DE4240724C2 - Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe - Google Patents
Stufenlos verstellbares ToroidgetriebeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe für ein Fahr
zeug mit ständigem Vierradantrieb, bei dem eine Antriebskraft immer auf die vier Räder
übertragen wird.
Ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt, und dieses
wurde im Hinblick auf den Einsatz als ein Kraftfahrzeuggetriebe untersucht. Wie in dem
offengelegten, japanischen Gebrauchsmuster No. 62-71465 angegeben ist, ist bei ei
nem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe eine Eingangsscheibe 2 koaxial zu einer
Eingangswelle 1 gelagert, und eine Abtriebsscheibe 4 ist fest mit einem Ende einer Ab
triebswelle 3 verbunden. Zapfen 5, welche um eine Drehachse in eine Schwenkstellung
arm angebracht, welcher auf einer inneren Fläche eines Gehäuses oder in einem Ge
häuse angeordnet ist, in welchem das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe unterge
bracht ist.
Die Zapfen 5 sind aus einem Metall hergestellt, welches eine ausreichende Steifigkeit
hat und welche Schwenkachsen an gegenüberliegenden Enden haben. Leistungsüber
tragungswälzkörper 7 sind drehbeweglich um verschiebbare Wellen 6 gelagert, welche
an den Mittenteilen der Zapfen 5 angeordnet sind. Die Leistungsübertragungswälzkörper
7 sind zwischen der Eingangsscheibe 2 und der Abtriebsscheibe 4 gehalten.
Eine bogenförmige, konkave Eingangsfläche 2a und eine konkave Abtriebsfläche 4a
sind um die Drehachse in den gegenüberliegenden Flächen an den axialen Enden der
Eingangsscheibe 2 und der Abtriebsscheibe 4 ausgebildet. Die Umfangsflächen 7a der
kugelförmigen, konvexen, angetriebenen Wälzkörper 7 liegen gegen die konkave Ein
gangsfläche 2a und die konkave Abtriebsfläche 4a an.
Eine Andrückeinrichtung 8 der Beaufschlagungsnockenbauart ist zwischen der Ein
gangswelle 1 und der Eingangsscheibe 2 vorgesehen, um die Eingangsscheibe 2 fe
dernd nachgiebig auf die Abtriebsscheibe 4 zu drücken. Die Andrückeinrichtung 8 weist
eine Nockenscheibe 9 auf, welche sich mit der Eingangswelle 1 dreht, und eine Mehr
zahl von (beispielsweise vier) Wälzkörpern 11, welche mittels eines Halters 10 gehalten
sind. Eine Nockenfläche 12, welche eine in Umfangsrichtung ungleichmäßige Oberflä
che aufweist, ist auf einer Fläche (rechte Fläche in den Fig. 6 und 7) der Nocken
scheibe 9 ausgebildet, und eine ähnliche Nockenfläche 13 ist auf einer äußeren Fläche
(linke Fläche in den Fig. 6 und 7) der Eingangsscheibe 2 ausgebildet. Die Wälzkör
per 11 sind um eine Achse drehbar, welche radial zu der Mitte der Eingangswelle 1 ge
richtet ist.
Wenn die Nockenscheibe 9 in Drehung versetzt wird, wenn sich die Eingangswelle 1
dreht, werden die Wälzkörper 11 zu der äußeren Nockenfläche 13 der Eingangsscheibe
2 mit Hilfe der Nockenfläche 12 gedrückt. Als Folge hiervon wird die Eingangsscheibe 2
auf die Wälzkörper 7 gedrückt, und die Eingangsscheibe 2 dreht sich durch das Zu
sammenarbeiten von zwei Nockenflächen 12 und 13 mit den Wälzkörpern 11. Die Dreh
bewegung der Eingangsscheibe 2 wird auf die Abtriebsscheibe 4 über die Antriebswälz
körper bzw. die Leistungsübertragungswälzkörper 7 übertragen, so dass die Abtriebs
welle 3, welche fest mit der Abtriebsscheibe 4 verbunden ist, eine Drehbewegung aus
führt.
