DE19949770C2

DE19949770C2 - Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe

Info

Publication number: DE19949770C2
Application number: DE19949770A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Machida; Takashi Imanishi; Kouji Ishikawa
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: DE19949770A1; JPH11303961A; US6375595B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges stufenlos verstellbares Toroidgetriebe kann beispielsweise als Getriebe eines Kraftfahrzeugs oder verschiedener industrieller Ma schinen verwendet werden.

Ein derartiges stufenlos verstellbares Toroidgetriebe ist aus der Druckschrift DE 198 34 958 A1 bekannt. Diese Druckschrift zeigt insbesondere ein stufenlos verstellbares To roidgetriebe vom Doppelkammertyp, wobei ein Paar außenliegende Eingangsscheiben und ein Paar innenliegende Ausgangsscheiben vorgesehen sind. Zwischen diesen Aus gangsscheiben ist ein hülsenförmiger Körper angeordnet, wobei die Ausgangsscheiben drehfest mit diesem hülsenförmigen Körper verbunden und auf diesem gelagert sind. Die Ausgangsscheiben weisen jeweils ein zentrales Durchgangsloch auf, wobei das Hülsen element zumindest teilweise in diesem Durchgangsloch aufgenommen ist.

Ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe, das in Fig. 7 und 8 schematisch darge stellt ist, wird als Getriebe eines Kraftfahrzeugs verwendet. Beispielsweise ist, wie in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 62-71 465 offenbart, bei einem derartigen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe eine Eingangsscheibe 2 koaxial mit einer Eingangswelle 1 gelagert, und eine Ausgangsscheibe 4 ist an einem Ende einer Ausgangswelle 3 befestigt, die koaxial zu der Eingangswelle 1 angeordnet ist. Innerhalb eines Gehäuses, welches das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe enthält, sind Zapfen 6 vorgesehen, die um Schwenkwellen 5 schwenkbar sind. Die Schwenkwellen 5 sind bezüglich der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 3 versetzt und verschwenkt an geordnet.

Jeder Zapfen 6 ist an seinen beiden Endaußenflächen mit koaxial zueinander angeord neten Schwenkwellen 5 versehen. Ferner lagern Mittelabschnitte der Zapfen 6 Endab schnitte von Exzenterwellen 7, so daß Neigungswinkel der Exzenterwellen 7 durch Schwenken der Zapfen 6 um die Schwenkwellen 5 eingestellt werden können. Reibroll elemente 8 sind drehbar um die Exzenterwellen 7 angeordnet, die durch die Zapfen 6 gelagert sind. Die Reibrollelemente 8 sind zwischen gegenüberliegenden Innenflächen 2a und 4a der Eingangsscheibe 2 und der Ausgangsscheibe 4 eingesetzt. Die Innenflächen 2a, 4a weisen konkave Oberflächen auf, die durch Bögen mit Mittelpunkten auf der Drehweile 5 definiert sind. Umfangsoberflächen 8a der Reibrollelemente 8 mit sphärisch konvexer Gestalt sind in Kontakt mit den Innenflächen 2a, 4a.

Eine Druckvorrichtung 9 in Form einer Lastnockeneinrichtung ist zwischen der Ein gangswelle 1 und der Eingangsseitenscheibe 2 angeordnet, so daß die Eingangsscheibe 2 durch die Druckvorrichtung 9 elastisch zu der Ausgangsscheibe 4 gedrückt werden kann. Die Druckvorrichtung 9 umfaßt einen "Lastnocken" (Nockenscheibe) 10, der ge meinsam mit der Eingangswelle 1 gedreht wird, und eine Mehrzahl (beispielsweise vier) von Walzen 12, die durch eine Halterung 11 drehbar gehalten werden. Eine Seitenfläche (rechte Seitenfläche in Fig. 7 und 8) des Lastnocken 10 ist als Nockenfläche 13 mit einer Unebenheit bzw. Wellenform, die längs einer Umfangsrichtung verläuft, ausgebil det, und eine Außenfläche (linke Seitenfläche in Fig. 7 und 8) der Eingangsscheibe 2 weist eine ähnliche Nockenfläche 14 auf. Die Mehrzahl von Walzen 12 ist drehbar zur Drehung um Achsen gelagert, die radial bezüglich der Mittellinie der Eingangswelle 1 verlaufen.

Bei Verwendung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes mit dem oben erwähnten Aufbau wird, wenn die Eingangswelle 1 gedreht wird, der Lastnocken 10 gedreht und die Walzen 12 durch die Nockenfläche 13 gegen die Nockenfläche 14 gedrückt, die auf der Außenfläche der Eingangsscheibe 2 ausgebildet ist. Dadurch wird die Eingangsscheibe 2 gegen die Mehrzahl von Reibrollelementen 8 gedrückt und zur gleichen Zeit wegen des Reibungskontaktes zwischen den Nockenflächen 13, 14 und der Walzen 12 die Ein gangsscheibe 2 gedreht. Eine Drehung der Eingangsscheibe 2 wird durch die Reibroll elemente 8 auf die Ausgangsscheibe 4 übertragen, wodurch die Ausgangswelle 3, die an der Ausgangsscheibe 4 befestigt ist, gedreht wird.

