DE19950803A1 - Stufenlose Getriebeeinheit - Google Patents

Abstract

Eine stufenlose Getriebeeinheit, bei der ein stufenloses Toroidgetriebe (47) vom Doppelhohlraum-Typ mit einem Planetengetriebe (50) kombiniert ist, weist eine Niedrigdrehzahl-Kupplung (73) und eine Hochdrehzahl-Kupplung (74) auf. In einem Niedrigdrehzahl-Fahrmodus ist die Niedrigdrehzahl-Kupplung (73) eingerückt, so daß das gesamte Drehmoment durch das stufenlose Toroidgetriebe (47) auf eine Abtriebswelle (49) übertragen wird. In einem Hochdrehzahl-Fahrmodus ist die Hochdrehzahl-Kupplung (74) eingerückt, so daß der größte Teil des Drehmoments durch ein Planetengetriebe (50) auf die Abtreibswelle (49) übertragen und ein Teil des Drehmoments auf Ausgangsscheiben (4) des Toroidgetriebe (47) aufgebracht wird. Die Kombination aus Getriebe (47) und Planetengetriebe (50) verbessert den Übertragungs-Wirkungsgrad und die Lebensdauer der stufenlosen Getriebeeinheit.

Description

Die Erfindung betrifft eine stufenlose Getriebeeinheit mit einem stufenlosen Getriebe vom Toroidtyp (kurz: Toroid­ getriebe) zum Gebrauch beispielsweise als Antriebskraftüber­ tragungssystem für Kraftfahrzeuge, speziell eine stufenlose Getriebeeinheit, die geringere Größe hat und so verbessert ist, daß eine lange Lebensdauer des stufenlosen Toroidgetrie­ bes gewährleistet ist.

Es folgt eine Untersuchung der Anwendung eines stufenlosen Toroidgetriebes, das schematisch in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, als Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Bei diesem stufenlo­ sen Getriebe ist eine Eingangsscheibe 2 koaxial auf einer An­ triebswelle 1 gehaltert. Eine Ausgangsscheibe 4 ist auf einem Endbereich einer Abtriebswelle 3, die mit der Antriebswelle 1 koaxial ist, fest angeordnet. Drehzapfen 5 und Drehteil 6 sind in einem Gehäuse (nicht gezeigt) angeordnet, in dem das Getriebe enthalten ist. Die Drehzapfen 5 sind in bezug auf die Antriebs- und Abtriebswelle 1 und 3 in verdrehten Positionen angeordnet. Die Drehteile 6 sind um ihre jeweili­ gen Drehzapfen 5 kippbar.

Jeder Drehzapfen 5 ist an jeder Seitenfläche von jedem ent­ sprechenden Drehteil 6 auf koaxiale Weise angebracht. In der Mitte von jedem Drehteil 6 ist eine Verlagerungsachse 7 vor­ gesehen. Wenn ein Drehteil 6 um seinen jeweiligen Drehzapfen 5 schwingt, ändert sich der Neigungswinkel seiner entspre­ chenden Verlagerungsachse 7.

Die Verlagerungsachse 7 an jedem Drehteil 6 trägt eine Treib­ rolle 8. Die Rolle 8 kann sich um die Achse 7 herum drehen. Jede Treibrolle 8 befindet sich zwischen gegenüberliegenden inneren Seitenflächen 2a und 4a der Eingangs- und der Aus­ gangsscheibe 2 und 4.

Die inneren Seitenflächen 2a und 4a sind konkave Oberflächen, die erhalten werden können, wenn ein Kreisbogen um jeden Drehzapfen 5 um die Wellen 1 und 3 gedreht wird. Eine äußere Umfangsoberfläche 8a jeder Treibrolle 8 ist eine sphärische konvexe Oberfläche, die mit den konkaven Oberflächen zusam­ menpaßt. Die äußere Umfangsoberfläche 8a ist in Kontakt mit den inneren Seitenflächen 2a und 4a der Scheiben 2 und 4.

Eine Belastungsnockeneinrichtung 9, die als eine Druckein­ richtung dient, ist zwischen der Antriebswelle 1 und der Ein­ gangsscheibe 2 angeordnet. Die Nockeneinrichtung 9 drückt die Eingangsscheibe 2 elastisch gegen die Ausgangsscheibe 4. Die Drehung der Antriebswelle 1 wird auf die Eingangsscheibe 2 durch die Einrichtung 9 übertragen.

Die Belastungsnockeneinrichtung 9 umfaßt einen Belastungs­ nocken (eine Nockenplatte) 10, die sich integral mit der An­ triebswelle 1 drehen kann, und eine Vielzahl von Rollen 12 (z. B. vier), die von einem ringförmigen Halteelement 11 so gehalten werden, daß sie eine Abrollbewegung ausführen kön­ nen.

Eine Nockenfläche 13, die in der Umfangsrichtung gewellt ist, ist an einer Oberfläche (der rechten Oberfläche in Fig. 4) der Belastungsnockeneinrichtung 10 ausgebildet. Eine Nocken­ fläche 14, deren Gestalt der Nockenfläche 13 gleicht, ist an der äußeren Seitenfläche (der linken Oberfläche in Fig. 4) der Eingangsscheibe 2 ausgebildet. Die Rollen sind von Achsen drehbar abgestützt, die von der Mitte der Antriebswelle 1 ra­ dial verlaufen.

Bei dem so ausgebildeten stufenlosen Toroidgetriebe dreht sich die Belastungsnockeneinrichtung 10 mit der Drehung der Antriebswelle 1. Wenn sich die Nockeneinrichtung 10 dreht, preßt ihre Nockenfläche 13 die Rollen 12 gegen die Nocken­ fläche 14 der Eingangsscheibe 2. Infolgedessen wird die Ein­ gangsscheibe 2 gegen die Treibrollen 8 gepreßt, und gleich­ zeitig drücken die Nockenflächen 13 und 14 mit den dazwischen befindlichen Rollen 12 gegeneinander, woraufhin sich die Ein­ gangsscheibe 2 dreht.

Während sich die Eingangsscheibe 2 dreht, drehen sich die Treibrollen 8 um ihre jeweiligen Achsen 7. Die Rotation jeder Rolle 8 wird auf die Ausgangsscheibe 4 übertragen. Wenn sich die Ausgangsscheibe 4 dreht, dreht sich die an der Scheibe 4 fest angeordnete Abtriebswelle 3.

Es folgt nun eine Beschreibung der Art und Weise einer Ände­ rung des Verhältnisses (d. h. des Übersetzungsverhältnisses) der Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 3 zu derjenigen der Antriebswelle 1. Bei Verlangsamung der Rotation der Antriebs­ welle 1 und Übertragung derselben auf die Abtriebswelle 3 werden die Drehteile 6 um ihre jeweiligen Drehzapfen 5 ge­ neigt, wie Fig. 4 zeigt.

Daher ist jede Verlagerungsachse 7 geneigt, so daß die äußere Umfangsfläche 8a jeder Treibrolle 8 mit dem zentralen Bereich der inneren Seitenfläche 2a der Eingangsscheibe 2 und dem äußeren Umfangsbereich der inneren Seitenfläche 4a der Aus­ gangsscheibe 4 in Kontakt ist. Beim Erhöhen der Rotation der Antriebswelle 1 und Übertragen derselben auf die Abtriebs­ welle 3 werden dagegen die Drehteile 6 in die Gegenrichtung um ihre jeweiligen Drehzapfen 5 gekippt, wie Fig. 5 zeigt.

Somit ist jede Verlagerungsachse 7 so geneigt, daß die äußere Umfangsoberfläche 8a jeder Treibrolle 8 mit dem äußeren Um­ fangsbereich der inneren Seitenfläche 2a der Eingangsscheibe 2 und dem zentralen Bereich der inneren Seitenfläche 4a der Ausgangsscheibe 4 in Kontakt ist. Wenn jede Verlagerungsachse 7 unter einem Winkel geneigt ist, der zwischen den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Winkeln liegt, kann zwischen der An­ triebs- und der Abtriebswelle 1 und 3 ein Zwischen-Überset­ zungsverhältnis erreicht werden.

Die Fig. 6 und 7 zeigen ein spezielleres Beispiel des stufen­ losen Toroidgetriebes. Bei diesem Beispiel sind die Eingangs­ scheibe 2 und die Ausgangsscheibe 4 um eine zylindrische An­ triebswelle 15 herum über Nadellager 16 einzeln drehbar abge­ stützt. Ein Durchgangsloch 17 mit Kreisquerschnitt ist in dem zentralen Bereich von jeder der Scheiben 2 und 4 ausgebildet.

Die Durchgangslöcher 17 sind so ausgebildet, daß sie in der Axialrichtung der Antriebswelle 15 durch die jeweiligen inne­ ren Seitenflächen 2a und 4a und äußeren Seitenflächen der Scheiben 2 und 4 hindurchgehen. Jedes Nadellager 16 ist zwi­ schen der Innenumfangsfläche seines entsprechenden Durch­ gangslochs 17 und der Außenumfangsfläche eines Zwischenbe­ reichs der Antriebswelle 15 vorgesehen.

An der Innenumfangsfläche eines Endbereichs jedes Durchgangs­ lochs 17 ist eine Haltenut 18 ausgebildet. Ein Sprengring 19 ist in jede Haltenut 18 eingesetzt. Die Sprengringe 19 in den Haltenuten 18 verhindern, daß die Nadellager 16 aus den Durchgangslöchern 17 heraus zu den inneren Seitenflächen 2a und 4a der Scheiben 2 und 4 gleiten.

Der Belastungsnocken 10 ist an einem Endbereich 15c (linker Endbereich in Fig. 6) der Antriebswelle 15 durch Aufkeilen angebracht. Ein Flanschbereich 20 verhindert, daß sich der Nocken 10 von der Eingangsscheibe 2 weg bewegt. Der Bela­ stungsnocken 10 und die Rollen 12 bilden die Belastungs­ nockeneinrichtung 9, die die Eingangsscheibe 2 dreht, während sie sie gleichzeitig gegen die Ausgangsscheibe 4 preßt, wäh­ rend die Antriebswelle 15 sich dreht. Ein Abtriebszahnrad 21 ist mit der Ausgangsscheibe 4 über eine Keilnut 22 verbunden. Somit können sich die Scheibe 4 und das Zahnrad 21 synchron miteinander drehen.