Wenn die Drehgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen der Eingangswelle 1 und der Ab
triebswelle 3 sich verändern, beispielsweise wenn eine Übersetzungsänderung zwi
schen der Eingangswelle 1 und der Abtriebswelle 3 vorzunehmen ist, werden die Zapfen
5 um die Drehachse verdreht, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, um die verschwenkbaren
Wellen 6 unter einem Neigungswinkel derart anzuordnen, dass die Umfangsflächen 7a
der Leistungsübertragungswälzkörper 7 gegen ein Mittelteil der eingangsseitigen, kon
kaven Fläche 2a und einem äußeren Teil der abtriebsseitigen, konkaven Fläche 4a je
weils zur Anlage kommen. Wenn eine Übersetzungsveränderung ins Schnelle vorzu
nehmen ist, werden die Zapfen 5 nach Fig. 7 derart verdreht bzw. verschwenkt, dass
die verschiebbaren Wellen 6 in geneigter Anordnung derart vorgesehen sind, dass die
Umfangsflächen 7a der Leistungsübertragungswälzkörper 7 gegen den äußeren Teil der
eingangsseitigen, konkaven Fläche 2a und das Mittelteil der abtriebsseitigen, konkaven
Fläche 4a anliegen. Wenn die Neigungswinkel der verschwenkbaren Wellen 6 in einer
Zwischenlage zwischen den Fig. 6 und 7 gewählt sind, erhält man ein Zwischen
übersetzungsverhältnis von Eingangswelle 1 und Abtriebswelle 3.
Die offengelegte, japanische Gebrauchsmusteranmeldung No. 63-60751 und die offen
gelegte japanische Patentanmeldung No. 2-163549 beschreiben eine parallele (Tan
dem-)Anordnung von zwei stufenlos verstellbaren Toroidgetrieben nach den Fig. 6
und 7 bezüglich der Übertragungsrichtung für die Leistung.
Fig. 8 zeigt eine Konstruktion, welche in der offengelegten japanischen Gebrauchs
musteranmeldung No. 63-60751 angegeben ist. Die auf eine Eingangswelle 1 wirkende
Drehkraft wird auf zwei Abtriebsscheiben 4 von zwei Eingangsscheiben 2 übertragen,
welche um die Eingangswelle 1 über Leistungsübertragungswälzkörper 7 gelagert sind.
Die Abtriebsscheiben 4 sind um die Eingangswelle 1 drehbar gelagert.
Die Drehkräfte von den beiden Abtriebsscheiben 4 werden auf eine scheibenähnliche
Nockenplatte bzw. Nockenscheibe 14 über Wälzkörper 11 übertragen. Die auf die No
ckenscheibe 14 übertragene Drehkraft wird auf eine Abtriebswelle 3 über Zahnräder 15
übertragen, welche in Kämmeingriff mit Zähnen sind, die auf einem äußeren Umfang der
Nockenscheibe 14 ausgebildet sind, sowie über Übertragungswellen 16, deren Enden
fest mit den Zahnrädern 15 verbunden sind, Zahnräder 17, die fest mit den anderen En
den der Übertragungswellen 16 verbunden sind, und einem Zahnrad 18, welches in
Kämmeingriff mit den Zahnrädern 17 ist, übertragen.
Bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe mit dem voranstehend beschriebenen
Aufbau wird nach Fig. 9a die Drehkraft der Eingangswelle 1, welche von der Brenn
kraftmaschine 20 angetrieben wird, auf die beiden parallelen, stufenlos verstellbaren
Toroidgetriebe 21 übertragen, und deren Abtriebsleistung wird über die Abtriebswelle 3
abgegeben.
Wenn ein derartiges Toroidgetriebe als ein Getriebe für eine Einrichtung mit Vierradan
trieb eingesetzt wird, bei der die Antriebskraft auf eine einzige Abtriebswelle 3 konzent
riert wird, muss diese auf die beiden Vorderräder und die beiden Hinterräder verteilt
werden. Das wiederholte Konzentrieren und Verteilen der Drehantriebskräfte führt zu
einer komplizierten Auslegung und die Leistungsübertragungsverluste infolge der Rei
bung nehmen zu.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurde vorgeschlagen, wie dies in Fig. 9B ge
zeigt ist, dass die Abtriebsleistung von den beiden Toroidgetrieben 21 über zwei Ab
triebswellen 3a und 3b abgenommen wird und dass die Vorderräder durch die Abtriebs
welle 3a und die Hinterräder durch die andere Abtriebswelle 3b angetrieben werden.
