DE4403005A1

DE4403005A1 - Kontinuierlich veränderliches Toroidgetriebe

Info

Publication number: DE4403005A1
Application number: DE4403005A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Machida; Hiroyuki Ito
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2014-02-02
Also published as: GB2274690A; DE4403005C2; US5584778A; GB9401401D0; GB2274690B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierlich veränderliches Toroidgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, das bei spielsweise als Fahrzeuggetriebe verwendet wird.

Die Verwendung als Fahrzeuggetriebe eines kontinuierlich veränderli chen Toroidgetriebes, wie es in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist, ist be kannt. In diesem kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebe, wie es beispielsweise aus der Offenlegungsschrift JP 62-71465-A (Gebrauchsmuster) bekannt ist, ist eine antriebsseitige Scheibe 2 kon zentrisch mit einer als Antriebselement dienenden Antriebswelle 1 un terstützt, während eine abtriebsseitige Scheibe 4 am Endbereich einer als Abtriebselement dienenden Abtriebswelle 3 befestigt ist. Drehzap fen 6 sind um Schwenkwellen 5 schwenkbar, welche verdreht zu der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 3 angeordnet und an der Innen fläche eines Gehäuses, welches das kontinuierlich veränderliche To roidgetriebe enthält, oder an einer in dem Gehäuse vorgesehenen Hal testütze angebracht sind.

Die Schwenkwellen 5 sind an den Außenflächen von zwei Endberei chen eines jeden Drehzapfens 6 vorgesehen. Der proximale Endbereich einer jeden Verschiebungswelle 7 wird vom mittleren Bereich eines Drehzapfens 6 gehalten. Wenn jeder Drehzapfen um die Schwenkwel len 5 geschwenkt wird, kann der Neigungswinkel einer jeden Verschie bungswelle 7 frei eingestellt werden. Die von jedem Drehzapfen 6 ge haltene Verschiebungswelle 7 trägt drehbar eine Antriebsrolle 8. Die Antriebsrollen 8 sind zwischen zwei Scheiben, d. h. zwischen die an triebsseitige Scheibe 2 und die abtriebsseitige Scheibe 4 geklemmt.

Gegenüberliegende Innenflächen 2a und 4a der antriebsseitigen Scheibe 2 bzw. der abtriebsseitigen Scheibe 4 weisen gekrümmte, konkave Oberflächenabschnitte auf, welche die Schwenkwellen 5 als Krüm mungszentren besitzen. Die Umfangsflächen 8a der Antriebsrollen 8, die sphärische konvexe Oberflächenabschnitte besitzen, sind mit den Innenflächen 2a bzw. 4a in Kontakt.

Zwischen der Antriebswelle 1 und der antriebsseitigen Scheibe 2 ist ei ne Belastungsnocken-Kompressionseinrichtung 9 vorgesehen, die die antriebsseitige Scheibe 2 elastisch zur abtriebsseitigen Scheibe 4 drückt. Die Kompressionseinrichtung 9 ist aus einer Nockenscheibe 10, die sich zusammen mit der Antriebswelle 1 dreht, sowie aus mehreren (z. B. vier) Rollen 12 gebildet, die von einer Halterung 11 gehalten werden. Auf einer Fläche der Nockenscheibe 10 (der linken Fläche in den Fig. 13 und 14) ist eine Nockenfläche 13 gebildet, die als in Um fangsrichtung sich erstreckende konkave bzw. konvexe Fläche dient, während an der Außenfläche der antriebsseitigen Scheibe 2 (der rechten Fläche in den Fig. 13 und 14 eine ähnliche Nockenfläche 14 gebildet ist. Die mehreren Rollen 12 sind um Achsen drehbar unterstützt, die in radialer Richtung in bezug auf das Drehzentrum der Antriebswelle 1 verlaufen.

Wenn im Betrieb des kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebes mit der obenbeschriebenen Struktur die Nockenscheibe 10 aufgrund der Drehung der Antriebswelle 1 gedreht wird, werden die mehreren Rol len 12 durch die Nockenfläche 13 gegen die an der Außenfläche der antriebsseitigen Scheibe 2 ausgebildete Nockenfläche 14 gedrückt. Dies hat zur Folge, daß die antriebsseitige Scheibe 2 gegen die mehreren Antriebsrollen 8 gedrückt wird, wobei gleichzeitig die antriebsseitige Scheibe 2 aufgrund des Eingriffs zwischen dem Paar von Nockenflä chen 13 und 14 und den mehreren Rollen 12 gedreht wird. Die Dre hung der antriebsseitigen Scheibe 2 wird an die abtriebsseitige Scheibe 4 über die mehreren Antriebsrollen 8 übertragen, so daß die an der ab triebsseitigen Scheibe 4 befestigte Abtriebswelle 3 gedreht wird.