In einem Fall, bei dem ein Übersetzungsverhältnis (ein Drehzahl-Verhältnis) zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 3 geändert wird, wenn eine Drehzahlverrin gerung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 3 durchgeführt wird, wer den die Zapfen 6 um die Drehwellen 5 in vorbestimmten Richtungen geschwenkt. Da durch werden die Exzenterwellen 7 geneigt, so daß die Umfangsflächen 8a der Reibroll elemente 8 gegen einen Abschnitt der Innenfläche 2a der Eingangsscheibe 2 nahe der Mitte bzw. einen Abschnitt der Innenfläche 4a der Ausgangsscheibe 4 nahe deren Außenumfang anliegen, wie in Fig. 7 dargestellt. Demgegenüber werden, wenn eine Dreh zahlerhöhung durchgeführt wird, die Zapfen 6 um die Schwenkwellen 5 in entgegenge setzte Richtungen geschwenkt. Dadurch werden die Exzenterwellen 7 geneigt, so daß die Umfangsflächen 8a der Reibrollelemente 8 gegen einen Abschnitt der Innenfläche 2a der Eingangsscheibe 2 nahe deren Außenumfang bzw. einem Abschnitt der Innenfläche 4a der Ausgangsscheibe 4 nahe der Mitte anliegen, wie in Fig. 8 dargestellt. Wenn die Neigungswinkel der Exzenterwellen 7 bei einem Zwischenwert zwischen Fig. 7 und Fig. 8 ausgewählt werden, wird ein Zwischen-Drehzahl-Verhältnis erhalten.

Fig. 9 und 10 stellen ein Beispiel eines konkreteren stufenlos verstellbaren Toroid getriebes dar, das in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 1-173 552 beschrieben ist. Eine Eingangsscheibe 2 und eine Ausgangsscheibe 4 sind jeweils über Nadellager 16 drehbar um eine zylindrische Eingangswelle 15 gelagert. Das heißt, daß Durchgangslöcher 17 mit einem kreisförmigen Querschnitt in Mittelabschnitten der Eingangsscheibe 2 und der Ausgangsscheibe 4 ausgebildet sind, so daß diese durch Innen- und Außenflächen der Scheiben 2, 4 axial (in Richtung nach links und nach rechts in Fig. 9) hindurchtreten. Die Nadellager 16 sind zwischen Innenumfangsflächen der Durchgangslöcher 17 und einer Außenumfangsfläche eines Zwischenabschnitts der Ein gangswelle 15 angeordnet. Ferner nehmen Sperrnuten 18, die in Innenumfangsflächen der Durchgangslöcher nahe der Innenflächen der Scheiben 2, 4 ausgebildet sind, Sperr ringe 19 auf, um zu verhindern, daß sich die Nadellager 16 von den Durchgangslöchern 17 zu den Innenflächen 2a, 4a der Scheiben 2, 4 hin entfernen. Ein Lastnocken 10 be findet sich in Keilnutverbindung mit einem Ende (linkes Ende in Fig. 9) der Eingangs welle 15, so daß durch einen Flansch 20 verhindert wird, daß sich die Lastnocke von der Eingangsscheibe weg verschiebt. Der Lastnocken 10 und die Walzen 12 bilden eine Druckvorrichtung 9 zum Drehen der Eingangsscheibe 2, während die Eingangsscheibe in Reaktion auf eine Drehung der Ausgangswelle 15 zu der Ausgangsscheibe 4 hin ge drückt wird. Ein Ausgangsritzel 21 ist mit der Ausgangsscheibe 4 über Paßfedern 22 verbunden, so daß die Ausgangsscheibe 4 und das Ausgangsritzel 21 in einer synchro nen Weise gedreht werden.

Beide Enden eines Paares von Zapfen 6 sind durch ein Paar von Lagerscheiben 23 für eine Schwenkbewegung und eine axiale Verschiebungsbewegung (in einer nach vorne und nach hinten in Fig. 9 und einer Richtung nach links und nach rechts in Fig. 10) gelagert. Kreisförmige Löcher 24, die in einem Zwischenabschnitt der Zapfen 6 ausgebildet sind, lagern Exzenterwellen 7. Die Exzenterwellen 7 weisen Lagerwellenabschnitte 25 und Drehwellenabschnitte 26 auf, die parallel und exzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Lagerwellenabschnitte 25 sind über Radialnadellager 27 drehbar innerhalb der kreisförmigen Löcher 24 gelagert. Ferner sind Reibrollelemente 8 über weitere Radialna dellager 28 drehbar um die Drehwellenabschnitte 26 gelagert.