Wenn jedoch zwei stufenlos verstellbare Toroidgetriebe nach den Fig. 6 und 7 pa
rallel angeordnet sind, ist eine Anzahl von Lagern zur drehbaren Lagerung der Elemente
erforderlich, und die Konstruktion wird daher kompliziert. Auch wird der Leistungsüber
tragungsverlust größer.
Aus der WO 91/08405 A1 ist ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe mit den Merkma
len des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Es weist eine Eingangswelle und
wenigstens ein Paar von Antriebsscheiben und wenigstens ein Paar von Abtriebsschei
ben auf. Die Antriebsscheiben sind mit der Eingangswelle drehfest verbunden und wei
sen konkav gekrümmte Eingangsebenen auf. Die Abtriebsscheiben haben ebenfalls
konkav gekrümmte Abtriebsebenen. Zwischen diesen verschiedenen Ebenen sind eine
Anzahl von Wälzkörpern drehbar gelagert. Allerdings ist nichts über eine unabhängige
Weiterleitung der Drehbewegungen der Abtriebsscheiben entnehmbar.
EP 0 306 272 A1 zeigt ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe mit Eingangswelle und
Abtriebswelle und dazwischen angeordneten Wandlern. Die Wandler sind durch Ein
gangsscheiben und Abtriebsscheiben mit einer Anzahl von Wälzkörpern dazwischen
gebildet. Die Eingangsscheiben werden durch eine Welle angetrieben. Die Abtriebs
scheiben sind durch Lager drehbar gelagert und weiterhin mit Planetengetriebesätzen
verbunden.
JP 2-163553 A zeigt ein weiteres stufenlos verstellbares Toroidgetriebe, das insbeson
dere für einen Vierradantrieb verwendbar ist. Es wird anscheinend eine Eingangswelle
verwendet, mit der ein Paar von Eingangsscheiben drehfest verbunden ist. Weiterhin
werden ebenfalls Abtriebsscheiben offenbart, die mit einer ersten beziehungsweise
zweiten Welle verbunden sind.
Die Erfindung zielt darauf ab, ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe bereitzustellen,
welches eine große Übertragungsleistung und kleine Leistungsübertragungsverluste bei
einer unabhängigen Leistungsübertragung auf Vorder- und Hinterräder eines Allradfahr
zeugs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe nach der Erfindung ist der Vorgang zur
Veränderung des Übertragungsverhältnisses zwischen der Eingangswelle und der Ab
triebseinrichtung gleich wie bei dem üblichen, zuvor beschriebenen Toroidgetriebe.
Da bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe nach der Erfindung die Drehbewe
gung, die von dem Paar von Eingangsscheiben auf das Paar von Abtriebsscheiben ü
bertragen wird, unabhängig abgenommen wird, kann der Neigungswinkel einer
verschwenkbaren Welle sich von dem Neigungswinkel der anderen verschwenkbaren
Welle unterscheiden, wenn die Vorderräder durch die über eine Abtriebsscheibe abge
nommene Drehbewegung angetrieben werden, die von der anderen Abtriebsscheibe
abgenommen wird. Somit lässt sich das Fahrzeug mit Vierradantrieb antreiben, während
eine Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten der Vorderräder und der Hinterrä
der vorhanden ist, wenn eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs verändert werden soll, so
dass hierfür ein Abgleich geschaffen werden kann.
Da nur eine Eingangswelle eingesetzt wird, ist die Anzahl von Lagern, die zur drehbaren
Lagerung der Elemente erforderlich sind, kleiner als in dem Fall, wenn zwei stufenlos
verstellbare Toroidgetriebe in parallel geschalteter Anordnung vorgesehen sind. Auch ist
der Leistungsübertragungsverlust geringer.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach
stehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf
die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten bevorzugten
Ausführungsform nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittansicht einer speziellen Konstruktion,
Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Zusammenhangs zwischen einem
Vorderrad-Lenkwinkel und einer Verschiebung einer Welle,
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teils IV von Fig. 2, um eine Ausführungs
variante einer Abtriebswellen-Lagereinheit zu verdeutlichen,
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungs
form nach der Erfindung,
Fig. 6 eine Seitenansicht einer Grundkonstruktion eines stufenlos .