Wenn die Drehzahlen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 3 ge ändert werden sollen, d. h. wenn zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 3 eine Untersetzungskonfiguration hergestellt werden soll, werden die Drehzapfen 6 um die Schwenkwellen 5 geschwenkt, um die Verschiebungswellen 7 zu neigen, so daß die Umfangsflächen 8a der Antriebsrollen 8 mit Bereichen in der Nähe der Mitte der In nenfläche 2a der antriebsseitigen Scheibe 2 und mit Bereichen in der Nähe des äußeren Umfangs der Innenfläche 4a der abtriebsseitigen Scheibe 4 in Kontakt gelangen, wie in Fig. 13 gezeigt ist.

Wenn dagegen eine Übersetzungskonfiguration hergestellt werden soll, werden die Drehzapfen 6 geschwenkt, um die Verschiebungswellen 7 zu neigen, so daß die Umfangsflächen 8a der Antriebsrollen 8 mit Be reichen in der Nähe des äußeren Umfangs der Innenfläche 2a der an triebsseitigen Scheibe 2 und mit Bereichen in der Nähe der Mitte der Innenfläche 4a der abtriebsseitigen Scheibe 4 in Kontakt gelangen, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Wenn der Neigungswinkel der Verschiebungs wellen 7 auf einen Winkel eingestellt wird, der zwischen den in den Fig. 13 und 14 gezeigten Winkeln liegt, kann zwischen der Antriebs welle 1 und der Abtriebswelle 3 ein Zwischen-Übersetzungs- oder -Untersetzungsverhältnis erhalten werden.

In Fig. 15 ist ein kontinuierlich veränderliches Toroidgetriebe gezeigt, das aus der Gebrauchsmusteranmeldung JP 61-87523-A (Offenlegungsschrift JP 62-199557) bekannt ist und das eine Struktur besitzt, die für eine Verwendung als Fahrzeuggetriebe geeignet ist. Die Drehung der Kurbelwelle eines Motors wird über eine Kupplung 15 an eine Antriebswelle 16 übertragen, wodurch die Nockenscheibe 10 ge dreht wird, die über eine Keilnutverbindung mit dem mittleren Bereich der Antriebswelle 16 in Eingriff ist. Wenn die diese Nockenscheibe 10 umfassende Kompressionseinrichtung 9 betätigt wird, wird die an triebsseitige Scheibe 2 gedreht und dabei gegen die abtriebsseitige Scheibe 4 (links in Fig. 15) gedrückt. Die Drehung der antriebsseitigen Scheibe 2 wird über die Antriebsrollen 8 an die abtriebsseitige Scheibe 4 übertragen.

Die abtriebsseitige Scheibe 4 ist in einem Bereich um die Antriebswelle 16 durch ein Nadellager 17 unterstützt, während eine zylindrische Ab triebswelle 29, die einteilig mit der abtriebsseitigen Scheibe 4 ausgebil det ist, an der Innenseite eines Gehäuses 18 von einem Schrägkugella ger 19 unterstützt ist. Andererseits ist ein Ende (das rechte Ende in Fig. 15) der Antriebswelle 16 an der Innenseite des Gehäuses 18 durch ein Kugellager 20 unterstützt, während ihr anderes Ende an der Innen seite des Gehäuses 18 durch ein Schrägkugellager 21 drehbar unter stützt ist.

Ein Zwischengetriebe 24, das durch Integration eines Vorwärtsfahrt- Zahnrades 22 und eines Rückwärtsfahrt-Zahnrades 23 erhalten wird, ist mit der äußeren Umfangsfläche der Abtriebswelle 29 über eine Keil nutverbindung in Eingriff. Wenn das Fahrzeug vorwärtsfahren soll, wird das Zwischengetriebe 24 nach rechts bewegt, um das antriebssei tige Vorwärtszahnrad 22 mit dem abtriebsseitigen Vorwärtszahnrad 26, das am mittleren Bereich einer Aufnehmerwelle 25 angebracht ist, in direkten Eingriff zu bringen; wenn das Fahrzeug rückwärts fahren soll, wird das Zwischengetriebe 24 nach links bewegt, um das antriebsseiti ge Rückwärtszahnrad 23 mit einem am mittleren Bereich der Aufneh merwelle 25 befestigten abtriebsseitigen Zahnrad 27 über ein (nicht ge zeigtes) Zwischenzahnrad in Eingriff zu bringen.

Wenn im Betrieb des kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebes mit der obenbeschriebenen Struktur die Antriebswelle 16 vom Motor über die Kupplung 15 gedreht wird und das Zwischengetriebe 24 in eine geeignete Richtung bewegt ist, kann die Aufnehmerwelle 25 in einer beliebigen Richtung gedreht werden. Wenn die Drehzapfen 6 ge schwenkt werden, um die Kontaktpositionen zwischen den Umfangsflä chen 8a der Antriebsrollen 8 einerseits und den Innenflächen 2a bzw. 4a der antriebsseitigen Scheibe 2 bzw. der abtriebsseitigen Scheibe 4 zu verändern, kann das Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle 16 und der Aufnehmerwelle 25 geändert werden.