Nebenbei bemerkt ist das Paar von Exzenterwellen 7 an Positionen angeordnet, die be züglich eines Durchmessers der Eingangswelle 15 gegenüberliegend sind. Ferner sind Richtungen, längs welcher die Drehwellenabschnitte 26 der Exzenterwellen 7 bezüglich der Lagerwellenabschnitte 25 exzentrisch sind, die gleichen bezüglich der Drehrichtun gen der Eingangsseiten- und Ausgangsseitenscheibe 2, 4 (entgegengesetzte Richtun gen in Fig. 10). Ferner sind die Exzentrizitätsrichtungen im wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Eingangswelle 15. Demgemäß sind die Reibrollelemente 8 für eine geringfügige Verschiebung längs der Erstreckungsrichtung der Eingangswelle 15 gelagert. Aufgrund einer elastischen Verformung von Bauelementen, die durch eine gro ße Last verursacht wird, die auf die Bauelemente in dem Drehkraftübertragungs-Zustand wirkt, kann selbst, wenn die Reibrollelemente 8 dazu neigen, sich in Axialrichtung (Rich tung nach rechts und nach links in Fig. 9 und Richtung nach vorne und nach hinten in Fig. 10) der Eingangswelle 15 zu verschieben, diese Verschiebung ohne Ausüben einer übermäßigen Kraft auf die Bauelemente aufgenommen werden.

Ferner sind zwischen den Außenflächen der Reibrollelemente 8 und den Innenflächen der Zwischenabschnitte der Zapfen 6 Druckkugellager 29 und Drucknadellager 30 aus gehend von den Außenflächen der Reibrollelemente 8 angeordnet. Die Druckkugellager 29 ermöglichen Drehungen der Reibrollelemente 8, während eine Schublast, welche auf die Reibrollelemente 8 wirkt, aufgenommen wird. Die Drucknadellager 30 ermöglichen es, daß die Drehwellenabschnitte 26 und die Außenlaufringe 31, die Teile des Druckku gellagers 29 bilden, um die Lagerwellenabschnitte 25 geschwenkt werden, während eine Schublast aufgenommen wird, die von den Reibrollelementen 8 ausgehend auf die Au ßenlaufringe 31 wirkt.

Ferner sind Antriebsstangen 32 mit einem Ende (linke Enden in Fig. 10) der Zapfen 6 verbunden, und Antriebskolben 33 sind an den Außenumfangsflächen von Zwischenabschnitten der Antriebsstangen 32 befestigt. Die Antriebskolben 33 sind innerhalb von Antriebszylindern 34 in einer öldichten Weise aufgenommen.

In dem Fall des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes mit dem oben erwähnten Aufbau wird die Drehung der Eingangsweile 15 über die Druckvorrichtung 9 auf die Eingangs scheibe 2 übertragen. Die Drehung der Eingangsscheibe 2 wird über das Paar von Reib rollelementen 8 auf die Ausgangsscheibe 4 übertragen, und die Drehung der Ausgangs scheibe 4 wird durch das Ausgangsritzel 21 aufgenommen. Wenn das Übersetzungsver hältnis zwischen der Eingangswelle 15 und dem Ausgangsritzel 21 geändert wird, wird das Paar von Antriebskolben 33 in entgegengesetzten Richtungen verschoben. In Reak tion auf die Verschiebung der Antriebskolben 33 wird das Paar von Zapfen 6 in entge gengesetzten Richtungen verschoben, wobei beispielsweise das (in Fig. 10) untere Reibroll element 8 in Fig. 10 nach links verschoben wird. Dadurch werden Richtungen von Tangentialkräften, die auf Berührbereiche zwischen den Umfangsflächen 8a der Reib rollelemente 8 und der Innenflächen 2a, 4a der Eingangs- und Ausgangsscheiben 2, 4 wirken, geändert. In Reaktion auf die Änderung von Kraftrichtungen werden die Zapfen 6 in entgegengesetzten Richtungen um die Drehwellen 5 geschwenkt, die durch die La gerscheiben 23 drehbar gelagert sind. Dadurch werden, wie in Fig. 7 und 8 darge stellt, die Berührbereiche zwischen den Umfangsflächen 8a der Reibrollelemente 8 und der Innenflächen 2a, 4a geändert, wodurch das Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 15 und dem Ausgangsritzel 21 geändert wird.

Nebenbei bemerkt, wenn die Drehkraft zwischen der Eingangswelle 15 und dem Aus gangsritzel 21 in dieser Weise übertragen wird, werden in Reaktion auf die elastische Verformung der Bauelemente, die Reibrollelemente 8 in der Axialrichtung der Eingangs welle 15 verschoben, und die Exzenterwellen 7, welche die Reibrollelemente 8 drehbar lagern, werden geringfügig um die Lagerwellenabschnitte 25 gedreht. Aufgrund einer derartigen Drehung werden Außenflächen der Außenlaufringe 31 der Druckkugellager 29 und Innenflächen der Zapfen 6 relativ zueinander verschoben. Da die Drucknadellager 30 zwischen derartigen Außenflächen und Innenflächen angeordnet sind, ist eine Kraft, die zu einer derartigen Relativverschiebung erforderlich ist, gering. Demgemäß wird eine Kraft zum Ändern der Neigungswinkel der Exzenterwellen 7 gering.