Wie Fig. 7 zeigt, sind die gegenüberliegenden Endbereiche der Drehteile 6 von einem Paar von Stützplatten 23 abgestützt. Die Drehteile 6 sind um ihre jeweiligen Drehachsen 5 kippbar und in der Axialrichtung (der Horizontalrichtung in Fig. 7) der Drehzapfen 5 bewegbar. Jede Verlagerungsachse 7 ist in ein kreisrundes Loch 24 eingesetzt, das in dem zentralen Be­ reich jeder Drehteil 6 gebildet ist. Jede Verlagerungsachse 7 hat einen Tragachsenbereich 25 und einen Schwenkbereich 26, die parallel und exzentrisch zueinander verlaufen.

Der Tragachsenbereich 25 ist in jedem Drehteil 6 über ein Ra­ dialnadellager 27, das in das Loch 24 eingesetzt ist, drehbar abgestützt. Jede Treibrolle 8 ist an ihrem jeweiligen Schwenkbereich 26 über ein Radialnadellager 28 drehbar abge­ stützt.

Die paarweisen Verlagerungsachsen 7 sind in bezug auf die An­ triebswelle 15 zueinander diametral entgegengesetzt angeord­ net. Die Schwenkbereiche 26 sind zu ihren jeweiligen Tragach­ senbereichen 25 in der gleichen Richtung in bezug auf die Drehrichtung der Scheiben 2 und 4 exzentrisch. Die Richtung ihrer Exzentrizität ist im wesentlichen senkrecht zu der Axi­ alrichtung der Antriebswelle 15. Daher kann sich jede Treib­ rolle 8 um eine bestimmte Strecke in der Axialrichtung der Antriebswelle 15 bewegen.

Die auf diese Weise bewegbaren Treibrollen 8 können ihre Po­ sitionen in der Axialrichtung der Antriebswelle 15 auch dann verlagern, wenn die Scheiben 2 und 4, die Treibrollen 8 usw. durch erhebliche Belastungen, die während der Drehmomentüber­ tragung auf sie wirken, elastisch verformt werden. Es kann also vermieden werden, daß diese Komponenten übermäßigen Kräften ausgesetzt werden.

Ein Kugeldrucklager 29 und ein Nadeldrucklager 30 sind zwi­ schen jeder Treibrolle 8 und ihrem entsprechenden Drehteil 6 angeordnet. Das Kugellager 29 nimmt eine Druckkraft auf die Treibrolle 8 auf und ermöglicht es der Rolle 8, sich zu dre­ hen. Das Nadellager 30 nimmt eine Drucklast von der Treib­ rolle 8 auf, die auf einen äußeren Laufring 31 des Kugella­ gers 29 wirkt. Ferner ermöglicht es das Lager 30 dem Schwenk­ bereich 26 und dem äußeren Laufring 31, um den Tragachsenbe­ reich 25 herum zu schwingen.

Eine Treibstange 32 ist mit einem Endbereich (dem linken End­ bereich in Fig. 7) jeder Drehteil 6 verbunden. Ein Antriebs­ kolben 33 ist an der Außenumfangsfläche eines Zwischenbe­ reichs jeder Treibstange 32 befestigt. Jeder Kolben ist flüs­ sigkeitsdicht in einem Antriebszylinder 34 untergebracht.

Bei dem so aufgebauten stufenlosen Toroidgetriebe wird die Rotation der Antriebswelle 15 über die Belastungsnockenein­ richtung 9 auf die Eingangsscheibe 2 übertragen. Die Drehung der Eingangsscheibe 2 wird durch die Treibrollen 8 auf die Ausgangsscheibe 4 übertragen. Die Drehung der Ausgangsscheibe 4 wird auf das Abtriebszahnrad 21 übertragen.

Bei einer Änderung des Verhältnisses zwischen den jeweiligen Drehzahlen der Antriebswelle 15 und des Abtriebszahnrads 21 werden die paarweisen Antriebskolben 33 in entgegengesetzte Richtungen verlagert. Während die Kolben 33 auf diese Weise verlagert werden, werden die paarweisen Drehteile 6 in entge­ gengesetzten Richtungen verlagert.

Beispielsweise bewegt sich in Fig. 7 die untere Treibrolle 8 nach rechts und die obere Treibrolle 8 nach links. Infolge­ dessen ändern sich die Richtungen von Tangentialkräften, die auf die Bereiche wirken, an denen die jeweiligen Außenum­ fangsflächen 8a der Treibrollen 8 und die inneren Seitenflä­ chen 2a und 4a der Scheiben 2 und 4 miteinander in Berührung sind. Wenn sich die Richtungen dieser Kräfte auf diese Weise ändern, neigen sich die Drehteile 6 in entgegengesetzten Richtungen um ihre jeweiligen Drehzapfen 5.

Infolgedessen ändern sich wie in dem in den Fig. 4 und 5 ge­ zeigten Fall die Kontaktstellen zwischen den jeweiligen Außenumfangsflächen 8a der Treibrollen 8 und den inneren Sei­ tenflächen 2a und 4a der Scheiben, so daß sich das Überset­ zungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 15 und dem Ab­ triebszahnrad 21 ändert.

Während der Kraftübertragung zwischen der Antriebswelle 15 und dem Abtriebszahnrad 21 unterliegen die Kontaktzonen zwi­ schen den Komponenten einer gewissen elastischen Formänderung durch übertragene Belastungen. Da jede Treibrolle 8 in der Axialrichtung der Antriebswelle 15 aufgrund der elastischen Formänderung verlagert wird, dreht sich die Verlagerungsachse 7, die die Rollen 8 abstützt, geringfügig um ihren entspre­ chenden Tragachsenbereich 25.

Während dieses Vorgangs werden der äußere Laufring 31 von je­ dem Druckkugellager 29 und seinem entsprechenden Drehteil 6 relativ zueinander verlagert. Da das Drucknadellager 30 zwi­ schen dem äußeren Laufring 31 und dem Drehteil 6 angeordnet ist, erfordert die relative Verlagerung nur eine kleine Kraft. Somit kann der Neigungswinkel jeder Verlagerungsachse 8 mit einer kleinen Kraft geändert werden.

In den veröffentlichten JP-Patentanmeldungen KOKAI 1-234646, 7-158711, 8-21503 und 8-35549 werden stufenlose Toroid­ getriebe vom Doppelhohlraum-Typ beschrieben, die entwickelt wurden, um die von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle zu übertragende Drehkraft zu steigern. Wie die Fig. 8 und 9 zeigen, weist ein solches Doppelhohlraumgetriebe zwei Ein­ gangsscheiben 2A und 2B sowie zwei Ausgangsscheiben 4 auf, die die Antriebswelle 15a umgeben. Die Scheiben 2A, 2B und 4 sind parallel zueinander in bezug auf die Richtung der Kraft­ übertragung angeordnet.

Bei dem in den Fig. 8 und 9 gezeigten stufenlosen Toroid­ getriebe ist auf einem Zwischenbereich der Antriebswelle 15a ein Abtriebszahnrad 21a vorgesehen. Das Abtriebszahnrad 21a ist in bezug auf die Antriebswelle 15a drehbar. Eine zylind­ rische Buchse 35 ist in dem zentralen Bereich des Abtriebs­ zahnrads 21a vorgesehen. Die beiden Ausgangsscheiben 4 sind einzeln an den entgegengesetzten Endbereichen der Buchse 35 durch Aufkeilen befestigt.

Ein Nadellager 16 ist zwischen der Innenumfangsfläche eines Durchgangslochs 17 in dem zentralen Bereich jeder Ausgangs­ scheibe 4 und der Außenumfangsfläche der Antriebswelle 15a vorgesehen. Das Lager 16 stützt jede Ausgangsscheibe 4 und das Abtriebszahnrad 21a so ab, daß sie um die Antriebswelle 15a drehbar und in der Axialrichtung bewegbar sind.

Die Eingangsscheiben 2A und 2B an den entgegengesetzten End­ bereichen der Antriebswelle 15a können sich gemeinsam mit der Welle 15a drehen. Die Antriebswelle 15a wird von einer An­ triebskraft gedreht, die von einer Antriebswelle 36 auf der linken Seite von Fig. 8 über die Belastungsnockeneinrich­ tung 9 übertragen wird.

Ein Radiallager 37 ist zwischen der Außenumfangsfläche des distalen Endbereichs der Welle 36 und der Innenumfangsfläche des proximalen Endbereichs der Antriebswelle 15a vorgesehen. Ein Gleitlager oder Nadellager wird als Lager 37 verwendet. Das Radiallager 37 verbindet die Antriebswelle 36 und die An­ triebswelle 15a so miteinander, daß sie um eine bestimmte Strecke in der Drehrichtung relativ verlagert werden können, ohne ihre koaxiale Beziehung zu verändern.

Eine konusförmige Scheibenfeder 39, die eine relativ große Abstoßungskraft erzeugen kann, ist zwischen der rückwärtigen Oberfläche der ersten Eingangsscheibe 2A auf der rechten Seite von Fig. 8 und einer Belastungsmutter 38 auf der An­ triebswelle 15a angeordnet. Die Mutter 38, unterstützt von der Feder 39, hemmt die Eingangsscheibe 2A an einer Verlage­ rung relativ zu der Welle 15a in der Axialrichtung.

Die zweite Eingangsscheibe 2B, die dem Belastungsnocken 10 zugewandt ist, kann mittels einer Längsführung 40 relativ zu der Antriebswelle 15a in der Axialrichtung verlagert werden. Ein Halteschulterbereich 41 ist an der Außenumfangsfläche eines Zwischenabschnitts (nahe der Längsführung 40) der An­ triebswelle 15a ausgebildet.

Eine konisch ausgebildete Scheibenfeder 42 ist zwischen dem Schulterbereich 41 und einer Endfläche der Eingangsscheibe 2B angeordnet. Die Feder 42 erzeugt eine Abstoßungskraft, die kleiner als diejenige ist, die von der Feder 39 erzeugt wird. Die Abstoßungskraft von der Feder 39 bringt auf die Kontakt­ bereiche zwischen den inneren Seitenflächen 2a und 4a der Scheiben 2A, 2b und 4 und den jeweiligen Außenumfangsflächen 8a der Treibrollen 8 einen Steuerdruck auf.

Auf der Basis dieses Steuerdrucks kann ein Kontaktdruck auf die Kontaktbereiche auch dann aufgebracht werden, wenn die Belastungsnockeneinrichtung 9 keine oder nur eine geringe Schubkraft erzeugt. Somit kann das stufenlose Toroidgetriebe auch ein niedriges Drehmoment übertragen.