Wenn das obenbeschriebene kontinuierlich veränderliche Toroidgetrie be in Betrieb ist, wird die antriebsseitige Scheibe 2 bei Betätigung der Kompressionseinrichtung 9 zur abtriebsseitigen Scheibe 4 gedrückt. Im Ergebnis wirkt auf die Antriebswelle 16, welche die die Kompression seinrichtung 9 bildende Nockenscheibe 10 trägt, eine Gegenkraft zu dieser Druckkraft, die eine Schubbelastung nach rechts in Fig. 15 be wirkt. Diese Schublast wird von dem Kugellager 21 über eine Mutter 28 aufgenommen, welche mit dem (in Fig. 15 linken) Endbereich der Antriebswelle 16 verschraubt ist. Außerdem wirkt auf die Abtriebs welle 29 über die antriebsseitige Scheibe 2 und die abtriebsseitige Scheibe 4 sowie über die Antriebsrollen 8 bei Betätigung der Kom pressionseinrichtung 9 eine Schublast nach links in Fig. 15. Diese Schublast wird von dem Kugellager 19 aufgenommen.

In Fig. 15 ist ferner eine Motorbremskupplung 30 sowie eine Direkt kupplung 31 gezeigt. Da jedoch die Strukturen und Funktionen dieser Kupplungen nicht mit dem Kern der vorliegenden Erfindung in Bezie hung stehen, wird eine genaue Beschreibung derselben weggelassen.

In der obenbeschriebenen und in Fig. 15 gezeigten herkömmlichen Struktur werden die entgegengesetzt gerichteten Schublasten, die bei Betätigung der Kompressionseinrichtung 9 in einem Betriebszustand des Getriebes erzeugt werden, von den beiden Kugellagern 19 und 21 unabhängig aufgenommen. Daher werden an Bereichen der Kugellager 19 und 21 Drehmomentverluste, die durch die Schublasten bedingt sind, unabhängig voneinander erzeugt.

Die Schublasten sind sehr groß, so daß auch die Drehmomentverluste an den Bereichen der Kugellager 19 und 21 sehr groß sind. Wenn da her die Drehmomentverluste unabhängig voneinander an zwei Positio nen erzeugt werden, wird der Verlust des gesamten kontinuierlich ver änderlichen Toroidgetriebes sehr groß, was einen geringen Wirkungs grad des gesamten kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebes zur Folge hat.

Außerdem wird in der in Fig. 15 gezeigten herkömmlichen Struktur die von der abtriebsseitigen Scheibe 4 zur Abtriebswelle 29 übertragene Schublast über einen Anschlagring 133 an einen Innenring 19a des Ku gellagers 19 übertragen. Daher nimmt der Anschlagring 133 bei Betäti gung des kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebes eine sehr große Schublast auf. Es ist jedoch schwierig, eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer des Anschlagrings 133 zu gewährleisten, so daß die Forderung nach einer Verbesserung der Struktur entstanden ist.

Wenn darüber hinaus in der in Fig. 15 gezeigten herkömmlichen Struktur die Nockenscheibe 10 bei Betätigung der Kompressionsein richtung 9 nach rechts gedrückt wird und die nach rechts gerichtete Schublast auf die Antriebswelle 16 wirkt, wird die Antriebswelle 16 nach rechts verschoben, wobei sie eine Kegeltellerfeder 134 zwischen einer Buchse 130 und der Mutter 28 zusammendrückt. In diesem Fall befindet sich die Außenfläche des distalen Endbereichs der Antriebs welle 16 in einem gleitenden, reibschlüssigen Kontakt mit der Innenflä che der Buchse 130. In der herkömmlichen Struktur ist aufgrund des gleitenden, reibschlüssigen Kontakts zwischen diesen beiden Flächen eine dadurch erzeugte Reibungskraft sehr groß, so daß ein Leistungs verlust in dem kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebe zunimmt.

Es ist daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein konti nuierlich veränderliches Toroidgetriebe zu schaffen, bei dem der Wir kungsgrad durch Unterdrückung von Drehmomentverlusten aufgrund von im Betrieb erzeugten Schublasten verbessert ist.

Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kontinuier lich veränderliches Toroidgetriebe zu schaffen, bei dem die Lebens dauer und die Zuverlässigkeit durch Verbesserung der mechanischen Festigkeit eines Bereichs, welcher eine auf eine abtriebsseitige Scheibe wirkende Schublast aufnimmt, erhöht ist.

Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kontinuier lich veränderliches Toroidgetriebe zu schaffen, bei dem ein interner Leistungsverlust beseitigt und der Übertragungswirkungsgrad durch Beseitigung einer beim Betrieb der Kompressionseinrichtung erzeugten Reibung verbessert sind.

Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein kontinuier lich veränderliches Toroidgetriebe der gattungsgemäßen Art, das die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale be sitzt.

Eine bevorzugte Ausführungsform dieses erfindungsgemäßen kontinu ierlich veränderlichen Toroidgetriebes ist im Unteranspruch 2 angege ben. Die Operation, die ausgeführt wird, wenn das erfindungsgemäße kontinuierlich veränderliche Toroidgetriebe das Drehzahlverhältnis zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ändert, ist die gleiche wie in der obenbeschriebenen herkömmlichen Struktur.

Insbesondere nimmt in dem erfindungsgemäßen kontinuierlich verän derlichen Toroidgetriebe das Einzelwälzlager die Last auf, die bei Be tätigung der Kompressionseinrichtung in Schubrichtung auf die an triebsseitige oder die abtriebsseitige Scheibe wirkt, während das Dop pelwälzlager die auf das eine Element wirkende Schublast aufnimmt. Die auf das eine Element wirkende Schublast wird auf der Grundlage der Differenz zwischen einer auf die antriebsseitige Scheibe wirkenden Schublast und einer auf die abtriebsseitige Scheibe wirkenden Schublast erzeugt und ist kleiner als die Lasten selbst, die auf die antriebsseitige und die abtriebsseitige Scheibe wirken.

Daher sind die Drehmomentverluste an den Bereichen der Wälzlager gering, so daß der Wirkungsgrad des kontinuierlich veränderlichen To roidgetriebes aufgrund dieser kleinen Drehmomentverluste desselben verbessert werden kann.

Die zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein kontinuier lich veränderliches Toroidgetriebe, das die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale aufweist.

Der Betrieb, der ausgeführt wird, wenn das erfindungsgemäße kontinu ierlich veränderliche Toroidgetriebe mit der obenbeschriebenen Struk tur das Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle und der Ab triebswelle verändert, ist der gleiche wie derjenige der obenbeschriebe nen herkömmlichen Struktur.

Insbesondere wird in dem erfindungsgemäßen kontinuierlich veränder lichen Toroidgetriebe eine Schublast, die bei Betätigung des Getriebes auf die abtriebsseitige Scheibe wirkt, über den Nabenbereich und den Kranzbereich des Abtriebsritzels an die Abtriebswelle übertragen. Der Kranzbereich besitzt eine ausreichende Festigkeit und eine ausrei chende Lebensdauer und wird durch die Schublast nicht beschädigt, da er einteilig mit der Abtriebswelle ausgebildet ist.

Die dritte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein kontinuier lich veränderliches Toroidgetriebe, das die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale aufweist.

Wenn insbesondere in dem erfindungsgemäßen kontinuierlich verän derlichen Toroidgetriebe die Nockenscheibe und eines der Antriebs- und Abtriebselemente in axialer Richtung bei Betätigung der Kompres sionseinrichtung verschoben werden, wird ein mit der Außenfläche des einen Elements in Kontakt befindliches Nadellager verschoben und da bei um das eine Element gedreht.

Der geometrische Ort des Nadellagers an der Außenfläche des einen Elements definiert bei Verschiebung des einen Elements in axialer Richtung ein schraubenlinienförmiges Muster. Daher ist der Reibungs zustand zwischen dem Nadellager und der Außenfläche eher ein Roll reibungszustand als an ein Gleitreibungszustand. Im Ergebnis kann der Reibungsverlust, der durch die Verschiebung des einen Elements und der Nockenscheibe verursacht wird, im wesentlichen beseitigt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungs formen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer fünften Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer siebten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 8 eine Schnittansicht einer achten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Fig. 9 eine Schnittansicht einer neunten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Schnittansicht einer zehnten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Schnittansicht, die ein erstes Beispiel des Doppelwälzla gers veranschaulicht, das einem Bereich A in Fig. 1 ent spricht;

Fig. 12 eine Schnittansicht, die ein zweites Beispiel des Doppelwälz lagers veranschaulicht, das einem Bereich A in Fig. 1 ent spricht;

Fig. 13 die bereits erwähnte Schnittansicht, die die Grundstruktur eines herkömmlichen kontinuierlich veränderlichen Toroidge triebes im Zustand maximaler Untersetzung veranschaulicht;

Fig. 14 die bereits erwähnte Schnittansicht, die die Grundstruktur des herkömmlichen kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebes im Zustand maximaler Übersetzung veranschaulicht; und

Fig. 15 die bereits erwähnte Schnittansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen Struktur im einzelnen veranschaulicht.