verstellbaren Toroidgetriebes im Zustand einer maximalen
Übersetzung ins Langsame,
Fig. 7 eine ähnliche Seitenansicht der Auslegung nach Fig. 6 in einem
Zustand mit maximaler Übersetzung ins Schnelle,
Fig. 8 eine Schnittansicht einer üblichen Konstruktion, und
Fig. 9A und 9B Beispiele zum Einbau des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes
in ein Fahrzeug mit Vierradantrieb.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung.
Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht zur Ver
deutlichung einer speziellen Auslegungsform. Gleich oder ähnliche Teile in diesen Figu
ren sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Ein Paar von Eingangsscheiben 23a und 23b ist drehbeweglich an gegenüber liegenden
Umfangsenden einer Eingangswelle 22 gelagert. Die Ebenen der Eingangsscheiben 23a
und 23b, die axial einander zugewandt sind, bilden eingangsseitige, konkave Flächen
24a und 24b, welche einen bogenförmigen bzw. gekrümmten Querschnitt haben.
Ein Paar von hohlen Abtriebswellen 25a und 25b ist drehbeweglich bezüglich der Ein
gangswelle 22 an Zwischenabschnitten der Eingangswelle 22 gelagert. Die Abtriebs
scheiben 26a und 26b sind fest mit den äußeren Enden der Abtriebswellen 25a und 25b
verbunden. Die Flächen der Abtriebsscheiben 26a und 26b, welche axial den eingangs
seitigen, konkaven Flächen 24a und 24b zugewandt sind, bilden abtriebsseitige, konka
ve Flächen 27a und 27b, welche im Querschnitt bogenförmig bzw. gekrümmt ausgebil
det sind wie die eingangsseitigen, konkaven Flächen 24a und 24b.
Eine Mehrzahl von Zapfen bzw. Drehlagern 28a, welche um eine Drehachse in eine
Schwenkstellung relativ zu der Eingangswelle 22 schwenkbar sind, ist zwischen einer
Eingangsscheibe 23a und einer Abtriebsscheibe 26a vorgesehen, und eine Mehrzahl
von Zapfen bzw. Drehlagern 28b, welche um eine Drehachse in eine Schwenkstellung
relativ zur Eingangswelle 22 schwenkbar sind, ist zwischen der anderen Eingangsschei
be 23b und der Abtriebsscheibe 26b vorgesehen.
Angetriebene bzw. Leistungsübertragungswälzkörper 30a und 30b sind mit Hilfe von
verschiebbaren Wellen 29a und 29b drehbar gelagert, welche fest mit den Ebenen ver
bunden sind, die den Eingangswellen 22 an den Abschnitten der Zapfen 28a und 28b
zugewandt sind. Die Umfangsflächen der Leistungsübertragungswälzkörper 30a und
30b bilden sphärische, konvexe Flächen, welche im Wesentlichen gleiche Krümmungs
radien wie die eingangsseitigen, konkaven Flächen 24a und 24b und die abtriebsseiti
gen, konkaven Flächen 27a und 27b jeweils haben. Die Leistungsübertragungswälzkör
per 30a und 30b sind zwischen den Eingangsscheiben 23a und 23b und den Abtriebs
scheiben 26a und 26b derart gehalten, dass die Abtriebsscheiben 26a und 26b eine
Drehbewegung ausführen, wenn die Eingangsscheiben 23a und 23b sich jeweils dre
hen.
Zahnräder 31a und 31b, die an einem äußeren Umfang von Zwischenabschnitten der
Abtriebswellen 25a und 25b befestigt sind, und Zahnräder 33a und 33b, welche an ei
nem Paar von Übertragungswellen 32a und 32b befestigt sind, sind in Eingriff, um eine
Abtriebseinrichtung zum unabhängigen Abnehmen der Drehbewegungen der beiden
Abtriebsscheiben 26a und 26b zu bilden.