Das Abtriebszahnrad 21a ist in einer Zwischenwand 43 im Inne­ ren des Gehäuses über Schrägkugellager 44 so abgestützt, daß es drehbar und in der Axialrichtung unbeweglich ist. Bei dem stufenlosen Toroidgetriebe vom Doppelhohlraum-Typ wird zuge­ lassen, daß sich wenigstens eine der Eingangsscheiben 2A und 2B in der Axialrichtung der Antriebswelle 15a mittels der Längsführung 40 bewegen kann.

Das ist so, damit die Eingangsscheiben 2A und 2B, die syn­ chron miteinander drehbar sind, sich um eine bestimmte Strecke in der Axialrichtung der Antriebswelle 15a aufgrund der elastischen Formänderung der Komponenten bewegen können, die durch die Druckkraft von der Belastungsnockeneinrich­ tung 9 hervorgerufen wird.

Im Gebrauch des stufenlosen Toroidgetriebes vom Doppelhohl­ raum-Typ, das wie oben erläutert aufgebaut ist, wird die Ro­ tation der Antriebswelle 36 auf die zweite Eingangsscheibe 2B durch die Belastungsnockeneinrichtung 9 übertragen. Während die Rotation der Eingangsscheibe 2B auf die erste Eingangs­ scheibe 2A über die Antriebswelle 15a übertragen wird, drehen sich die beiden Eingangsscheiben 2A und 2B synchron. Die je­ weiligen Rotationen der Eingangsscheiben 2A und 2B werden einzeln über die Treibrollen 8 auf ihre entsprechenden Aus­ gangsscheiben 4 übertragen. Infolgedessen dreht sich die Buchse 35, die in Keilnuteingriff mit der Ausgangsscheibe 4 ist.

Während sich die Buchse 35 dreht, dreht sich das Abtriebs­ zahnrad 21a. Somit wird bei dem stufenlosen Toroidgetriebe vom Doppelhohlraum-Typ das von der Antriebswelle 36 auf das Abtriebszahnrad 21a übertragene Drehmoment durch zwei An­ triebskraftübertragungszüge (zwei Eingangsscheiben 2A und 2B und zwei Ausgangsscheiben 4) übertragen, die parallel zuein­ ander angeordnet ist. Somit kann das Getriebe vom Doppelhohl­ raum-Typ ein höheres Drehmoment als ein stufenloses Toroid­ getriebe vom Einzelhohlraum-Typ (in den Fig. 4 und 5 gezeigt) übertragen.

Ferner kann bei dem Doppelhohlraum-Getriebe das Übersetzungs­ verhältnis zwischen den Scheiben 2A, 2B und 4 synchron mit­ einander geändert werden, indem der Neigungswinkel der Treib­ rolle 8 zwischen der einen Eingangsscheibe 2A und ihrer ent­ sprechenden Ausgangsscheibe 4 und derjenige der Treibrolle 8 zwischen der anderen Eingangsscheibe 2B und ihrer entspre­ chenden Ausgangsscheibe 4 synchron geändert wird.

In dem Fall, in dem das stufenlose Toroidgetriebe in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist, können ein stufenloses Toroid­ getriebe 47 und ein Planetengetriebe 50 auf die in Fig. 10 gezeigte Weise kombiniert werden. Bei der stufenlosen Getrie­ beeinheit, in der das Toroidgetriebe 47 mit dem Planetenge­ triebe 50 kombiniert ist, ist eine Antriebswelle (Kurbel­ welle) 46 eines Motors 45 zur Verwendung als Antriebsquelle mit einer Eingangswelle des Getriebes 47 verbunden.

Das Getriebe 47 ist auf die gleiche Weise wie das in den Fig. 6 und 7 gezeigte ausgebildet. Eine Abtriebswelle 49 zum Dre­ hen der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs ist mit einem Son­ nenrad gekoppelt, das Teil des Planetengetriebes 50 ist. Die Abtriebswelle 49 dreht sich integral mit dem Sonnenrad. Her­ kömmliche Differentialräder sind zwischen der Abtriebswelle 49 und den Antriebsrädern angeordnet.

Die Ausgangsscheiben des stufenlosen Toroidgetriebes 47 und Elemente, die Teil des Planetengetriebes 50 sind, sind über eine erste Kraftübertragungseinrichtung 52 verbunden, so daß sie eine Drehkraft übertragen können. Die Antriebswelle des Getriebes 47 und die Antriebswelle 46 sind mit den anderen Elementen des Planetengetriebes 50 durch eine zweite Kraft­ übertragungseinrichtung 53 verbunden, so daß sie eine Dreh­ kraft übertragen können.

Ferner ist die stufenlose Getriebeeinheit mit einer Schalt­ einrichtung verbunden, um den Zustand des Getriebes zwischen der Antriebswelle 46 und der Abtriebswelle 49 in einen Hoch­ drehzahl-Fahrmodus, einen Niedrigdrehzahl-Fahrmodus oder einen Rückwärts-Fahrmodus umzuschalten.

Bei dieser stufenlosen Getriebeeinheit ist das Verhältnis (β/α) zwischen einem Reduzierverhältnis α der ersten Kraft­ übertragungseinrichtung 52 und einem Reduzierverhältnis β der zweiten Kraftübertragungseinrichtung 53 im wesentlichen gleich einem Reduzierverhältnis (dem Reduzierverhältnis zwi­ schen der Antriebs- und der Abtriebswelle 1 und 3 in dem in Fig. 5 gezeigten Zustand) i_H für die maximale Beschleunigung des stufenlosen Toroidgetriebes 47 gemacht.

Die in Fig. 10 gezeigte stufenlose Getriebeeinheit ist vom Antriebskraftverteilungs-Typ. Die Getriebeeinheit dieses Typs ist so ausgelegt, daß die gesamte Antriebskraft (Drehkraft), die auf die Antriebswelle 46 aufgebracht wird, im Niedrig­ drehzahl-Fahrmodus durch das stufenlose Toroidgetriebe 47 zu der Abtriebswelle 49 übertragen wird.

Im Hochdrehzahl-Fahrmodus dagegen wird die auf die Antriebs­ welle 46 aufgebrachte Antriebskraft durch das Planetenge­ triebe 50 auf die Abtriebswelle 49 übertragen und wird durch das Planetengetriebe 50 zum Teil auf die Ausgangsscheiben des Getriebes 47 aufgebracht. Somit wird die Antriebskraft des Motors 45 zu der Abtriebswelle 49 im Niedrigdrehzahl-Fahrmo­ dus nur durch das Getriebe 47 übertragen.

Im Hochdrehzahl-Fahrmodus wird die Antriebskraft des Motors 45 über das Planetengetriebe 50 zu der Abtriebswelle 49 über­ tragen. Dadurch kann das auf das Getriebe 47 im Hochdrehzahl- Fahrmodus aufgebrachte Drehmoment verringert werden, um da­ durch die Lebensdauer der Komponenten des Getriebes 47 zu er­ höhen, und der Drehmomentübertragungs-Wirkungsgrad der stu­ fenlosen Getriebeeinheit kann insgesamt verbessert werden.

Die herkömmliche stufenlose Getriebeeinheit vom Antriebs­ kraftverteilungs-Typ kann jedoch nicht immer eine hohe An­ triebskraft effizient übertragen. Beispielsweise ist bei einer stufenlosen Getriebeeinheit, die in der JP-Patentanmel­ dung KOKAI 1-169169 beschrieben ist, ein stufenloses Toroid­ getriebe vom Einzelhohlraum-Typ mit zwei Planetengetrieben kombiniert.

Daher ist die herkömmliche Getriebeeinheit groß und kompli­ ziert aufgebaut und kann wegen ihres großen Gewichts eine hohe Drehkraft nicht effizient übertragen. Eine stufenlose Getriebeeinheit, die in der JP-Patentanmeldung KOKAI 1-312266 beschrieben wird, weist das gleiche Problem auf.

In der JP-Patentanmeldung KOKAI 9-89072 wird eine stufenlose Getriebeeinheit vom sogenannten Zwischengetriebe-Neutral-Typ, die ein stufenloses Toroidgetriebe mit einem Planetengetriebe kombiniert, angegeben. Die Getriebeeinheit dieses Typs ist so ausgelegt, daß die Antriebskraft im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus durch das Planetengetriebe und das Getriebe, und im Hochdreh­ zahl-Fahrmodus nur durch das Getriebe übertragen wird.

Im Fall der Getriebeeinheit dieses Zwischengetriebe-Neutral- Typs unterliegt das stufenlose Toroidgetriebe während des Zeitraums vom Anfahren bis zum Niedrigdrehzahl-Fahrmodus einem hohen Drehmoment. Der Übertragungswirkungsgrad ist da­ her gering, und Lebensdauer und kompakte Bauweise der Be­ standteile des Getriebes sind nur schwer miteinander zu ver­ einbaren. Eine stufenlose Getriebeeinheit, die in der JP-Pa­ tentanmeldung KOKAI 10-103461 beschrieben wird, weist das gleiche Problem auf.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine stufenlose Getriebe­ einheit anzugeben, die einen hohen Antriebskraftübertragungs- Wirkungsgrad und hohe Lebensdauer hat und gleichzeitig hin­ sichtlich Größe und Gewicht verringert ist. Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß die Kombination aus einem stufenlosen Toroidgetriebe und einem Planetengetriebe ratio­ nalisiert wird.

Zur Lösung der genannten Aufgabe weist eine stufenlose Ge­ triebeeinheit gemäß der Erfindung folgendes auf: eine Ein­ gangwelle, die mittels einer Antriebswelle drehbar ist; eine Abtriebswelle, die Antriebskraft auf der Basis der Rotation der Eingangswelle entnimmt ein stufenloses Toroidgetriebe; ein Planetengetriebe; eine erste Antriebskraftübertragungs­ einrichtung, um Drehkraft zwischen einem Teil des Planetenge­ triebes und den Ausgangsscheiben des stufenlosen Getriebes zu übertragen; eine zweite Antriebskraftübertragungseinrichtung, um die Drehkraft von der Eingangswelle direkt auf den verbleibenden Teil des Planetengetriebes ohne Durchgang durch das Getriebe zu übertragen; und eine Umschalteinrichtung, um den Übertragungszustand zwischen der Eingangs- und der Ab­ triebswelle in einen Hochdrehzahl-Fahrmodus, einen Niedrig­ drehzahl-Fahrmodus oder einen Rückwärts-Fahrmodus umzuschal­ ten. Die erste und die zweite Antriebskraftübertragungsein­ richtung können Übertragungsmechanismen sein, die Räderzüge oder Ketten und Kettenrollen aufweisen.