In Fig. 1 ist die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ge zeigt. Eine als Antriebselement dienende Antriebswelle 32 besitzt einen proximalen Endbereich (den rechten Endbereich in Fig. 1), der mit der Kurbelwelle eines Motors verbunden und von derselben angetrieben wird. Die Antriebswelle 32 ist von einem Nadellager 34 sowie von ei nem Rillenkugellager 35 an der Innenseite eines ersten Unterstützungs bereichs 33 in einem Gehäuse drehbar unterstützt. Ein zylindrischer Bereich 36, der am distalen Ende (der linken Seite in Fig. 1) geöffnet ist, ist im mittleren Bereich der Antriebswelle 32 gebildet.

Ein proximaler Endbereich 37a einer als Abtriebselement dienenden Abtriebswelle 37 ist in den zylindrischen Bereich 36 eingeschoben. Zwischen der äußeren Umfangsfläche des proximalen Endbereichs 37a und der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Bereichs 36 ist ein Nadellager 38 angeordnet. Der distale Endbereich der Abtriebswelle 37 ist durch ein erstes und durch ein zweites Schrägkugellager 40 bzw. 41 drehbar unterstützt. Die beiden Schrägkugellager 40 und 41 sind an der Innenseite eines im Gehäuse vorgesehenen zweiten Unterstützungsbe reichs 39 in einer sogenannten gegenüberliegenden Passung aneinander angebracht. Das erste und das zweite Schrägkugellager 40 bzw. 41 bil den zusammen ein Doppelwälzlager 42, das die als Abtriebselement dienende Abtriebswelle 37 an dem als stationärer Bereich dienenden zweiten Unterstützungsbereich 39 unterstützt, so daß sie drehbar ist und Schublasten in zwei Richtungen aufnehmen kann.

Genauer stoßen die Innenringe 43 und 44 des ersten Schrägkugellagers 40 bzw. des zweiten Schrägkugellagers 41 aneinander über einen Ab standshalter 45 an, wobei die Innenringe 43 und 44 sowie der Ab standshalter 45 zwischen einer Oberfläche (der linken Fläche in Fig. 1) eines Kranzbereichs 46, der an der äußeren Umfangsfläche der Ab triebswelle 37 gebildet ist, und einer Mutter 48, die mit einem Außen gewindebereich 47 am distalen Endbereich der Abtriebswelle 37 ver schraubt ist, eingeklemmt und befestigt sind. Die Stirnfläche (die rechte Stirnfläche in Fig. 1) eines Außenrings 49 des ersten Schrägkugellagers 40 stößt an einem gestuften Bereich 50 an, der an der inneren Um fangsfläche 39a des zweiten Unterstützungsbereichs 39 ausgebildet ist, während die Stirnfläche (die linke Stirnfläche in Fig. 1) eines Außen rings 51 des zweiten Schrägkugellagers 41 durch einen an der inneren Umfangsfläche 39a befestigten Anschlagring gepreßt wird. Im Ergebnis wird die Abtriebswelle 37 im Gehäuse konzentrisch mit der Antriebs welle 32 und unabhängig von dieser drehbar unterstützt. Das erste und das zweite Schrägkugellager 40 bzw. 41 müssen bei der Montage nicht vorbelastet werden.

Die antriebsseitige Scheibe 2 und die abtriebsseitige Scheibe 4 sind am mittleren Bereich der Abtriebswelle 37 unterstützt, so daß deren Innen flächen 2a und 4a sich einander gegenüber befinden. Zwischen der in neren Umfangsfläche der antriebsseitigen Scheibe 2 und der äußeren Umfangsfläche der Abtriebswelle 37 ist ein Nadellager 53 angeordnet, das eine relative Drehung zwischen der Abtriebswelle 37 und der an triebsseitigen Scheibe 2 erlaubt.

Zwischen der äußeren Umfangsfläche der Abtriebswelle 37 und der in neren Umfangsfläche der abtriebsseitigen Scheibe 4 ist ein erster Keil nut-Verbindungsbereich 54 vorgesehen, der eine relative Drehung zwi schen der Abtriebswelle 37 und der abtriebsseitigen Scheibe 4 verhin dert. Ferner sind die äußere Umfangsfläche der Abtriebswelle 37 und die innere Umfangsfläche der abtriebsseitigen Scheibe 4 in einem Be reich außerhalb des ersten Keilnut-Verbindungsbereich 54 aneinander angepaßt. Dadurch kann eine unerwünschte Bewegung der abtriebssei tigen Scheibe 4 in bezug auf die Abtriebswelle 37 verhindert werden.

In der gezeigten Ausführungsform ist in einem Bereich der Außenflä che der abtriebsseitigen Scheibe 4 in der Nähe der Mitte in radialer Richtung ein ausgesparter Bereich 55 ausgebildet. Eine ausgesparte Fläche 55a des ausgesparten Bereichs 55 und die andere Fläche (die rechte Fläche in Fig. 1) des Kranzbereichs 46 klemmen einen Nabenbe reich 57 des Abtriebsritzels zwischen sich ein. Daher überlappen sich das Abtriebsritzel 56, ein Bereich des Nabenbereichs 57 und ein Be reich der abtriebsseitigen Scheibe 4 in radialer Richtung der jeweiligen Elemente miteinander. Im Ergebnis können die axialen Abmessungen dieser Elemente 4, 56 und 57 verringert werden, was zu einem kom pakten und leichten kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebe führt.