Ferner ist es, wie in Fig. 11 und 12 dargestellt, bereits bekannt, eine Anordnung ei nes sogenannten Doppelkammer-Typs vorzuschlagen, bei dem zwei Eingangsscheiben 2A, 2B, die einer ersten und einer zweiten Außenscheibe entsprechen, und zwei Aus gangsscheiben 4, die einer ersten und einer zweiten Innenscheibe entsprechen, um eine Eingangswelle 15a vorgesehen sind. Ein vergleichbares Toroidgetriebe ist aus der of fengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-42400 bekannt. Die zwei Eingangs scheiben 2A, 2B und die zwei Ausgangsscheiben 4 sind parallel bezüglich einer Leis tungsübertragungsrichtung angeordnet. Bei der in Fig. 11 und 12 dargestellten An ordnung ist ein Ausgangsritzel 21a um einen Zwischenabschnitt der Eingangswellen 15a drehbar bezüglich der Eingangswelle 15a gelagert, und die Ausgangsscheiben 4 sind über Keilwellenverbindungen mit beiden Enden einer zylindrischen Hülse 45 verbunden, die in der Mitte des Ausgangsritzels 21a vorgesehen ist. Nadellager 16 sind zwischen Innenumfangsflächen von Durchgangslöchern 17, die in den Ausgangsscheiben 4 und einer Außenumfangsfläche der Eingangswelle 15a ausgebildet sind, vorgesehen, wobei die Ausgangsscheiben 4 drehbar um die Eingangswelle 15a und axial verschiebbar be züglich der Eingangswelle 15a gelagert sind. Ferner sind die Eingangsscheiben 2A, 2B auf beiden Enden der Eingangswelle 15a drehbar mit der Eingangswelle 15a gelagert. Die Eingangswelle 15a wird durch eine Antriebswelle 35 über eine Druckvorrichtung 9 in Form einer Lastnockeneinrichtung drehangetrieben. Nebenbei bemerkt ist ein Radialla ger 36, wie etwa ein Gleitlager oder ein Nadellager, zwischen einer Außenumfangsfläche eines Führungsabschnitts (rechter Abschnitt in Fig. 11 und 12) der Antriebswelle 35 und einer Innenumfangsfläche eines benachbarten Endes (linkes Ende in Fig. 11 und 12) der Antriebswelle 15a angeordnet. Demgemäß sind die Antriebswelle 35 und die Eingangswelle 15a koaxial und für eine geringfügige Verschiebung in einer Drehrichtung angeordnet.

Eine Rückfläche (rechte Fläche in Fig. 11 und 12) einer der Eingangsscheiben (der rechten in Fig. 11 und 12) 2A liegt über eine Tellerfeder 38 mit einer großen Elasti zität gegen eine Lastmutter 37 an, wodurch eine axiale Verschiebung (Links-und-rechts- Richtung in Fig. 11 und 12) der Eingangsseitenscheibe relativ zu der Eingangswelle 15a im wesentlichen verhindert wird. Demgegenüber ist die Eingangsscheibe 2B, die dem Lastnocken 10 gegenüberliegt, auf der Eingangswelle 15a über eine Kugel-Keilnut 39 axial verschiebbar gelagert. Eine Tellerfeder 41 ist zwischen einer Außenfläche (linke Fläche in Fig. 11 und 12) der Eingangsscheibe 2B und einem Sperrstufenabschnitt angeordnet, der auf der Außenumfangsfläche des Zwischenabschnitts der Eingangs welle 15a ausgebildet ist. Die Tellerfeder 41 weist eine Elastizität auf, die kleiner als die jenige der Tellerfeder 38 ist, und dient zum Ausüben eines Vordrucks auf Berührbereiche zwischen den Innenflächen 2a, 4a der Scheiben 2A, 2B, 4 und den Umfangsflächen 8a der Reibrollelemente 8.

Ferner ist das Ausgangsritzel 21a durch eine Trennwand 42 innerhalb des Gehäuses über ein Paar von Schrägkugellagern 43 gelagert, um eine axiale Verschiebung des Ausgangsritzels zu verhindern. Nebenbei sei bemerkt, daß das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe des Doppelkammertyps, das in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist, eine oder beide der Eingangsscheiben 2A, 2B axial verschiebbar gegenüber der Lastnocke 10 auf der Eingangswelle 15a über die Kugel-Keilnuten 39 lagert, weil die beiden Schei ben 2A, 2B in der Axialrichtung bezüglich der Eingangswelle 15a in Reaktion auf eine elastische Verformung von Bauelementen, die durch den Betrieb der Druckvorrichtung 9 verursacht wird, verschoben werden können, während die Drehungen der beiden Schei ben 2A, 2B synchronisiert werden.