Das stufenlose Toroidgetriebe ist vom Doppelhohlraum-Typ. Dieses Getriebe umfaßt ein Paar Eingangsscheiben und ein Paar Ausgangsscheiben, die koaxial und parallel zueinander in be­ zug auf die Richtung der Kraftübertragung angeordnet sind, sowie Treibrollen, die zwischen den Eingangs- und den Aus­ gangsscheiben angeordnet sind. Das Getriebe kann die Überset­ zungsverhältnisse zwischen den Eingangs- und den Ausgangs­ scheiben synchron ändern, indem die jeweiligen Neigungswinkel der Treibrollen synchron geändert werden.

Bei dem oben beschriebenen stufenlosen Toroidgetriebe sind die Druckeinrichtung und das Planetengetriebe zwischen der ersten und der zweiten Antriebskraftübertragungseinrichtung in bezug auf die Axialrichtung der Eingangs- und der Ab­ triebswelle angeordnet. Die Druckeinrichtung drängt die Ein­ gangs- und die Ausgangsscheiben aufeinander zu. Eine Bela­ stungsnockeneinrichtung oder eine hydraulische Belastungsein­ richtung können als Druckeinrichtung dienen.

Die stufenlose Getriebeeinheit gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt. Zuerst wird im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus die An­ triebskraft der Eingangswelle durch das stufenlose Toroid­ getriebe auf die Abtriebswelle übertragen. Somit sind im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus ein Sonnenrad, ein Zahnkranz und ein Träger, die das Planetengetriebe bilden, in irgendeiner Kombination miteinander gekoppelt. Dadurch können sich der Zahnkranz und der Träger integral um das Sonnenrad drehen.

In diesem Zustand wird die Rotation der Eingangswelle auf die Abtriebswelle nur durch das stufenlose Toroidgetriebe über­ tragen. In diesem Niedrigdrehzahl-Fahrmodus kann das Überset­ zungsverhältnis zwischen den Eingangs- und den Ausgangsschei­ ben auf die gleiche Weise wie im Fall des stufenlosen Toroid­ getriebe vom Doppelhohlraum-Typ entsprechend den Fig. 8 und 9 geändert werden.

Im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus ist somit das Untersetzungsver­ hältnis zwischen der Eingangs- und der Abtriebswelle, also das Untersetzungsverhältnis der gesamten Getriebeeinheit, gleich dem Untersetzungsverhältnis des stufenlosen Toroid­ getriebes. Das Drehmoment, das im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus auf das stufenlose Getriebe aufgebracht wird, ist gleich dem Drehmoment, das auf die Eingangswelle wirkt.

Der Übertragungs-Wirkungsgrad für die von der Eingangswelle auf die Abtriebswelle im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus übertra­ gene Antriebskraft (oder der Übertragungs-Wirkungsgrad für die gesamte stufenlose Getriebeeinheit) ist abhängig von dem Übertragungs-Wirkungsgrad des stufenlosen Toroidgetriebes selbst. Bei dem stufenlosen Getriebe vom Doppelhohlraum-Typ, das die stufenlose Getriebeeinheit der Erfindung bildet, kann die in der Druckeinrichtung (der Belastungsnockeneinrichtung oder dergleichen) erzeugte Axialkraft in der Getriebeeinheit aufgehoben werden.

Daher wirkt keine wesentliche Axialkraft auf Wälzlager, die die Eingangs- und Ausgangsscheiben abstützen, so daß verhin­ dert werden kann, daß das auf jedes Wälzlager aufgebrachte Drehmoment höher wird. Somit wird der Übertragungs-Wirkungs­ grad des stufenlosen Toroidgetriebes verbessert, so daß der Übertragungs-Wirkungsgrad der gesamten Getriebeeinheit, die das Getriebe enthält, ebenfalls verbessert wird.

Fig. 11A zeigt die Beziehung zwischen dem Drehmoment, das auf ein stufenloses Toroidgetriebe vom Einzelhohlraum-Typ aufge­ bracht wird, und dem Übertragungs-Wirkungsgrad dieses Getrie­ bes.

Fig. 11B zeigt die Beziehung zwischen dem Drehmoment, das auf das stufenlose Toroidgetriebe vom Doppelhohlraum-Typ aufge­ bracht wird, und dem Übertragungs-Wirkungsgrad dieses Getrie­ bes.

In diesen Diagrammen bezeichnen die Ordinate bzw. die Abszisse den Übertragungs-Wirkungsgrad bzw. das Eingangsdreh­ moment (N.m). In den Fig. 11A und 11B bezeichnet "i" das Übersetzungsverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangs­ scheiben, die das stufenlose Toroidgetriebe bilden. Wenn der Wert von "i" kleiner als 1 ist, ist das Getriebe in einem Be­ schleunigungszustand.

Wenn das zu übertragende Drehmoment hoch ist, kann speziell, wie die Fig. 11A und 11B zeigen, das Getriebe vom Doppelhohl­ raum-Typ einen höheren Übertragungs-Wirkungsgrad als das Ge­ triebe vom Einzelhohlraum-Typ haben. Ferner kann das Getriebe vom Doppelhohlraum-Typ eine höhere Antriebskraft als das Ge­ triebe vom Einzelhohlraum-Typ übertragen. Somit kann die stu­ fenlose Getriebeeinheit der Erfindung eine höhere Antriebs­ kraft mit höherem Wirkungsgrad übertragen.

Im Hochdrehzahl-Fahrmodus wird bei der stufenlosen Getriebe­ einheit der Erfindung die Antriebskraft durch den Planetenge­ triebezug übertragen und teilweise über den Planetengetriebe­ zug auf das stufenlose Toroidgetriebe übertragen. In diesem Fall wird Drehmoment von dem Planetengetriebe auf die Aus­ gangsscheiben, die das Getriebe bilden, übertragen. In diesem Zustand ändert sich das Übersetzungsverhältnis der gesamten Getriebeeinheit in Abhängigkeit von Unterschieden zwischen den jeweiligen Drehgeschwindigkeiten des Sonnenrads, des Zahnkranzes und des Trägers.

Anders ausgedrückt, es kann das Übersetzungsverhältnis der gesamten Getriebeeinheit eingestellt werden, wenn die Ge­ schwindigkeitsunterschiede zwischen dem Sonnenrad, dem Zahn­ kranz und dem Träger geändert werden, indem das Übersetzungs­ verhältnis des stufenlosen Toroidgetriebes geändert wird. Wenn das Übersetzungsverhältnis des Getriebes zur Verzöge­ rungsseite hin geändert wird, ändert sich in diesem Fall das Übersetzungsverhältnis der gesamten Getriebeeinheit zur Be­ schleunigungsseite hin.

Wenn daher im Hochdrehzahl-Fahrmodus das Übersetzungsverhält­ nis des stufenlosen Getriebes zur Verzögerungsseite hin geän­ dert wird, um dasjenige der Getriebeeinheit zur Beschleuni­ gungsseite hin zu ändern, dann wird das auf das Getriebe auf­ gebrachte Drehmoment proportional dazu verringert. Infolge­ dessen können die einzelnen Bauelemente des Getriebes eine verbesserte Lebensdauer und einen höheren Übertragungs-Wir­ kungsgrad haben.

Wie oben beschrieben, ist gemäß der Erfindung die stufenlose Getriebeeinheit vom Antriebskraftverteilungs-Typ gebildet, indem das stufenlose Toroidgetriebe und das Planetengetriebe kombiniert werden, so daß das durch das Getriebe gehende Drehmoment herabgesetzt werden kann. Daher können Belastun­ gen, die auf die Eingangs- und Ausgangsscheiben des Getrie­ bes, auf Treibrollen und andere bei der Drehmomentübertragung beteiligte Komponenten wirken, verringert werden, so daß diese Komponenten eine befriedigende Lebensdauer haben.

Fig. 12A zeigt die Beziehung zwischen dem Untersetzungsver­ hältnis einer stufenlosen Getriebeeinheit vom Zwischenge­ triebe-Neutral-Typ, die mit dem stufenlosen Toroidgetriebe versehen ist, und dem Drehmomentwert, der mittels der Treib­ rollen übertragen wird.

Fig. 12B zeigt die Beziehung zwischen dem Untersetzungsver­ hältnis einer stufenlosen Getriebeeinheit vom Antriebskraft­ verteilungs-Typ, die mit dem stufenlosen Toroidgetriebe ver­ sehen ist, und dem Wert des Drehmoments, das durch die Treib­ rollen übertragen wird.

In diesen Figuren bezeichnet die Abszisse den Kehrwert des Untersetzungsverhältnisses der stufenlosen Getriebeeinheit. Die Ordinate bezeichnet das Verhältnis (T/t) zwischen dem Drehmoment T, das durch die Treibrollen geht, und dem Drehmo­ ment t, das auf die Antriebswelle der Getriebeeinheit aufge­ bracht wird.

In den Fig. 12A und 12B bezeichnen die Pfeile A und B indivi­ duell Zeitpunkte zum Umschalten zwischen dem Niedrig- und dem Hochdrehzahl-Fahrmodus. Bei der stufenlosen Getriebeeinheit vom Antriebskraftverteilungs-Typ gemäß der Erfindung (Fig. 12B) ist, wie die Fig. 12A und 12B zeigen, das Drehmoment T, das durch das stufenlose Toroidgetriebe im Niedrigdrehzahl- Fahrmodus geht, äquivalent dem Drehmoment t, das auf die An­ triebswelle der Getriebeeinheit aufgebracht wird (T/t = 1).

Im Hochdrehzahl-Fahrmodus ist das Drehmoment T, das durch das Getriebe geht, niedriger als das Drehmoment t, das auf die Antriebswelle aufgebracht wird (T/t < 1). Im Fall der stufen­ losen Getriebeeinheit vom Zwischengetriebe-Neutral-Typ (Fig. 12A) dagegen ist das Drehmoment T, das im Hochdrehzahl-Fahr­ modus durch das Getriebe geht, äquivalent dem Drehmoment t, das auf die Antriebswelle der Getriebeeinheit aufgebracht wird (T/t = 1).

Im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus ist in diesem Fall das Drehmo­ ment T, das durch das Getriebe geht, viel höher als das Dreh­ moment t, das auf die Antriebswelle der Getriebeeinheit auf­ gebracht wird (T/t < 1). Bei der stufenlosen Getriebeeinheit vom Antriebskraftverteilungs-Typ gemäß der Erfindung ist, wie die Fig. 12A und 12B zeigen, das Drehmoment T, das durch das Getriebe geht, so niedrig, daß Belastungen, die auf die ein­ zelnen Komponenten des Getriebes aufgebracht werden, verrin­ gert werden können.