Zwischen dem Nabenbereich 57 und der äußeren Umfangsfläche der Abtriebswelle 37 ist ein zweiter Keilnut-Verbindungsbereich 58 vorge sehen. Daher werden die abtriebsseitige Scheibe 4 und das Abtriebsrit zel 56 über die Abtriebswelle 37 synchron gedreht. Außerdem sind die äußere Umfangsfläche der Abtriebswelle 37 und die innere Umfangs fläche des Nabenbereichs 57 in einem Bereich außerhalb des zweiten Keilnut-Verbindungsbereichs 58 aneinander angepaßt. Dadurch wird eine unerwünschte Bewegung des Abtriebsritzels 56 in bezug auf die Abtriebswelle 37 verhindert.

Die abtriebsseitige Scheibe 4 und das Abtriebsritzel 56 werden syn chron mit der Abtriebswelle 37 gedreht.

Zwischen der antriebsseitigen Scheibe 2 und der abtriebsseitigen Schei be 4 sind mehrere Drehzapfen 6 schwenkbar angeordnet. Diese Dreh zapfen unterstützen drehbar Antriebsrollen 8. Zwischen den Drehzap fen 6 und den Antriebsrollen 8 sind Schublager 68 angeordnet, die Schublasten aufnehmen können, die auf die Antriebsrollen 8 bei Betäti gung des kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebes wirken.

Am mittleren Bereich in der Nähe des proximalen Endes der Abtriebs welle 37 ist eine Nockenscheibe 10, die eine Kompressionseinrichtung 9 bildet, von einem Nadellager 59 sowie von einem als Einzelwälzlager dienenden dritten Schrägkugellager 60 unterstützt, so daß sie in bezug auf die Abtriebswelle 37 drehbar ist. An einem Außengewindebereich 61, der an dem mittleren Bereich der Abtriebswelle 37 ausgebildet ist, der sich näher am proximalen Ende als das Nadellager 59 befindet, ist eine Flanschmutter 62 fest angeschraubt. Zwischen der Flanschmutter 62 und der Stirnfläche eines zum dritten Schrägkugellager 60 gehören den Innenrings 63 ist eine Kegeltellerfeder 64 angeordnet. Bei Betäti gung der Kompressionseinrichtung 9 bewegt sich die Nockenscheibe 10 nach rechts in Fig. 1, wobei sie die Kegeltellerfeder 64 zusammen drückt.

Genauer ist an einem Haltebereich 164, der an der inneren Umfangs kante der Nockenscheibe 10 ausgebildet ist und eine kurze zylindrische Form und einen L-förmigen Abschnitt besitzt, ein Außenring 60a des dritten Schrägkugellagers 60 angebracht und an diesem befestigt. An der inneren Umfangsfläche des Innenrings 63 des dritten Schrägkugel lagers 60 ist ein Lagerring 59a des Nadellagers 59 angebracht und be festigt. Mehrere Nadeln 59b, die das Nadellager 59 bilden, sind zwi schen der inneren Umfangsfläche des Lagerrings 59a und der äußeren Umfangsfläche der Abtriebswelle 37 eingeklemmt, um eine Rollbewe gung zu erlauben. Daher ist das Nadellager 59 in Schubrichtung ver schiebbar.

Die Flanschmutter 62 ist an dem Außengewindebereich 61, der an dem näher am proximalen Ende des Nadellagers 59 befindlichen mittleren Bereich der Abtriebswelle 37 ausgebildet ist, angeschraubt. Die Kegel tellerfeder 64 ist zwischen der Flanschmutter 62 und der Stirnfläche des Innenrings 63 angeordnet. Daher wird die Nockenscheibe 10 durch die elastische Kraft der Kegeltellerfeder 64 elastisch gegen eine an der Außenfläche der antriebsseitigen Scheibe 2 ausgebildete Nockenfläche 14 gedrückt. Zwischen der Nockenfläche 14 und der Nockenfläche 13 auf der Oberfläche der Nockenscheibe 10 sind mehrere Rollen 12 an geordnet, die von einer Halterung 11 drehbar gehalten werden, so daß sie bei einer Drehung der Nockenscheibe 10 die antriebsseitige Scheibe 2 drehen und diese dabei gegen die abtriebsseitige Scheibe 4 drücken.