Wenn das oben erwähnte stufenlos verstellbare Toroidgetriebe des Doppelkammertyps betrieben wird, wird die Drehung der Antriebswelle 35 auf die andere (die linke in Fig. 11) Eingangsscheibe 2B über die Druckvorrichtung 9 übertragen, und anschließend wird die Drehung auf eine Eingangsscheibe 2A über die Eingangswelle 15A übertragen, wobei die beiden Eingangsscheiben 2A, 2B synchron gedreht werden. Die Drehung der beiden Eingangsscheiben 2A, 2B wird auf das Paar von Ausgangsscheiben 4 über die Mehrzahl (insgesamt vier, zwei im Beispiel dargestellt) von Reibrollelementen 8 übertragen. Da die Hülse 45, deren beide Enden sich in Keilnutverbindung (Keilwellenverbindung) mit den Ausgangsscheiben 4 befinden, gedreht wird, wird auch das Ausgangsritzel 21a, das an der Außenumfangsfläche des Zwischenabschnitts der Hülse 45 befestigt ist, gedreht. In dieser Weise kann bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe des Doppelkammer typs, da die Übertragung einer Drehung von der Antriebswelle 35 auf das Ausgangsritzel 21a durch zwei parallele Systeme bewirkt wird, ein großes Drehmoment übertragen wer den. Ferner kann durch Ändern der Neigungswinkel der Reibrollelemente 8, die zwi schen den Scheiben 2A, 2B angeordnet sind, in einer synchronen Weise das Überset zungsverhältnis zwischen den Eingangsscheiben 2A, 2B und den Ausgangsscheiben 4 geändert werden.

Im Fall der herkömmlichen Anordnung, die in Fig. 11 und 12 dargestellt ist, wird eine Dicke (Wandstärke) beider Enden der Hülse 45 unvermeidlich geringer, da das Paar von Ausgangsscheiben 4 sich in Keilnutverbindung mit beiden Enden der Hülse 45 befindet, an der das Ausgangsritzel 21a befestigt ist. Daher wird, solange die Dicke der Hülse 45 nicht vergrößert wird, eine Torsionssteifigkeit der beiden Enden vermindert. Dadurch ist es schwierig, ein großes Drehmoment zwischen den Ausgangsscheiben 4 und der Hülse 45 zu übertragen. Eine Erhöhung der Dicke der Hülse 45 ist nicht zu bevorzugen, da es damit schwierig ist, das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe kompakt und leichtgewich tig zu machen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe der eingangs genannte Art anzugeben, das bei einfachem Aufbau ein hohes Drehmo ment sicher und zuverlässig übertragen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein stufenlos verstellbares Toroid getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Funktion des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes, das die oben erwähnten An ordnungen zum Übertragen der Drehkraft von der ersten und der zweiten Außenscheibe auf die erste und die zweite Innenscheibe über die zwei Systeme aufweist, und die Funktion zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses zwischen der ersten und der zweiten Außenscheibe und der ersten und der zweiten Innenscheibe ist die gleiche wie diejenige bei dem herkömmlichen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe des Doppel kammertyps, wie in Fig. 11 und 12 dargestellt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Hülse mit der ersten und zweiten Ausgangsscheibe drehfest verbunden werden, ohne daß die Dicke bzw. die Wandstärke von Eingriffsabschnitten der Hülse vermindert werden muss. Daher kann mit einfachem Aufbau ein hohes Drehmoment übertragen werden.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Ver bindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines stu fenlos verstellbaren Toroidgetriebes;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Paares von Ausgangsscheiben, die in das erste Ausführungsbeispiel aufzunehmen sind;

Fig. 3 eine perspektivische Endansicht einer Hülse;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausgangsscheibe, die in ein zweites Ausführungsbeispiel des stufenlos verstellbaren Toroikdgetriebes einzufü gen ist;

Fig. 5 eine perspektivische Endansicht einer Hülse;

Fig. 6 eine teilweise Schnittansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel des stu fenlos verstellbaren Toroidgetriebes darstellt;

Fig. 7 eine Seitenansicht, die einen grundlegenden Aufbau eines herkömmlichen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes in einem Zustand maximaler Über setzung ins Langsame darstellt;

Fig. 8 eine Seitenansicht, die das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe in einem Zustand maximaler Übersetzung ins Schnelle darstellt;

Fig. 9 eine Schnittansicht, die ein erstes Beispiel eines konkreten Aufbaus eines stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes darstellt;

Fig. 10 eine Schnittansicht gemäß der Linie 10-10 in Fig. 9;

Fig. 11 eine teilweise Schnittansicht, die ein zweites Beispiel eines konkreten Auf baus eines stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes darstellt; und

Fig. 12 eine Schnittansicht gemäß der Linie 12-12 in Fig. 11.