Wenn die stufenlose Getriebeeinheit der Erfindung als Kraft­ fahrzeug-Getriebeeinheit verwendet wird, kann die hohe Le­ bensdauer des stufenlosen Toroidgetriebes aufrechterhalten werden, ohne daß umständliche Steuerungsvorgänge, wie etwa die Verringerung der Motorausgangsleistung im Niedrigdreh­ zahl-Fahrmodus, durchgeführt werden müssen.

Die stufenlose Getriebeeinheit der Erfindung hat einen hohen Antriebskraftübertragungs-Wirkungsgrad und hohe Lebensdauer und kann in ihrer Größe und ihrem Gewicht verringert sein. Es versteht sich, daß die stufenlose Getriebeeinheit der Erfin­ dung zur Verwendung in jedem Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Sie eignet sich jedoch besonders zur Verwendung in einem Fahrzeug mit Frontantrieb und Frontmotor.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und sind teilweise aus der Be­ schreibung ersichtlich oder durch die praktische Ausführung der Erfindung zu erfahren. Diese Ziele und Vorteile der Er­ findung können mit Hilfe der Ausrüstungen und Kombinationen realisiert und erreicht werden, die nachstehend speziell an­ gesprochen werden.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeich­ nungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer stufenlosen Getriebeein­ heit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung der in Fig. 1 gezeigten stufenlosen Getriebeeinheit;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer stufenlosen Getriebeein­ heit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 4 eine seitliche Teilschnittansicht eines stufenlosen Toroidgetriebes in einem Verzögerungszustand;

Fig. 5 eine seitliche Teilschnittansicht des stufenlosen Toroidgetriebes von Fig. 4 in einem Beschleuni­ gungszustand;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines herkömmlichen stufenlosen Getriebes vom Einzelhohlraum-Typ;

Fig. 7 eine Schnittansicht des stufenlosen Getriebes ent­ lang der Linie F7-F7 von Fig. 6;

Fig. 8 eine Schnittansicht eines stufenlosen Getriebes vom Doppelhohlraum-Typ, das die stufenlose Getriebeein­ heit der Erfindung bildet;

Fig. 9 eine Schnittansicht des stufenlosen Getriebes ent­ lang der Linie F9-F9 von Fig. 8;

Fig. 10 ein Blockbild, das schematisch eine Anordnung einer bei der Erfindung verwendeten stufenlosen Getriebe­ einheit vom Antriebskraftverteilungs-Typ zeigt;

Fig. 11A ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Dreh­ moment und dem Übertragungs-Wirkungsgrad des stu­ fenlosen Toroidgetriebes vom Einzelhohlraum-Typ zeigt;

Fig. 11B ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Dreh­ moment und dem Übertragungs-Wirkungsgrad des stu­ fenlosen Toroidgetriebes vom Doppelhohlraum-Typ zeigt;

Fig. 12A ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Unter­ setzungsverhältnis einer stufenlosen Getriebeein­ heit vom Zwischengetriebe-Neutral-Typ und dem Dreh­ moment zeigt, das durch das stufenlose Toroid­ getriebe der Einheit geht; und

Fig. 12B ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Unter­ setzungsverhältnis einer stufenlosen Getriebeein­ heit vom Antriebskraftverteilungs-Typ und dem Dreh­ moment zeigt, das durch das stufenlose Toroid­ getriebe der Einheit geht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird nachstehend eine stufenlose Getriebeeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Diese stufenlose Getriebeeinheit hat eine Ein­ gangs- bzw. Antriebswelle 55. Die Eingangswelle 55 ist mit einer Antriebswelle (Kurbelwelle) 46 eines Motors 45, der als Antriebsquelle dient, über eine Anlaßkupplung 56 verbunden und wird von dem Motor 45 gedreht.

Die Kupplung 56, die beispielsweise ein Drehmomentwandler oder eine elektromagnetische Kupplung ist, ist in Reihe mit der Antriebswelle 46 und der Eingangswelle 55 zwischen dem eingangsseitigen Endbereich (dem linken Endbereich in Fig. 1) der Eingangswelle 55 und dem ausgangsseitigen Endbereich (dem rechten Endbereich in Fig. 1) der Antriebswelle 46 verbunden.

In dem in Fig. 1 gezeigten Fall sind die Antriebswelle 46 und die Eingangswelle 55 miteinander koaxial. Eine, Ausgangs- bzw. Abtriebswelle 49, die ihre Antriebsleistung aufgrund der Ro­ tation der Eingangswelle 55 entnimmt, ist parallel zu der Eingangswelle 55 so angeordnet, daß sie unabhängig von der Eingangswelle 55 drehbar ist.

Ein Gehäuse 54, in dem die stufenlose Getriebeeinheit enthal­ ten ist, ist mit einem stufenlosen Toroidgetriebe 47 verse­ hen, das nahe der Eingangswelle 55 angeordnet ist. Ein Plane­ tengetriebe 50 befindet sich nahe der Abtriebswelle 49. Die Eingangs- und die Abtriebswelle 55 und 49 sind im Inneren des Gehäuses 54 über Wälzlager 55a bzw. 49a so abgestützt, daß sie drehbar und in der Axialrichtung unbeweglich sind.

Das stufenlose Getriebe 47 vom Doppelhohlraum-Typ ist ebenso wie das in den Fig. 8 und 9 gezeigte aufgebaut. Das Getriebe 47 hat ein Paar Eingangsscheiben 2A und 2B und ein Paar Aus­ gangsscheiben 4. Diese Scheiben 2A, 2B und 4 sind um eine An­ triebswelle 15a herum auf solche Weise angeordnet, daß sie koaxial und parallel zueinander in bezug auf die Richtung der Kraftübertragung sind. Die Antriebswelle 15a des Getriebes 47 ist mit der Eingangswelle 55 der stufenlosen Getriebeeinheit als Gesamtkonstruktion koaxial.

Die paarigen Eingangsscheiben 2A und 2B sind einzeln auf den entgegengesetzten Endbereichen der Antriebswelle 15a so ge­ haltert, daß sie synchron mit der Welle 15a drehbar sind. Die paarigen Ausgangsscheiben 4 sind auf einem axialen Zwischen­ bereich der Antriebswelle 15a so abgestützt, daß sie synchron um die Welle 15a drehbar sind.

Die Ausgangsscheiben 4 sind einzeln auf den entgegengesetzten Endbereichen einer Buchse 35 durch Keilverbindungen festge­ legt. Die Buchse 35 ist in einer Zwischenwand 43, die im In­ neren des Gehäuses 54 befestigt ist, drehbar gelagert. Die Wand 43 hat eine Doppelstruktur. Die Buchse 35 führt durch ein Durchgangsloch 58, das in der Wand 43 ausgebildet ist.

Die Buchse 35 ist in der Zwischenwand 43 über ein Paar von Wälzlagern, z. B. Schrägkugellager 44, abgestützt, die radi­ ale und Druckbelastungen aufnehmen können, so daß sie drehbar und in der Axialrichtung unbeweglich sind. Ein Abtriebszahn­ rad 21a, das Teil einer ersten Antriebskraftübertragungsein­ richtung 52 ist, ist an einem axialen Zwischenbereich der Buchse 35 zwischen den Kugellagern 44 befestigt.

Eine Vielzahl von Treibrollen 8, normalerweise zwei oder drei, ist zwischen einer innenseitigen Fläche 2a der ersten Eingangsscheibe 2A und einer innenseitigen Fläche 4a der Aus­ gangsscheibe 4, die der Scheibe 2A gegenübersteht, angeord­ net. Eine Vielzahl von Treibrollen 8 ist ferner zwischen einer innenseitigen Fläche 2a der zweiten Eingangsscheibe 2B und einer innenseitigen Fläche 4A der Ausgangsscheibe 4, die der Scheibe 2B gegenübersteht, angeordnet.

Die jeweiligen Außenumfangsflächen 8a der Treibrollen 8 sind mit den jeweiligen innenseitigen Flächen 2a und 4a der Schei­ ben 2A, 2B und 4 einzeln in Kontakt. Jede Treibrolle 8 ist mittels einer Verlagerungsachse 7 (in Fig. 8 gezeigt) drehbar an einem Drehteil 6 abgestützt (in Fig. 8 gezeigt).

Dieses stufenlose Toroidgetriebe 47 ist auf die gleiche Weise wie das stufenlose Toroidgetriebe vom Doppelhohlraum-Typ ge­ mäß den Fig. 8 und 9 aufgebaut. Daher schwingen die einzelnen Drehteile 6 synchron miteinander, so daß die jeweiligen Nei­ gungswinkel der Verlagerungsachsen 7, die die Treibrollen 8 einzeln abstützen, sich synchron ändern.

Während dieses Vorgangs ändert sich das Übersetzungsverhält­ nis zwischen der ersten Eingangsscheibe 2A und ihrer entspre­ chenden Ausgangsscheibe 4 und das zwischen der zweiten Ein­ gangsscheibe 2B und ihrer entsprechenden Ausgangsscheibe 4 synchron.

Das stufenlose Toroidgetriebe 47 weist eine Belastungsnocken­ einrichtung 9 auf, die als Druckeinrichtung dient. Eine Nockenplatte 10, die einen Teil der Belastungsnockeneinrich­ tung 9 bildet, ist an dem eingangsseitigen Endbereich (linken Endbereich in Fig. 1) der Antriebswelle 15a über ein Wälzla­ ger 60 drehbar gelagert. Ein Schrägkugellager wird als Bei­ spiel für das Wälzlager 60 verwendet.

Wenn die Belastungsnockeneinrichtung 9 betätigt wird, über­ trägt das Lager 60 eine Druckkraft, die auf die Nockenplatte 10 und die Antriebswelle 15a wirkt. Vorsprünge 61 sind an der Rückseite der Nockenplatte 10 ausgebildet. Die Eingangswelle 55 ist mit Treibarmen 62 versehen. Während die Vorsprünge 61 und die Treibarme 62 in Eingriff miteinander sind, kann sich die Nockenplatte 10 synchron mit der Eingangswelle 55 drehen.

Die zweite Eingangsscheibe 2B, die nahe der Belastungsnocken­ einrichtung 9 angeordnet ist, wird zu ihrer entsprechenden Ausgangsscheibe 4 hin gedrängt, während sie sich mit der Ro­ tation der Eingangswelle 55 dreht. Gleichzeitig wird auch die erste Eingangsscheibe 2A zu ihrer entsprechenden Ausgangs­ scheibe 4 hin gedrängt, während sie sich dreht.