An radialen Zwischenpositionen auf der Außenfläche der Nocken scheibe 10 (der der Nockenfläche 13 gegenüber befindlichen Fläche) sind auf einem einzigen Kreisbogen, dessen Mittelpunkt auf der Mittel achse der Nockenscheibe 10 liegt, in gleichen Winkelabständen mehre re voneinander getrennte Vorsprünge 65 befestigt. Andererseits ist die äußere Umfangskante eines Ringbereichs 66, der am distalen Endbe reich der Antriebswelle 32 ausgebildet ist, mit einer Zahnradform ver sehen, wobei mehrere Vorsprünge 67, die voneinander getrennt sind, in gleichem Abstand an der äußeren Umfangskante befestigt sind. Diese Vorsprünge 67 und die Vorsprünge 65 an der Außenfläche der Nockenscheibe 10 sind miteinander im Eingriff. Daher wird die Nockenscheibe 10 bei einer Drehung der Antriebswelle 32 gedreht.

Nun wird der Betrieb des erfindungsgemäßen kontinuierlich veränderli chen Toroidgetriebes mit der obigen Struktur beschrieben. Wenn die Antriebswelle 32 gedreht wird, um die antriebsseitige Scheibe 2 über die Nockenscheibe 10 und die Rollen 12 zu drehen, werden die mit der Innenfläche 2a der antriebsseitigen Scheibe 2 in Kontakt befindlichen Antriebsrollen 8 gedreht, wobei die Drehung der Rollen 8 an die ab triebsseitige Scheibe 4 übertragen wird.

Bei Betätigung der Kompressionseinrichtung 9, d. h. wenn die Nocken fläche 13 der Nockenscheibe 10 die Rollen 12 gegen die Nockenfläche 14 der antriebsseitigen Scheibe 2 drückt, wird die Nockenscheibe 10 gegen die elastische Kraft der Kegeltellerfeder 64 durch eine Schublast F₁, die in der Nockenscheibe 10 aufgrund der auf diese Nockenscheibe 10 wirkenden Gegenkraft erzeugt wird, in Fig. 1 nach rechts verscho ben. In diesem Zustand werden die Nockenscheibe 10 und die Ab triebswelle 37 relativ zueinander gedreht. Daher erlauben die das Na dellager 59 bildenden Nadeln 59b die Verschiebung der Nockenscheibe 10, wobei sie schraubenlinienförmig längs der äußeren Umfangsfläche der Abtriebswelle 37 bewegt werden.

Daher ist der Reibungszustand, der entsteht, wenn die Nockenscheibe 10 bei Betätigung der Kompressionseinrichtung 9 verschoben wird, eher ein Rollreibungszustand als ein Gleitreibungszustand, so daß der Reibungsverlust bei Verschiebung der Nockenscheibe 10 verringert werden kann.

Die Drehung der abtriebsseitigen Scheibe 4 wird an die Abtriebswelle 37 über den ersten Keilnut-Verbindungsbereich 54 und weiterhin über den zweiten Keilnut-Verbindungsbereich 58 an das Abtriebsritzel 56 übertragen, so daß das Abtriebsritzel 56 gedreht wird. Die Drehung des Abtriebsritzels 56 wird über eine (nicht gezeigte) Zahnradanord nung an eine Antriebswelle übertragen, über die das Fahrzeug ange trieben wird. Ein Aufbau zum Umschalten zwischen Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Fahrzeugs ist in der Getriebeeinrichtung enthalten.

Um das Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle 32 und der Abtriebswelle 37 zu verändern, werden die Drehzapfen 6 geschwenkt, um die Kontaktpositionen zwischen den Umfangsflächen 8a der An triebsrollen 8 und den Innenflächen 2a und 4a der antriebsseitigen Scheibe 2 und der abtriebsseitigen Scheibe 4 zu verändern.

Wenn die beiden Scheiben 2 und 4 und die Antriebsrollen 8 unter dem Druck einer Betätigung der Kompressionseinrichtung 9 miteinander in Kontakt sind, nehmen die Innenflächen 2a und 4a die gleichen (nicht gezeigten) Druckkräfte auf, um die Innenflächen in einer zu den Kon taktflächen senkrechten Richtung von den Antriebsrollen 8 nach außen zu drücken. Wenn von diesen Druckkräften eine Komponente, die die antriebsseitige Scheibe 2 in axiale Richtung drückt, mit F₁ bezeichnet wird und eine Komponente, die die abtriebsseitige Scheibe 4 in axiale Richtung drückt, mit einer Schublast F₂ bezeichnet wird, ist F₁ = F₂ dann erfüllt, wenn die Antriebsrollen 8 um Achsen gedreht werden, die zu den Achsen der Scheiben senkrecht sind. Wenn andererseits der Neigungswinkel der Antriebsrollen 8 ansteigt, gilt F₁ ≠ F₂, da die axia le Komponente einer der Druckkräfte ansteigt, während die axiale Komponente der anderen Druckkraft abnimmt.