Die Drehbewegung einer der Übertragungswelle 32a des Paars von Übertragungswellen
32a und 32b wird aus einem Getriebegehäuse 38 heraus zum Antrieb der Vorderräder
(oder Hinterräder) über ein Differentialgetriebe eingesetzt, während die Drehbewegung
der anderen Übertragungswelle 32b auf eine Abnahmewelle 37 über Zahnräder 34, 35
und 36 übertragen wird und über das Getriebegehäuse 38 mittels einer Abnahmewelle
37 abgegeben wird. Hiermit werden die Hinterräder (oder Vorderräder) über Differential
getriebeeinrichtungen angetrieben.
Die Arbeitsweise bei der Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der einzi
gen Eingangswelle 22 und den beiden Übertragungswellen 32a und 32b, welche die
Abtriebseinrichtungen bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe nach der Erfin
dung bilden, ist gleich wie bei dem üblichen und zuvor beschriebenen Toroidgetriebe.
Insbesondere lässt sich das Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlübersetzungs- bzw. Un
tersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle 22 und einer Übertragungswelle 32a
dadurch verändern, dass die Leistungsübertragungswälzkörper 30a, welcher von einem
Zapfen 28a gelagert wird, verschwenkt werden, und das Übersetzungsverhältnis zwi
schen der Eingangswelle 22 und der anderen Übertragungswelle 32b lässt sich dadurch
verändern, dass die Leistungsübertragungswälzkörper 30b verschwenkt werden, welche
mittels des anderen Zapfen 28b gelagert werden.
Bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe nach der Erfindung werden die Drehbe
wegungen, die auf das Paar von Abtriebsscheiben 26a und 26b von dem Paar von Ein
gangsscheiben 23a und 23b übertragen werden, die fest mit der einzigen Eingangswelle
22 verbunden sind, unabhängig ausgetragen, und die Vorderräder werden durch die
über eine Abtriebsscheibe 26a abgenommene Drehbewegung und die Übertragungs
welle 32a angetrieben, während die Hinterräder durch die über die andere Abtriebs
scheibe 26b abgenommene Drehbewegung und die Übertragungswelle 32b angetrieben
werden.
Auf diese Weise wird das Fahrzeug mit Vierradantrieb angetrieben.
Bei einem derartigen Antrieb für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb kann der Neigungswin
kel der verschwenkbaren Welle 29a, welche an einem Zapfen 28a angebracht ist, und
der Neigungswinkel der verschwenkbaren Welle 29b, welche an dem anderen Zapfen
28b angebracht ist, sich voneinander unterscheiden, so dass das Fahrzeug mit Vierrad
antrieb angetrieben werden kann, währenddem eine Differenz zwischen den Drehge
schwindigkeiten der Vorderräder und der Hinterräder vorhanden ist, wenn das Fahrzeug
seine Fahrtrichtung ändert, so dass hierfür ein Ausgleich geschaffen wird.
Wenn insbesondere die Fahrtrichtung des Fahrzeugs geändert werden soll, ist die
Drehgeschwindigkeit des relativ zur Kurvenrichtung innen liegenden Rades kleiner als
jene des außen liegendes Rades, und die Drehgeschwindigkeit der Hinterräder ist klei
ner als jene der Vorderräder. Die Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten der
äußeren Räder und der inneren Räder kann durch Differentialgetriebeeinrichtungen
ausgeglichen werden; um aber die Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten der
Vorderräder und der Hinterräder auszugleichen, wurde bei dem üblichen Fahrzeug mit
Vierradantrieb eine Differentialeinrichtung eingesetzt, welche als ein Mitteldifferential
bezeichnet wird, oder es wurde eine Viskofluidkupplung zusätzlich zu einem Getriebe
andererseits vorgesehen. Wenn das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe nach der Er
findung eingesetzt wird, lässt sich die Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten
allein durch das Getriebe abgleichen.
Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ein Lenkwinkel an den Vorderrädern sich wie mit einer
durchgezogenen Linie a verdeutlicht, verändert, wird der Neigungswinkel des einen
Leistungsübertragungswälzkörpers 30a zur Übertragung der Drehkraft von der Brenn
kraftmaschine auf die Vorderräder geringfügig im Vergleich zu dem Direktantrieb ver
kleinert, welcher mit einer gebrochenen Linie b in Fig. 3 verdeutlicht ist. Hierdurch wird
die Drehgeschwindigkeit der Vorderräder etwas höher als jene bei Geradeausfahrt ge
macht. Der Neigungswinkel des anderen Leistungsübertragungswälzkörpers 30b zur
Übertragung der Drehkraft der Brennkraftmaschine auf die Hinterräder wird geringfügig
im Vergleich zu der Geradeausfahrt vergrößert, wie dies mit einer gebrochenen Linie c
verdeutlicht ist, um die Drehgeschwindigkeit der Hinterräder etwas kleiner als jene bei
der Geradeausfahrt zu machen.
Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise kann dadurch erzielt werden, dass zwei stu
fenlos verstellbare Toroidgetriebe parallel vorgesehen werden, wie dies in den Fig. 6
und 7 verdeutlicht ist. In diesem Fall sind aber zwei Eingangswellen 1 erforderlich. Da
her ist die Anzahl der erforderlichen Lager größer, die Konstruktion ist kompliziert und
der Leistungsübertragungsverlust nimmt zu. Da bei dem stufenlos verstellbaren Toroid
getriebe nach der Erfindung die Eingangswelle 22 nur einmal vorgesehen ist, ist die An
zahl von Lagern, die zur drehbeweglichen Lagerung der Elemente einschließlich der
Eingangswelle 22 erforderlich sind, kleiner und ein Leistungsübertragungsverlust lässt
sich beträchtlich reduzieren.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante der Lagerung zum drehbeweglichen Lagern des
Paars von Abtriebswellen 25a und 25b. Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Kon
struktion sind unabhängige Schrägkugellager 39 Rückseite an Rückseite kombiniert, um
eine Scheibe 43 (siehe Fig. 2, welche aber in Fig. 1 weggelassen ist) zwischen den
Enden der äußeren Ringe 42 zu halten, so dass sowohl axiale als auch radiale Belas
tungen aufgenommen werden, die an den Abtriebswellen 25a und 25b wirken. Bei der in
Fig. 4 gezeigten Konstruktion wird ein Satz von Schrägkugellagern von einem äußeren
Ring 40 und zwei inneren Ringen 41 gebildet. Der äußere Ring 40 ist im Inneren pas
send in das Getriebegehäuse 38 (Fig. 2) eingesetzt, und die inneren Ringe 41 passen
extern zu den Enden der Abtriebswellen 25a und 25b.
Wie auch immer das Paar von Abtriebswellen 25a und 25b ausgelegt und gelagert ist,
werden die Axialbelastungen, die von den Leistungsübertragungswälzkörpern 30a und
30b auf die Abtriebsscheiben 26a und 26b beim Arbeiten des Getriebes wirken, durch
die Schrägkugellager aufgenommen und nicht zu anderen Bereichen übertragen. Da
her ist es nicht erforderlich, dass die Steifigkeit der Teile, welche die axialen Belastungen
aufnehmen, die an den Abtriebsscheiben 26a und 26b anliegen, sehr hoch ist, wodurch
sich das Gesamtgewicht der Vorrichtung reduzieren lässt.
Fig. 5 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung. Bei der ers
ten bevorzugten Ausführungsform ist das Paar von Eingangsscheiben 23a und 23b fest
mit den gegenüberliegenden Enden der Eingangswelle 22 verbunden, und das Paar von
Abtriebswellen 25a und 25b und die Abtriebsscheiben 26a und 26b sind über den Zwi
schenbereich der Eingangswelle 22 drehbeweglich gelagert. Bei der vorliegenden be
vorzugten Ausführungsform ist das Paar von Eingangsscheiben 23a und 23b fest mit
dem Zwischenbereich der Eingangswelle 22 verbunden, und das Paar von Abtriebswel
len 25a und 25b und die Abtriebsscheiben 26a und 26b sind an den gegenüberliegen
den Enden der Eingangswelle 22 drehbar gelagert.
Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform werden die Axialbelastungen, wel
che von den Abtriebsscheiben 26a und 26b auf das Paar von Ausgangswellen 25a und
25b einwirken, auf die einzige Eingangswelle 22 über ein Paar von Lagern 44 aufge
nommen, welche zwischen den Abtriebswellen 25a und 25b und der Eingangswelle 22
vorgesehen sind. Diese Lager nehmen die Belastungen auf. Die weiteren Konstrukti
onseinzelheiten und die Arbeitsweise sind gleich wie bei der ersten bevorzugten Ausfüh
rungsform, und gleiche oder ähnliche Teile sind mit denselben Bezugszeichen verse
hen. Eine nähere Erläuterung kann aus Übersichtlichkeitsgründen daher entfallen.
Bei einem Fahrzeug mit einem ständigen Vierradantrieb kann eine sogenannte Differen
tialsperre zur Verknüpfung der Vorderräder und der Hinterräder vorgesehen sein, um
das Fahrzeug aus dem Schlamm herauszubewegen oder ihn auf einer verschneiten
Straße eine Antriebsmöglichkeit zu verschaffen. Bei dem stufenlos verstellbaren Toroid
getriebe nach der Erfindung kann man diese Differentialsperrfunktion dadurch erhalten,
dass man eine Kupplung vorsieht, welche über einen externen Befehl eingerückt und
ausgerückt wird. Diese Kupplung ist zwischen den Enden des Paars von Übertragungs
wellen 32a und 32b vorgesehen (bei A in Fig. 1).
Die Abtriebseinrichtung zum unabhängigen Abnehmen der Drehkräfte der Abtriebswel
len 25a und 25b kann eine Zahnradgetriebeübertragungseinrichtung sein, wie dies in
der Zeichnung verdeutlicht ist, oder es kann sich um eine andere Getriebeeinrichtung,
wie einen Zahnriementrieb oder einen Kettentrieb handeln. Wenn das stufenlos verstell
bare Toroidgetriebe nach der Erfindung als eine Gangschalteinrichtung eines Fahrzeugs
mit einer vorne liegenden Brennkraftmaschine und einem Vorderradantrieb eingesetzt
wird, kann das Differentialgetriebe entfallen.
Bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe nach der Erfindung lässt sich ein Fahr
zeug mit einem ständigen Vierradantrieb und ein Fahrzeug mit einer vorne liegenden
Brennkraftmaschine und einem Vorderradantrieb gleichmäßig antreiben, ohne dass man
komplizierte Einrichtungen, wie ein Mitteldifferential oder Differentialgetriebe benötigt,
und daher lassen sich Leistungsübertragungsverluste beträchtlich senken. Somit erhält
man ein Fahrzeug mit ständigem Vierradantrieb oder ein Fahrzeug mit einer vorne lie
genden Brennkraftmaschine und einem Vorderradantrieb mit einem hohen Leistungs
vermögen in Verbindung mit geringen Herstellungskosten.
Claims (4)
1. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb mit:
einer Eingangswelle (22);
einem Paar von Eingangsscheiben (23a, 23b), welche drehfest mit der Eingangs welle (22) verbunden sind und von denen jede eine im Querschnitt konkav ge krümmte Eingangsfläche (24a, 24b) an einem axialen Ende aufweist;
einem Paar von Abtriebsscheiben (26a, 26b), welche jeweils eine im Querschnitt konkav gekrümmte Fläche (27a, 27b) an einem axialen Ende aufweisen und welche drehbar um die Eingangswelle angeordnet sind, wobei die konkav gekrümmten Flä chen (27a, 27b) der Abtriebsscheiben den konkav gekrümmten Flächen (24a, 24b) der Antriebsscheiben zugewandt sind;
einer Mehrzahl von ersten Zapfen (28a), welche in Axialrichtung der Eingangswelle (22) zwischen einer der Eingangsscheiben (23a, 23b) und einer der Abtriebsscheiben (26a, 26b) und relativ zur Eingangswelle (22) verschwenkbar angeordnet sind;
einer Mehrzahl von zweiten Zapfen (28b), welche in Axialrichtung der Eingangswelle (22) zwischen jeweils der anderen Eingangsscheibe (23a, 23b) und der anderen Ab triebsscheibe (26a, 26b) und relativ zur Eingangswelle (22) verschwenkbar angeord net sind;
einer Mehrzahl von Leistungsübertragungswälzkörpern (30a, 30b), welche jeweils sphärisch konvexe Umfänge haben und durch verschwenkbare Wellen (29a, 29b) drehbeweglich gelagert sind, welche Wellen durch erste und zweite Drehlager (28a, 28b) gelagert sind und zwischen jeweils einer der Eingangsscheiben (23a, 23b) und der Abtriebsscheiben (26a, 26b) gehalten sind, und
Abtriebseinrichtungen (32a, 32b) zur unabhängigen Abnahme der Drehbewegungen der beiden Abtriebsscheiben (26a, 26b),
dadurch gekennzeichnet,
dass Vorderräder durch eine der Abtriebsscheiben (26a, 26b) und Hinterräder durch die andere der Abtriebsscheiben (26a, 26b) drehbar sind, wobei Drehgeschwindig keiten der Räder unabhängig voneinander steuerbar sind.