Ein Sonnenrad 51, das das Planetengetriebe 50 bildet, ist auf einem axialen Zwischenbereich der Abtriebswelle 49 befestigt. Somit dreht sich die Abtriebswelle 49, wenn sich das Sonnen­ rad 51 dreht. Ein Zahnkranz 63 ist um das Sonnenrad 51 herum auf solche Weise angeordnet, daß er sich koaxial mit und un­ abhängig von dem Sonnenrad 51 drehen kann.

Eine Vielzahl von Planetenradeinheiten 64 (normalerweise drei oder vier Einheiten) ist zwischen der Innenumfangsfläche des Zahnkranzes 63 und der Außenumfangsfläche des Sonnenrads 51 angeordnet. Jede Planetenradeinheit 64 hat ein Paar von Pla­ netenrädern, die miteinander in Eingriff sind.

In jeder Planetenradeinheit 64 ist ein Planetenrad mit dem Zentralrad 63 und das andere mit dem Sonnenrad 51 in Ein­ griff. Ein Planetenradpaar wird für jede Planetenradeinheit 63 verwendet, um das Sonnenrad 51 und das Zentralrad 63 zu veranlassen, sich in derselben Richtung zu drehen.

Wenn die Räder 51 und 63 aufgrund der Anordnung anderer Kom­ ponenten der stufenlosen Getriebeeinheit nicht so ausgebildet sein müssen, daß sie sich in der gleichen Richtung drehen, kann ein und dasselbe Planetenrad veranlaßt werden, mit bei­ den Rädern 51 und 63 zu kämmen.

Jedes Paar von Planetenrädern, das jede Planetenradeinheit 64 bildet, ist drehbar auf Drehzapfen 66 gelagert, die an einem Träger 65 angebracht sind. Die Drehzapfen 66 erstrecken sich parallel zu der Abtriebswelle 49. Der Träger 65 ist koaxial an einer zylindrischen ersten Übertragungswelle 67 befestigt.

Die Übertragungswelle 67 ist über Wälzlager, wie etwa Nadel­ lager auf einem Hälftenbereich 49a (rechten Bereich in Fig. 1) der Abtriebswelle 49 drehbar gelagert. Ein Übertragungs­ zahnrad 68 ist auf der Außenumfangsfläche der ersten Übertra­ gungswelle 67 durch Keilnutpassung befestigt.

Das Übertragungszahnrad 68 und das Abtriebszahnrad 21a kämmen mit einem Zwischenzahnrad 69 (in Fig. 2 gezeigt). Die Zahnrä­ der 68, 21a und 69 bilden die erste Antriebskraftübertra­ gungseinrichtung 52. Die Einrichtung 52 dient dazu, Antriebs­ kraft zwischen den Ausgangsscheiben 4 des stufenlosen Toroid­ getriebes 47 und dem Träger 65 des Planetengetriebes 50 zu übertragen.

Während sich die Ausgangsscheiben 4 drehen, dreht sich der Träger 65 in der gleichen Richtung wie die Ausgangsscheiben 4 mit einer Geschwindigkeit, die dem Verhältnis zwischen der jeweiligen Zähnezahl des Abtriebszahnrads 21a und des Über­ tragungszahnrads 68 entspricht.

Eine zweite Antriebskraftübertragungseinrichtung 53 kann eine Drehkraft zwischen der Eingangswelle 55 und dem Zahnkranz 63 des Planetengetriebes 50 übertragen. Die Einrichtung 53 be­ steht aus einem Antriebsrad 70 und einem angetriebenen Zahn­ rad 71, die miteinander in Eingriff sind. Das Antriebszahnrad 70 ist auf einem axialen Zwischenbereich der Eingangswelle 55 zwischen der Anlaßkupplung 56 und der Belastungsnockenein­ richtung 9 befestigt.

Das angetriebene Zahnrad 71 befindet sich auf der Seite des anderen Endes eines axialen Zwischenbereichs der Abtriebs­ welle 49. Eine zylindrische zweite Übertragungswelle 72 ist an dem angetriebenen Zahnrad 71 befestigt. Die Welle 72 ist auf der Abtriebswelle 49 über Wälzlager, wie etwa Nadellager, drehbar gelagert.

Somit kann sich das angetriebene Zahnrad 71 um die Abtriebs­ welle 49 drehen. Bei dieser Ausführungsform ist die Zähnezahl des Antriebszahnrads 70 und des angetriebenen Zahnrads 71 gleich, so daß das Untersetzungsverhältnis der zweiten An­ triebskraftübertragungseinrichtung 53 gleich 1 ist.

Während sich also die Eingangswelle 55 dreht, dreht sich die zweite Übertragungswelle 72 mit der gleichen Winkelgeschwin­ digkeit wie die Eingangswelle 55 in der zu der Drehrichtung der Welle 55 entgegengesetzten Richtung.

Die stufenlose Getriebeeinheit dieser Ausführungsform weist eine Kupplungsvorrichtung auf, die eine Niedrigdrehzahl-Kupp­ lung 73, eine Hochdrehzahl-Kupplung 74 und eine Rückwärts- Kupplung 75 umfaßt.

Die Niedrigdrehzahl-Kupplung 73 befindet sich zwischen der ersten Übertragungswelle 67 und der Abtriebswelle 49. Wenn die Kupplung 73 eingerückt ist, werden das Sonnenrad 51 des Planetengetriebes 50, der Zahnkranz 63 und die Planetenrad­ einheiten 64 an einer Verlagerung ihrer relativen Positionen gehindert, so daß die Zahnräder 51 und 63 durch die Planeten­ radeinheiten 64 miteinander gekoppelt sind.

Die Hochdrehzahl-Kupplung 74 liegt zwischen der zweiten Über­ tragungswelle 72 und dem Zahnkranz 63. Wenn die Kupplung 74 eingerückt ist, sind die zweite Übertragungswelle 72 und der Zahnkranz 63 miteinander gekoppelt.

Die Rückwärts-Kupplung 75 liegt zwischen dem Zahnkranz 63 und einem ortsfesten Bereich 75a im Gehäuse 54. Wenn die Kupplung 75 eingerückt ist, ist der Zahnkranz 63 an dem ortsfesten Be­ reich 75a im Gehäuse 54 festgelegt. Wenn eine der Kupplungen 73, 74 und 75 eingerückt ist, sind die beiden übrigen mittels einer hydraulischen oder elektrischen Steuerschaltung ausge­ rückt.

Die Abtriebswelle 49 und ein Ausgleichgetriebe 48 sind durch eine dritte Kraftübertragungseinrichtung 78 verbunden. Die Einrichtung 78 umfaßt ein zweites Antriebszahnrad 76 und ein zweites angetriebenes Zahnrad 77. Wenn sich die Abtriebswelle 49 dreht, wird also ein Paar von Antriebswellen 79, rechts und links, mittels der dritten Kraftübertragungseinrichtung 78 und des Ausgleichgetriebes 48 gedreht, so daß sich das rechte und das linke Antriebsrad eines Fahrzeugs drehen.

Zwischen dem Übertragungszahnrad 68 der ersten Antriebskraft­ übertragungseinrichtung 52 und einem ortsfesten Bereich im Gehäuse 54 ist eine Freilaufkupplung 80 (in Fig. 1 gezeigt) vorgesehen. Die Kupplung 80 ermöglicht den Elementen (der ersten Übertragungswelle 67, dem Übertragungszahnrad 68 usw.) des stufenlosen Toroidgetriebes 47 das Drehen nur in einer gegebenen Richtung und hindert sie an einem Drehen in der entgegengesetzten Richtung.

Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs der stufenlosen Getriebeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform, die wie be­ schrieben aufgebaut ist. In einem Niedrigdrehzahl-Fahrmodus ist die Niedrigdrehzahl-Kupplung 73 eingerückt, während die Hochdrehzahl-Kupplung 74 und die Rückwärts-Kupplung 75 ausge­ rückt sind.

Wenn die Antriebswelle 46 gedreht und die Anlaßkupplung 56 eingerückt wird, um die Eingangswelle 55 in diesem Zustand zu drehen, überträgt nur das stufenlose Toroidgetriebe 47 An­ triebskraft auf die Abtriebswelle 49, und zwar aus folgendem Grund. Wenn die Niedrigdrehzahl-Kupplung 73 eingerückt ist, sind das Sonnenrad 51, der Träger 65 und der Zahnkranz 63 miteinander gekoppelt.

Somit werden das Sonnenrad 51 des Planetengetriebes 50, der Zahnkranz 63 und die Planetenradeinheiten 64 an einer Drehung relativ zueinander gehindert. Da die Hochdrehzahl-Kupplung 74 und die Rückwärts-Kupplung 75 ausgerückt sind, kann sich fer­ ner der Träger 65 ungeachtet der Drehgeschwindigkeit des an­ getriebenen Zahnrads 71 drehen, das auf der zweiten Über­ tragungswelle 72 befestigt ist.

Wenn sich in diesem Zustand die Eingangswelle 55 dreht, wird ihre Drehung auf die Eingangsscheiben 2A und 2B durch die Be­ lastungsnockeneinrichtung 9 übertragen und weiter durch die Treibrollen 8 auf die Ausgangsscheiben 4 übertragen. Die Ro­ tation jeder Ausgangsscheibe 4 wird zu dem Träger 65 über das Abtriebszahnrad 21a, das Zwischenzahnrad 69 und das Übertra­ gungszahnrad 68, die die erste Kraftübertragungseinrichtung 52 bilden, übertragen.

Da die Zahnräder 51, 63 und 64 des Planetengetriebes 50 an einer relativen Drehung in diesem Niedrigdrehzahl-Fahrmodus gehindert sind, dreht sich die Abtriebswelle 49, die mit dem Sonnenrad 51 gekoppelt ist, mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sonnenrad 51 und der Träger 65.

In dem oben beschriebenen Niedrigdrehzahl-Fahrmodus kann das Übersetzungsverhältnis zwischen den Eingangsscheiben 2A und 2B und den Ausgangsscheiben 4 auf die gleiche Weise wie im Fall des stufenlosen Toroidgetriebes vom Doppelhohlraum-Typ, das in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, geändert werden. Somit ist das Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 55 und der Abtriebswelle 49, d. h. das Übersetzungsverhältnis der gesamten Getriebeeinheit, gleich dem Übersetzungsverhält­ nis des stufenlosen Toroidgetriebes 47.

Ferner ist das Drehmoment, das auf das stufenlose Getriebe 47 aufgebracht wird, gleich dem Drehmoment, das auf die Ein­ gangswelle 55 wirkt. In diesem Niedrigdrehzahl-Fahrmodus dre­ hen sich das Antriebszahnrad 70 und das angetriebene Zahnrad 71, die die zweite Antriebskraftübertragungseinrichtung 53 bilden, unabhängig voneinander durch.