Fig. 1 bis 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel des stufenlos verstellbaren To roidgetriebes. Dieses Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch Eingriffsabschnitte zwischen einem Paar von Ausgangsscheiben (einer ersten und einer zweiten Innen scheibe) 4 und beiden axialen Endabschnitten einer Hülse 45, an der an einer Außen umfangsfläche des Zwischenabschnitts ein Ausgangsritzel 21a befestigt ist. Aufgrund der Tatsache, daß die weiteren Anordnungen und Funktionen die gleichen wie diejeni gen bei dem zuvor erwähnten herkömmlichen Beispiel sind, dargestellt in Fig. 11 und 12, wird eine Erläuterung und Darstellung der gleichen bzw. ähnlicher Teile weggelassen bzw. vereinfacht, und die kennzeichnenden Abschnitte des Ausführungsbeispiels werden hauptsächlich im folgenden beschrieben.

Sektorförmige axiale Vorsprünge 47, wie in Fig. 2 dargestellt, sind auf gegenüberliegen den Flächen des Paares von Ausgangsscheiben 4 an zwei Positionen ausgebildet, die bezüglich des Durchmessers von Durchgangslöchern 17 gegenüberliegen, wobei die Durchgangslöcher jeweils in der Mitte der Ausgangsscheiben 4 ausgebildet sind. Die axialen Vorsprünge 47 sind auf einem Kreis um das Durchgangsloch 17 herum angeord net. Demgegenüber sind axiale Ausnehmungen 48, wie in Fig. 3 dargestellt, in Kanten beider axialer Enden der Hülse 45 an zwei Positionen, die bezüglich eines Durchmes sers gegenüberliegen, ausgebildet. Breitenabmessungen W₄₈ der axialen Ausnehmun gen 48 sind gleich zu Breitenabmessungen W₄₇ der axialen Vorsprünge 47 oder gering fügig größer als diese (W₄₈, W₄₇), so daß die axialen Vorsprünge 47 in die axialen Aus nehmungen 48 ohne ein Spiel eingepaßt werden können. Nebenbei bemerkt, können die Ausgangsscheiben 4 und die Hülse 45 koaxial zueinander angeordnet werden, wenn die axialen Ausnehmungen 48 und die axialen Vorsprünge 47 ineinander eingepaßt sind, da die axialen Ausnehmungen 48 und die axialen Vorsprünge 47 bezüglich des Durchmes sers gegenüberliegend angeordnet sind.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind die oben erwähnten Ausgangsscheiben 4 und eine Hülse 45 derart angeordnet, daß die axialen Vorsprünge 47 in die axialen Ausnehmungen 48 ohne ein Spiel eingepaßt sind, wodurch ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe des Doppelkammertyps gebildet wird. In dieser Anordnung und im Betriebszustand werden die Ausgangsscheiben 4 zu beiden Endkanten der Hülse 45, jeweils durch eine Mehrzahl von Reibrollelementen 8 (Fig. 11) gedrückt. Demgemäß wird der Eingriff zwischen den axialen Ausnehmungen 48 und den axialen Vorsprüngen 47 nicht versehentlich gelöst, so daß synchrone Drehungen des Paares von Ausgangsscheiben 4 und eine Übertra gung einer Drehkraft zwischen dem Paar von Ausgangsscheiben 4 und der Hülse 45 erreicht werden kann.

Im Fall des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes mit dem oben erwähnten Aufbau wird eine Dicke (Wandstärke) von Abschnitten der Hülse 45 in den Eingriffsbereichen zwi schen der Hülse und dem Paar von Ausgangsscheiben 4 an beiden axialen Enden nicht vermindert, da die Struktur zum Drehen des Paares von Ausgangsscheiben 4 und der Hülse 45 in einer synchronen Weise durch den Eingriff zwischen den axialen Vorsprün gen 47, welche axial hervorstehen, und den axialen Ausnehmungen 48, welche axial zurückgesetzt sind, erreicht werden. Daher kann, ohne die Dicke der Hülse 45 beson ders zu erhöhen, ein großes Drehmoment übertragen werden, während eine angemes sene Festigkeit der Hülse 45 aufrechterhalten wird.

Nebenbei bemerkt können im Fall des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes des Aus führungsbeispiels, da die Ausgangsscheiben 4 symmetrisch bezüglich der Hülse 45 ver schoben werden können, die Kugellager 43 zum Lagern der Hülse 45 die Positionen der Ausgangsscheiben 4 nicht festlegen. Jedoch aufgrund der Tatsache, daß die Ausgangs scheiben 4 in Richtung des Durchmessers mittels Nadellagern 16 zwischen den Aus gangsscheiben und einer Außenumfangsfläche einer Eingangswelle 15a angeordnet sind, werden die Ausgangsscheiben 4 während des Betriebs des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes nicht in Richtung des Durchmessers verschoben.