einer Eingangswelle (22);
einem Paar von Eingangsscheiben (23a, 23b), welche drehfest mit der Eingangs welle (22) verbunden sind und von denen jede eine im Querschnitt konkav ge krümmte Eingangsfläche (24a, 24b) an einem axialen Ende aufweist;
einem Paar von Abtriebsscheiben (26a, 26b), welche jeweils eine im Querschnitt konkav gekrümmte Fläche (27a, 27b) an einem axialen Ende aufweisen und welche drehbar um die Eingangswelle angeordnet sind, wobei die konkav gekrümmten Flä chen (27a, 27b) der Abtriebsscheiben den konkav gekrümmten Flächen (24a, 24b) der Antriebsscheiben zugewandt sind;
einer Mehrzahl von ersten Zapfen (28a), welche in Axialrichtung der Eingangswelle (22) zwischen einer der Eingangsscheiben (23a, 23b) und einer der Abtriebsscheiben (26a, 26b) und relativ zur Eingangswelle (22) verschwenkbar angeordnet sind;
einer Mehrzahl von zweiten Zapfen (28b), welche in Axialrichtung der Eingangswelle (22) zwischen jeweils der anderen Eingangsscheibe (23a, 23b) und der anderen Ab triebsscheibe (26a, 26b) und relativ zur Eingangswelle (22) verschwenkbar angeord net sind;
einer Mehrzahl von Leistungsübertragungswälzkörpern (30a, 30b), welche jeweils sphärisch konvexe Umfänge haben und durch verschwenkbare Wellen (29a, 29b) drehbeweglich gelagert sind, welche Wellen durch erste und zweite Drehlager (28a, 28b) gelagert sind und zwischen jeweils einer der Eingangsscheiben (23a, 23b) und der Abtriebsscheiben (26a, 26b) gehalten sind, und
Abtriebseinrichtungen (32a, 32b) zur unabhängigen Abnahme der Drehbewegungen der beiden Abtriebsscheiben (26a, 26b),
dadurch gekennzeichnet,
dass Vorderräder durch eine der Abtriebsscheiben (26a, 26b) und Hinterräder durch die andere der Abtriebsscheiben (26a, 26b) drehbar sind, wobei Drehgeschwindig keiten der Räder unabhängig voneinander steuerbar sind.
2. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder der beiden Eingangsscheiben (23a, 23b) jeweils eine Andrückeinrichtung
zugeordnet ist, die zwischen der jeweiligen Eingangsscheibe (23a, 23b) und der Ein
gangswelle (22) angeordnet ist, wobei jede der Andrückeinrichtungen die Eingangs
scheibe (23a, 23b), der sie zugeordnet ist, in Richtung der jeweils zugewandten Ab
triebsscheibe (26a, 26b) drückt.
3. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abtriebseinrichtung (32a, 32b) wenigstens zwei Zahnräder (31a, 31b) auf
weist, wobei mit jedem dieser Zahnräder eine der Abtriebsscheiben (26a, 26b) ver
bunden ist, und die Zahnräder (31a, 31b) durch entsprechende Lager (39) in einem
Teil eines Getriebegehäuses (38), welches zwischen den Abtriebsscheiben (26a,
26b) angeordnet ist, unabhängig voneinander drehbar gelagert sind.
4. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Enden des Paars von Abtriebseinrichtung (32a, 32b) eine Kupp
lung (A) als Differentialsperre vorgesehen ist.
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