Somit geht im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus die gesamte Antriebs­ leistung, die von der Eingangswelle 55 zu der Abtriebswelle 49 übertragen wird, nur durch das stufenlose Toroidgetriebe 47, so daß der Übertragungs-Wirkungsgrad der gesamten Getrie­ beeinheit von demjenigen des Getriebes 47 selbst abhängig ist. Bei dem stufenlosen Toroidgetriebe vom Doppelhohlraum- Typ, das die stufenlose Getriebeeinheit der Erfindung bildet, wird die in der Belastungsnockeneinrichtung 9 erzeugte Axial­ belastung im Getriebe 47 aufgehoben.

Somit wirkt eine nach rechts gerichtete Axialbelastung (in den Fig. 1 und 2) auf die eine Eingangsscheibe 2B des Paars von Eingangsscheiben 2A und 2B und ihre entsprechende Aus­ gangsscheibe 4, wenn die Belastungsnockeneinrichtung 9 betä­ tigt ist. Andererseits wirkt eine nach links gerichtete Axialbelastung gleicher Größe wie diejenige nach rechts auf die andere Eingangsscheibe 2A und ihre entsprechende Aus­ gangsscheibe 4.

Diese beiden entgegengesetzten Axialbelastungen werden auf die Antriebswelle 15a und die Buchse 35 übertragen und aufge­ hoben, da sie in der Welle 15a und der Buchse 35 miteinander ausgeglichen werden. Somit kann keine wesentliche Axialbela­ stung durch die Antriebswelle 15a und die Buchse 35 auf die Wälzlager wirken, die die Scheiben 2A, 2B und 4 abstützen.

Infolgedessen kann eine Erhöhung des Drehmoments, das auf je­ des Wälzlager aufgebracht wird, verhindert werden. Wie die Fig. 11A und 11B zeigen, wird somit der Übertragungs-Wir­ kungsgrad des stufenlosen Getriebes 47 verbessert, so daß der Übertragungs-Wirkungsgrad der Getriebeeinheit, die das Ge­ triebe 47 aufweist, ebenfalls verbessert wird.

In einem Hochdrehzahl-Fahrmodus ist die Hochdrehzahl-Kupplung 74 eingerückt, während die Niedrigdrehzahl-Kupplung 73 und die Rückwärts-Kupplung 75 ausgerückt sind. Wenn sich in die­ sem Zustand die Eingangswelle 55 dreht, wird ihre Rotation über das Antriebszahnrad 70 und das angetriebene Zahnrad 71, die die zweite Kraftübertragungseinrichtung 53 bilden, und das Planetengetriebe 50 auf die Abtriebswelle 49 übertragen.

Wenn sich also im Hochdrehzahl-Fahrmodus die Eingangswelle 55 dreht, wird diese Rotation über die zweite Antriebskraftüber­ tragungseinrichtung 53 und die Hochdrehzahl-Kupplung 74 auf den Zahnkranz 63 übertragen, woraufhin sich der Zahnkranz 63 dreht. Während die Rotation des Zahnkranzes 63 durch die Pla­ netenradeinheiten 64 auf das Sonnenrad 51 übertragen wird, dreht sich die an dem Sonnenrad 51 festgelegte Abtriebswelle 49.

Wenn der Träger 65 ortsfest sein soll, wenn sich der Zahn­ kranz 63 auf der Eingangsseite befindet, überträgt das Plane­ tengetriebe 50 Antriebskraft zwischen dem Zentralrad 63 und dem Sonnenrad 51 unter Anwendung eines Übersetzungsverhält­ nisses (kleiner als 1) entsprechend dem Verhältnis der Zähne­ zahl zwischen den Zahnrädern 63 und 51. Tatsächlich dreht sich jedoch der Träger 65 innerhalb des Zahnkranzes 63, so daß sich das Übersetzungsverhältnis der stufenlosen Getriebe­ einheit entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Trägers 65 ändert.

Infolgedessen kann das Übersetzungsverhältnis der gesamten Getriebeeinheit auf solche Weise geändert werden, daß die Drehgeschwindigkeit des Trägers 65 dadurch geändert wird, daß das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Toroidgetriebes 47 geändert wird.

Bei dieser Ausführungsform dreht sich im Hochdrehzahl-Fahrmo­ dus der Träger 65 in der gleichen Richtung wie der Zahnkranz 63 und das Sonnenrad 51. Je niedriger die Drehgeschwindigkeit des Trägers 65 ist, um so schneller dreht sich daher die Ab­ triebswelle 49, die an dem Sonnenrad 51 angebracht ist.

Wenn das stufenlose Toroidgetriebe 47 in einen Zustand maxi­ maler Beschleunigung gebracht wird, so daß beispielsweise die jeweiligen Drehgeschwindigkeiten (Winkelgeschwindigkeiten) des Zahnkranzes 63 und des Trägers 65 gleich sind, drehen sich der Zahnkranz 63 und die Abtriebswelle 49 mit der glei­ chen Geschwindigkeit. Wenn dagegen die Drehgeschwindigkeit des Trägers 65 niedriger als diejenige des Zahnkranzes 63 ist, dreht sich die Abtriebswelle 49 mit höherer Geschwindig­ keit als der Zahnkranz 63.

Im Hochdrehzahl-Fahrmodus ändert sich daher das Unterset­ zungsverhältnis der gesamten stufenlosen Getriebeeinheit zur Beschleunigungsseite proportional zu der Zunahme des Überset­ zungsverhältnisses (oder der Änderung zur Verzögerungseite) des stufenlosen Toroidgetriebes 47. In diesem Hochdrehzahl- Fahrmodus unterliegt das Getriebe 47 einem Drehmoment, und zwar nicht von den Eingangsscheiben 2A und 2B, sondern von den Ausgangsscheiben 4.

Wenn das im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus wirksame Drehmoment ein positives Drehmoment ist, ist im Hochdrehzahl-Fahrmodus ein negatives Drehmoment wirksam. Im Fall der stufenlosen Getrie­ beeinheit der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das Antriebszahnrad 70 der zweiten Kraftübertragungseinrichtung 53 an der Aufstromseite (der Seite des Motors 45) der Bela­ stungsnockeneinrichtung 9 in bezug auf die Richtung der An­ triebskraftübertragung.

Wenn daher die Hochdrehzahl-Kupplung 74 eingerückt ist, wird Drehmoment, das von dem Motor 45 auf die Eingangswelle 55 übertragen wird, durch die zweite Kraftübertragungseinrich­ tung 53 auf den Zahnkranz 63 des Planetengetriebes 50 über­ tragen, bevor die Belastungsnockeneinrichtung 9 gegen die Eingangsscheibe 2A drückt. Daher wird von der Eingangswelle 55 über die Belastungsnockeneinrichtung 9 kaum Drehmoment auf die Eingangsscheiben 2A und 2B übertragen.

Ein Teil des Drehmoments, das im Hochdrehzahl-Fahrmodus durch die zweite Kraftübertragungseinrichtung 53 auf den Zahnkranz 63 des Planetengetriebes 50 übertragen wird, wird von jeder Planetenradeinheit 64 auf jede Ausgangsscheibe 4 über den Träger 65 und die erste Kraftübertragungseinrichtung 52 über­ tragen.

Wenn das Untersetzungsverhältnis des stufenlosen Toroid­ getriebes 47 größer gemacht wird, d. h. wenn das Überset­ zungsverhältnis der gesamten stufenlosen Getriebeeinheit zur Beschleunigungsseite hin geändert wird, wird Drehmoment, das von jeder Ausgangsscheibe 4 zu dem Getriebe 47 übertragen wird, proportional verringert. Infolgedessen wird im Hoch­ drehzahl-Fahrmodus das auf das Getriebe 47 aufgebrachte Dreh­ moment verringert, so daß die Lebensdauer des Getriebes 47 verbessert wird.

Wie oben beschrieben, ist bei der ersten Ausführungsform die stufenlose Getriebeeinheit vom Antriebskraftverteilungs-Typ gebildet durch eine Kombination aus dem stufenlosen Toroid­ getriebe 47 und dem Planetengetriebe 50, so daß das auf das Getriebe 47 aufgebrachte Drehmoment auf einen niedrigen Wert begrenzt werden kann.

Somit werden Belastungen, die auf die Scheiben 2A, 2B und 4, die Treibrollen 8 und andere Elemente des Getriebes 47, die an der Drehmomentübertragung beteiligt sind, aufgebracht wer­ den, verringert, so daß diese Elemente eine zufriedenstel­ lende Lebensdauer haben können.

Wie Fig. 12B zeigt, kann daher das Drehmoment, das durch das stufenlose Getriebe 47 geht, verringert werden. Infolgedessen wird auch die Axialbelastung verringert, die in der Bela­ stungsnockeneinrichtung 9 erzeugt wird.

Da Oberflächendrücke zwischen den jeweiligen innenseitigen Flächen 2a und 4a der Scheiben 2A, 2B und 4 und den Außenum­ fangsflächen 8a der Treibrollen 8 ebenfalls geringer werden, kann die Abrollfestigkeit der Flächen 2a, 4a und 8a verlän­ gert werden.

Somit kann die hohe Standzeit des stufenlosen Toroidgetriebes 47 aufrechterhalten werden, ohne daß irgendwelche aufwendigen Steuervorgänge, wie etwa eine Verringerung der Ausgangslei­ stung des Motors 45 im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus, notwendig sind.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, ändert sich bei der stufenlosen Getriebeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform das Übersetzungsverhältnis der gesamten Ein­ heit proportional zu dem Übersetzungsverhältnis des stufenlo­ sen Toroidgetriebes 47 im Niedrigdrehzahl-Fahrmodus und umge­ kehrt proportional dazu im Hochdrehzahl-Fahrmodus.

Wenn das stehende Kraftfahrzeug also langsam hochgefahren werden soll, wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 47 allmählich kleiner (oder ändert sich zur Beschleunigungs­ seite), während die Fahrzeuggeschwindigkeit bei eingerückter Niedrigdrehzahl-Kupplung 73 zunimmt.

Nachdem die Hochdrehzahl-Kupplung 74 eingerückt ist, wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 47 allmählich größer (oder ändert sich zur Verzögerungsseite), während die Fahr­ zeuggeschwindigkeit zunimmt. Somit hat das Übersetzungsver­ hältnis des Getriebes 47 ein Minimum (maximaler Beschleuni­ gungszustand), wenn der Fahrmodus zwischen dem Niedrig- und dem Hochdrehzahl-Fahrmodus umgeschaltet wird.