Ferner ist es zu bevorzugen, daß ein Außendurchmesser D₄₇ jedes konvexen Abschnitts 47 um das 1,2- bis 2,5-fache größer als ein Innendurchmesser R₁₇ jedes der Durch gangslöcher 17 ist, die in der Mitte der Ausgangsscheiben 4 ausgebildet sind {D₄₇ = (1,2 bis 2,5)R₁₇}. Wenn der Außendurchmesser D₄₇ kleiner als ein derartiger Wert ist (D₄₇ < 1,2R₁₇), ist es schwierig, eine Festigkeit der axialen Vorsprünge 47 zu gewährleisten. Demgegenüber ist es, wenn der Außendurchmesser D₄₇ des konvexen Abschnitts 47 einen derartigen Wert übersteigt (D₄₇ < 2,5R₁₇), erforderlich, den Außendurchmesser der Kugellager 43 übermäßig zu erhöhen, um einer Störung zwischen den axialen Vor sprüngen 47 und Außenlaufringen, welche die Kugellager 43 bilden, zu verhindern, wo durch eine Kompaktheit und eine Gewichtsverminderung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes erschwert wird. Ferner ist es zu bevorzugen, daß eine axiale Höhe H₄₇ des konkaven Abschnitts 47 größer als 1/20 und kleiner als 1/4 einer axialen Länge L₄ der Ausgangsseitenscheibe 4 {H₄₇ = (1/20 bis 1/4)L₄} ist. Wenn die Höhe H₄₇ des konvexen Abschnitts 47 kleiner als ein derartiger Wert ist {H₄₇ < (1/20)L₄} ist, ist es schwierig, eine Festigkeit der Eingriffsabschnitte zwischen den axialen Vorsprüngen 47 und den axialen Ausnehmungen 48 zu gewährleisten. Demgegenüber werden, wenn die Höhe H₄₇ des konvexen Abschnitts 47 größer als ein derartiger Wert ist {H₄₇ < (1/4)L₄}, axiale Längen der Eingriffsabschnitte zwischen den axialen Vorsprüngen 47 und den axialen Ausneh mungen 48 zu groß, wodurch nicht nur eine Kompaktheit und eine Gewichtsverminde rung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes erschwert werden, sondern auch eine Aufrechterhaltung einer Torsionssteifigkeit der Eingriffsabschnitte zwischen den axialen Vorsprüngen 47 und den axialen Ausnehmungen 48 erschwert werden. Nebenbei be merkt sind die Beziehungen der Abmessungen zwischen derartigen Teilen auch bei ei nem zweiten Ausführungsbeispiel, welches im folgenden beschrieben wird, die gleichen.

Fig. 4 und 5 stellen ein zweites Ausführungsbeispiel des stufenlos verstellbaren To roidgetriebes dar. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein teilweise unterbroche ner ringförmiger Vorsprung 49, wie in Fig. 4 dargestellt, auf der Außenfläche jeder Aus gangsseitenscheibe 4 ausgebildet, und zwei bezüglich des Durchmessers gegenüberlie gende nicht zusammenhängende Bereiche des Vorsprungs 49 bilden axiale Ausneh mungen 48a. Demgegenüber sind axiale Vorsprünge 47a auf Kanten beider axialer En den der Hülse 45 an zwei bezüglich des Durchmessers gegenüberliegenden Positionen ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auch eine Breitenabmessung W_48a jeder axialen Ausnehmung 48a derart ausgewählt, daß diese gleich einer Breitenabmessung W_47a jedes axialen Vorsprungs 47a oder geringfügig größer als diese ist (W_48a, W_47a), so daß die axialen Vorsprünge 47a in die axialen Ausnehmungen 48a ohne Spiel eingepaßt werden können. Das zweite Ausführungsbeispiel ist das gleiche wie das erste Ausfüh rungsbeispiel, außer, daß die axialen Ausnehmungen und die axialen Vorsprünge umge kehrt ausgebildet sind.

Nebenbei bemerkt sind bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel die axialen Vor sprünge 47a und die axialen Ausnehmungen 48a bezüglich des Durchmessers gegenü berliegend. Um eine Übertragung der Drehkraft zwischen den Ausgangsscheiben 4 und der Hülse 45 zu stabilisieren, ist es erforderlich, daß eine Mehrzahl axialer Vorsprünge 47a und eine Mehrzahl axialer Ausnehmungen 48a in gleichen Abständen längs einer Umfangsrichtung vorgesehen sind. Wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann, wenn die axialen Vorsprünge 47a und die axialen Ausnehmungen 48a an zwei bezüglich des Durchmessers gegenüberliegenden Positionen vorgesehen sind, eine Struktur zum stabilen Übertragen der Drehung mit geringen Kosten durch eine relativ einfache Ar beitsweise geschaffen werden. Falls jedoch die Kosten steigen, können drei oder mehr (beispielsweise drei oder vier) axiale Vorsprünge 47a und axiale Ausnehmungen 48a in gleichen Abständen längs einer Umfangsrichtung vorgesehen werden.

