erste obere Prägeplatte (32) aufweist, um die durch die Endabschnitte des ersten und zweiten vorspringenden Abschnitts (12, 13) vorgegebene Dicke der Nockenscheibe (4) auszubilden;
einen zweiten Schmiedeschritt (S3) zum Schmieden des Werk stückes (W) in axialer Richtung mittels einer zweiten Preßplatteneinheit (38), welche eine innere Preßplatte (42) und eine Bodenfläche (43a) mit einer ringförmigen Nut (44) aufweist, um jeweils ein den inneren Oberflächen der ersten und zweiten vorspringenden Abschnitte (12, 13) und der Kugellaufrille (17) entsprechendes Loch zu bilden;
und einen dritten Schmiedeschritt (S4) zum Schmieden des Werkstückes (W) in axialer Richtung unter Verwendung einer dritten Preßplatten- oder Prägestempeleinheit (47), die eine untere und obere Prägeplatte (48, 49) und eine äußere Prägeplatte (50) zum Ausbilden des Flanschabschnittes (14) und der Nockenfläche (15) aufweist, wobei Metallfließ abschnitte (J4) entlang der Nockenoberfläche (15) gebildet werden.
einen ersten Schmiedeschritt (S2) zum Zusammendrücken eines zylinderförmigen Materials (Werkstück) (W) in axia ler Richtung unter Verwendung einer ersten Prägeplatten einheit (30), die eine erste untere Prägeplatte (31) und eine erste obere Prägeplatte (32) aufweist, um die durch die Endabschnitte des ersten und zweiten vorspringenden Abschnitts (12, 13) vorgegebene Dicke der Nockenscheibe (4) auszubilden;
einen zweiten Schmiedeschritt (S3) zum Schmieden des Werk stückes (W) in axialer Richtung mittels einer zweiten Preßplatteneinheit (38), welche eine innere Preßplatte (42) und eine Bodenfläche (43a) mit einer ringförmigen Nut (44) aufweist, um jeweils ein den inneren Oberflächen der ersten und zweiten vorspringenden Abschnitte (12, 13) und der Kugellaufrille (17) entsprechendes Loch zu bilden;
und einen dritten Schmiedeschritt (S4) zum Schmieden des Werkstückes (W) in axialer Richtung unter Verwendung einer dritten Preßplatten- oder Prägestempeleinheit (47), die eine untere und obere Prägeplatte (48, 49) und eine äußere Prägeplatte (50) zum Ausbilden des Flanschabschnittes (14) und der Nockenfläche (15) aufweist, wobei Metallfließ abschnitte (J4) entlang der Nockenoberfläche (15) gebildet werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19931087A DE19931087C2 (de) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | Nockenscheibe für ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe und Verfahren zur Herstellung derselbigen |
US09/349,204 US6176806B1 (en) | 1999-07-06 | 1999-07-07 | Cam disk for toroidal type continuously variable transmission |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19931087A DE19931087C2 (de) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | Nockenscheibe für ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe und Verfahren zur Herstellung derselbigen |
US09/349,204 US6176806B1 (en) | 1999-07-06 | 1999-07-07 | Cam disk for toroidal type continuously variable transmission |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19931087A1 DE19931087A1 (de) | 2001-02-01 |
DE19931087C2 true DE19931087C2 (de) | 2002-07-04 |
Family
ID=26054068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19931087A Expired - Fee Related DE19931087C2 (de) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | Nockenscheibe für ein kontinuierlich variables Toroidgetriebe und Verfahren zur Herstellung derselbigen |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US6176806B1 (de) |
DE (1) | DE19931087C2 (de) |
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1999
- 1999-07-06 DE DE19931087A patent/DE19931087C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE19931087A1 (de) | 2001-02-01 |
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