Im Fall der stufenlosen Getriebeeinheit dieser Ausführungs­ form ist das Verhältnis (β/α) zwischen einem Untersetzungs­ verhältnis α (z. B. etwa 2) der ersten Antriebskraftübertra­ gungseinrichtung 52 und einem Untersetzungsverhältnis β (z. B. etwa 1) der zweiten Antriebskraftübertragungseinrich­ tung 53 im wesentlichen gleich einem Untersetzungsverhältnis i_H (z. B. etwa 0,5) für die maximale Beschleunigung des Ge­ triebes 47 gemacht.

Daher kann verhindert werden, daß sich das Übersetzungsver­ hältnis der gesamten Getriebeeinheit abrupt ändert, wenn der Fahrmodus zwischen dem Niedrig- und dem Hochdrehzahl-Fahrmo­ dus umgeschaltet wird. Somit kann der Fahrmodus weich umge­ schaltet werden.

Wenn die Abtriebswelle 49 sich entgegengesetzt dreht, um das Fahrzeug zurückzusetzen, sind die Niedrigdrehzahl-Kupplung 73 und die Hochdrehzahl-Kupplung 74 ausgerückt, und die Rück­ wärts-Kupplung 75 ist eingerückt, woraufhin der Zahnkranz 63 fixiert ist. Während dies erfolgt, wird der Träger 65 durch das stufenlose Toroidgetriebe 47 und die erste Antriebskraft­ übertragungseinrichtung 52 gedreht.

Während die Planetenradeinheiten 64 sich um ihre jeweiligen Achsen drehen und um das Sonnenrad 51 umlaufen, drehen sich ferner das Sonnenrad 51 und die Abtriebswelle 49 in der Rich­ tung, die zu der Richtung für die Niedrig- und Hochdrehzahl- Fahrmoden entgegengesetzt ist.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform. Ein Gehäuse 54a einer stufenlosen Getriebeeinheit dieser Ausführungsform be­ steht aus einem Paar von Teileinheiten 81a und 81b. Diese Einheiten 81a und 81b sind mittels Gewindebolzen 82 miteinan­ der verbunden. Eine Buchse 35, die an einem Abtriebszahnrad 21a angebracht ist, ist zwischen den Teileinheiten 81a und 81b, die in Anlage aneinander angeordnet sind, über ein Paar von Wälzlagern, wie etwa Kugellager 44, drehbar abgestützt.

Bei der so ausgebildeten zweiten Ausführungsform kann die Stützsteifigkeit der Buchse 35 höher als im Fall der ersten Ausführungsform (Fig. 1) gemacht sein, bei der die Buchse 35 in dem Gehäuse 54 über die Zwischenwand 43 abgestützt ist. Infolgedessen kann die Verlagerung des Abtriebszahnrads 21a, das auf der Buchse 35 befestigt ist, verringert werden, so daß der Eingriff zwischen dem Zahnrad 21a und dem Zwischen­ zahnrad 69 (in Fig. 2 gezeigt) zufriedenstellend ist.

Somit wird die Standzeit der Zahnräder verlängert, und zwi­ schen ihnen erzeugter Lärm kann verringert werden. Ferner be­ steht bei dieser zweiten Ausführungsform keine Notwendigkeit für aufwendige Montagevorgänge, wie etwa das Einsetzen der Zwischenwand 43 tief in das Gehäuse 54 und Festlegen der Wand 43 mittels Bolzen, was bei der ersten Ausführungsform notwen­ dig ist.

Die Montage der stufenlosen Getriebeeinheit ist daher ein­ fach. Die zweite Ausführungsform hat im übrigen die gleichen Anordnungen, Funktionen und Auswirkungen wie die erste Aus­ führungsform. Daher werden die gleichen Bezugszeichen für ge­ meinsame Teile und Bereiche in sämtlichen Zeichnungen verwen­ det.

Weitere Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich. Die Erfindung ist somit nicht auf die speziellen Einzelheiten und beschriebenen und dargestell­ ten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt.

Claims (4)

1. Stufenlose Getriebeeinheit, die folgendes aufweist:

• 1. eine Eingangswelle (55), die mittels einer Antriebswelle (46) drehbar ist;
• 2. eine Abtriebswelle (49), die auf der Basis der Rotation der Eingangswelle (55) Antriebskraft abnimmt;
• 3. ein stufenloses Toroidgetriebe (47) vom Doppelhohl­ raum-Typ: mit einem Paar Eingangsscheiben (2A, 2B), die parallel zueinander in bezug auf die Richtung der An­ triebskraftübertragung und gemeinsam mit der Eingangs­ welle (55) drehbar sind, mit einem Paar Ausgangsscheiben (4), die den Eingangsscheiben (2A, 2B) gegenüberstehen, und mit Treibrollen (8), die zwischen den Eingangsschei­ ben (2A, 2B) und den Ausgangsscheiben (4) positioniert sind, wobei das Getriebe (47) imstande ist, die Überset­ zungsverhältnisse zwischen den Eingangsscheiben (2A, 2B) und den Ausgangsscheiben dadurch synchron zu ändern, daß die jeweiligen Neigungswinkel der Treibrollen (8) syn­ chron geändert werden;

dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinheit ferner folgendes aufweist:

• 1. ein Planetengetriebe (50);
• 2. eine erste Antriebskraftübertragungseinrichtung (52), um Antriebskraft zwischen den Ausgangsscheiben (4) des stufenlosen Toroidgetriebes (47) und einem Teil des Planetengetriebes (50) zu übertragen;
• 3. eine zweite Antriebskraftübertragungseinrichtung (53), um die Rotation der Eingangswelle (55) ohne Durch­ gang durch das Getriebe (47) direkt auf den verbleiben­ den Teil des Planetengetriebes (50) zu übertragen;
• 4. eine Druckeinrichtung (9), die in das stufenlose Getriebe (47) eingebaut ist und in bezug auf die Axial­ richtung der Eingangswelle (55) und der Abtriebswelle (49) zwischen der ersten und der zweiten Antriebskraft­ übertragungseinrichtung (52, 53) angeordnet ist, wobei die Druckeinrichtung (9) so ausgebildet ist, daß sie die Eingangsscheiben (2A, 2B) und die Ausgangsscheiben (4) aufeinander zu preßt; und
• 5. eine Umschalteinrichtung (73, 74), die in Abhängig­ keit von dem Übertragungszustand zwischen der Eingangs­ welle (55) und der Abtriebswelle (49) den Fahrmodus in einen Hochdrehzahl- oder einen Niedrigdrehzahl-Fahrmodus umschalten kann.

2. Stufenlose Getriebeeinheit, die folgendes aufweist:

• 1. eine Eingangswelle (55), die mittels einer Antriebswelle (46) drehbar ist;
• 2. eine Abtriebswelle (49), die auf der Basis der Rotation der Eingangswelle (55) Antriebskraft abnimmt;
• 3. ein stufenloses Toroidgetriebe (47) vom Doppelhohl­ raum-Typ: mit einem Paar Eingangsscheiben (2A, 2B), die parallel zueinander in bezug auf die Richtung der An­ triebskraftübertragung und gemeinsam mit der Eingangs­ welle (55) drehbar sind, mit einem Paar Ausgangsscheiben (4), die den Eingangsscheiben (2A, 2B) gegenüberstehen, und mit Treibrollen (8), die zwischen den Eingangsschei­ ben (2A, 2B) und den Ausgangsscheiben (4) positioniert sind, wobei das Getriebe (47) imstande ist, die Überset­ zungsverhältnisse zwischen den Eingangsscheiben (2A, 2B) und den Ausgangsscheiben dadurch synchron zu ändern, daß die jeweiligen Neigungswinkel der Treibrollen (8) syn­ chron geändert werden;

dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeinheit ferner aufweist:

• 1. ein Planetengetriebe (50): mit einem Sonnenrad (51), das mit der Abtriebswelle (49) gekoppelt ist, mit einem Zahnkranz (63), der um das Sonnenrad (51) herum angeordnet ist, mit Planetenrädern (64), die mit dem Sonnenrad (51) und mit dem Zahnkranz (63) in Eingriff sind, und mit einem Träger (65), der mit einer Vielzahl von Drehachsen (66) versehen ist, die die Planetenräder (64) einzeln drehbar haltern;
• 2. eine erste Antriebskraftübertragungseinrichtung (52), um eine Drehkraft zwischen dem Träger (65) und Ausgangsscheiben (4) zu übertragen;
• 3. eine zweite Antriebskraftübertragungseinrichtung (53), um eine Drehkraft zwischen der Eingangswelle (55) und dem Zahnkranz (63) zu übertragen, wobei die zweite Antriebskraftübertragungseinrichtung (53) so ausgebildet ist, daß β/α im wesentlichen gleich einem Untersetzungs­ verhältnis für die maximale Beschleunigung des stufenlo­ sen Getriebes (47) ist, wobei β und α die Untersetzungs­ verhältnisse der zweiten bzw. der ersten Antriebskraft­ übertragungseinrichtung (53 bzw. 52) sind;
• 4. eine Druckeinrichtung (9), die in das stufenlose Getriebe (47) eingebaut ist und in bezug auf die Axial­ richtung der Eingangswelle (55) und der Abtriebswelle (49) zwischen der ersten und der zweiten Antriebskraft­ übertragungseinrichtung (52, 53) angeordnet ist, wobei die Druckeinrichtung (9) so ausgebildet ist, daß sie die Eingangsscheiben (2A, 2B) und die Ausgangsscheiben (4) aufeinander zu preßt; und
• 5. eine Umschalteinrichtung (73, 74), die in Abhängig­ keit von dem Übertragungszustand zwischen der Eingangs­ welle (55) und der Abtriebswelle (49) den Fahrmodus in einen Hochdrehzahl- oder einen Niedrigdrehzahl-Fahrmodus umschalten kann.

3. Stufenlose Getriebeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (73, 74) eine Niedrigdreh­ zahl-Kupplung (73), die das Sonnenrad (51) und den Trä­ ger (65) aneinander festlegen kann, und eine Hochdreh­ zahl-Kupplung (74) aufweist, die zwischen der zweiten Antriebskraftübertragungseinrichtung (53) und dem Zahn­ kranz (63) angeordnet ist.

4. Stufenlose Getriebeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Rückwärts-Kupplung (75) aufweist, die die Abtriebswelle (49) durch Anhalten der Rotation des Zahnkranzes (63) umsteuern kann.