Fig. 6 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes dar. Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist, um die Hülse 45 durch die Trennwand 42 zu lagern, das Paar von Schrägkugellagern 43 in X-Anordnung angeordnet, und die Radialnadellager 50 sind zwischen der Innenumfangsfläche der Hülse 45 und der Außenumfangsfläche der Eingangswelle 15a angeordnet, um ein Ab fallen der Hülse 45 zu verhindern. Im Gegensatz dazu ist bei dem dritten Ausführungs beispiel zum Lagern der Hülse 45 durch die Trennwand 42 ein Paar von Schrägkugella gern 43 in einer O-Anordnung angeordnet, und die Radialnadellager 50 sind weggelas sen. Die weitere Bauweise und Funktionen sind die gleichen wie diejenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel.

Aufgrund der Tatsache, daß die Ausführungsbeispiele, welche die oben erwähnte An ordnung aufweisen, so daß, selbst wenn die Dicke (Wandstärke) der Hülse nicht beson ders erhöht wird, ein großes Drehmoment übertragen werden kann, während eine an gemessene Festigkeit der Hülse gewährleistet wird, kann ein kompaktes und leichtge wichtiges stufenlos verstellbares Toroidgetriebe vorgesehen werden.

Claims

1. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe mit:
einer ersten und einer zweiten außenliegenden Eingangsscheibe, einer ersten und einer zweiten innenliegenden Ausgangsscheibe, wobei die Ausgangsscheiben jeweils eine axiale Länge und ein zentrales Durchgangsloch mit einem Innendurchmesser aufweisen;
einer Mehrzahl von Reibrollelementen, die zwischen der ersten Eingangs- und Aus gangsscheibe und der zweiten Eingangs- und Ausgangsscheibe zur Drehmomentüber tragung vorgesehen sind;
einer Hülse, die zwischen der ersten und zweiten Ausgangsscheibe angeordnet ist, wo bei die Hülse drehfest mit der ersten und der zweiten Ausgangsscheibe verbunden ist, und die erste und zweite Eingangsscheibe, die erste und zweite Ausgangsscheibe und die Hülse koaxial drehbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste und die zweite Ausgangsscheibe (4) jeweils axiale Vorsprünge (47) oder Ausnehmungen (48a) aufweisen, und die Hülse (45) axiale Ausnehmungen (48) oder Vor sprünge (47a) aufweist, die jeweils mit den Vorsprüngen (47) oder Ausnehmungen (48a) der ersten und zweiten Ausgangsscheibe (4) in Eingriff sind, wobei ein Außendurchmes ser (D₄₇) der axialen Vorsprünge (47) der ersten und zweiten Ausgangsscheibe (4) 1,2- bis 2,5-fach größer als der Innendurchmesser (R₁₇) der Durchgangslöcher (17) ist, und eine axiale Höhe (H₄₇) der axialen Vorsprünge (47) der ersten und zweiten Ausgangs scheibe (4) 1/20 bis 1/4 der jeweiligen axialen Länge (L₄) der ersten und zweiten Aus gangsscheibe (4) ist.

2. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich net, daß eine Mehrzahl von ersten Reibrollelementen (8) jeweils drehbar um erste Ex zenterwellen (7) zwischen der ersten Eingangs- und Ausgangsscheibe (2A, 4) gelagert sind, jede der ersten Exzenterwellen (7) jeweils an einem ersten Drehzapfen (6) vorge sehen ist, und jeder der ersten Drehzapfen (6) jeweils schwenkbar um eine erste Schwenkwelle (5) vorgesehen ist, wobei die ersten Schwenkwellen (5) jeweils zwischen der ersten Eingangsscheibe (2A) und der ersten Ausgangsscheibe (4) vorgesehen sind, und sich senkrecht und versetzt zu einer Mittelachse der Eingangsscheiben (2A, 2B) und der Ausgangsscheiben (4) erstrecken, und eine Mehrzahl von zweiten Reibrollele menten (8) jeweils drehbar um zweite Exzenterwellen (7) zwischen der zweiten Ein gangs- und Ausgangsscheibe (2B, 4) gelagert sind, jede der zweiten Exzenterwellen (7) jeweils an einem zweiten Drehzapfen (6) vorgesehen ist, und jeder der zweiten Dreh zapfen (6) jeweils schwenkbar um eine zweite Schwenkwelle (5) vorgesehen ist, wobei die zweiten Schwenkwellen (5) jeweils zwischen der zweiten Eingangsscheibe (2A) und der zweiten Ausgangsscheibe (4) vorgesehen sind, und sich senkrecht und versetzt zu einer Mittelachse der Eingangsscheiben (2A, 2B) und der Ausgangsscheiben (4) erstre cken.

3. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekenn zeichnet, daß die Hülse (45) durch ein Paar von Schrägkugellagern (43) in X-Anordnung gelagert ist.

4. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekenn zeichnet, daß die Hülse (45) durch ein Paar von Schrägkugellagern (43) in O- Anordnung gelagert ist.