Wenn in dem erfindungsgemäßen kontinuierlich veränderlichen To roidgetriebe insbesondere die Antriebswelle 32 gedreht wird, nimmt das als Einzelwälzlager dienende dritte Schrägkugellager 60 die Schublast F₁ auf, die auf die Nockenscheibe 10 als Gegenkraft einer Druckkraft wirkt, welche ihrerseits auf die antriebsseitige Scheibe 2 bei Betätigung der Kompressionseinrichtung 9 wirkt. Die Schublast F₁ wird über den Innenring 63 und die Kegeltellerfeder 64 an die Ab triebswelle 37 übertragen, so daß im Ergebnis die Schublast F₁ auf die Abtriebswelle 37 nach rechts in Fig. 1 wirkt.

Andererseits wird eine Kraft, die wegen der Kompressionseinrichtung 9 auf die antriebsseitige Scheibe 2 wirkt, über die Antriebsrollen 8 an die abtriebsseitige Scheibe 4 übertragen, wobei die Schublast F₂ auf die abtriebsseitige Scheibe 4 in einer Richtung wirkt, die der Schublast entgegengesetzt ist, die auf die antriebsseitige Scheibe 2 wirkt. Ferner wird diese Schublast F₂ über den Nabenbereich 57 und den Kranzbe reich 46 des Abtriebsritzels 56 an die Abtriebswelle 37 übertragen. Im Ergebnis wirkt die Schublast F₂ auf die Abtriebswelle 37 in einer Richtung, die der Schublast F₁ entgegengesetzt ist. Daher wirkt auf die Abtriebswelle 37 eine der Differenz (|F₁ - F₂|) zwischen den beiden Schublasten F₁ und F₂ entsprechende Schublast, wobei die Richtung durch die Richtung der größeren der beiden Schublasten gegeben ist.

Die Schublast F₂, die im Betrieb des kontinuierlich veränderlichen To roidgetriebes erzeugt wird, ist sehr groß. Der Kranzbereich 46, der diese Schublast F₂ vom Nabenbereich 57 zur Abtriebswelle 37 über trägt, besitzt jedoch eine ausreichende mechanische Festigkeit, da er einteilig mit der Abtriebswelle 37 ausgebildet ist. Daher kann die Zu verlässigkeit und die Lebensdauer eines Bereichs für die Übertragung der Schublast F₂ ausreichend gewährleistet werden.

Beispielsweise ist die Schublast F₂, die von der abtriebsseitigen Scheibe 4 auf die Abtriebswelle 37 wirkt, gleich der Schublast F₁ (F₁ = F₂), wenn sich die antriebsseitige Scheibe 2 und die abtriebsseitige Scheibe 4 mit gleichen Drehzahlen drehen. Daher heben sich in diesem Fall die beiden Schublasten F₁ und F₂ gegenseitig auf, wobei dieser Zustand mit einem Zustand äquivalent ist, in dem auf die Abtriebswelle 37 keine Schublast wirkt. In diesem Zustand wirkt auf das erste Schrägkugella ger 40 und auf das zweite Schrägkugellager 41 keine Schublast, wobei der Drehmomentverlust, der durch diese beiden Schrägkugellager 40 und 41 erzeugt wird, sehr klein wird.

Andererseits wirkt auf das dritte Schrägkugellager 60 stets eine Schub last F₁. Daher ist die Gesamtschublast, die auf die ersten bis dritten Schrägkugellager 40, 41 und 60 wirkt, welche so beschaffen sind, daß sie eine bei Betätigung des kontinuierlich veränderlichen Toroidgetrie bes erzeugte Schublast aufnehmen, lediglich F₁. Im Gegensatz hierzu ist in der in Fig. 15 gezeigten herkömmlichen Struktur die Gesamtheit der Schublasten durch 2F₁ gegeben.

Somit kann in dem erfindungsgemäßen kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebe der gesamte Drehmomentverlust durch sämtliche Schrägkugellager 40, 41 und 60 im Vergleich zu der herkömmlichen Struktur in hohem Maß verringert werden. Wenn das kontinuierlich veränderliche Toroidgetriebe als Fahrzeuggetriebe verwendet wird, werden die antriebsseitige Scheibe 2 und die abtriebsseitige Scheibe 4 normalerweise mit nahezu den gleichen Drehzahlen gedreht, wobei in diesem Fall die Wirkung der Beseitigung des Drehmomentverlusts groß ist, da wie oben beschrieben, F₁ ≅ F₂ erfüllt ist.

Wenn die Antriebsrollen 8 wie in Fig. 13 gezeigt geneigt sind, um eine Untersetzung zwischen der antriebsseitigen Scheibe 2 und der abtriebs seitigen Scheibe 4 herzustellen, wird die Schublast F₂, die von der ab triebsseitigen Scheibe 4 auf die Abtriebswelle 37 wirkt, größer als die Schublast F₁, die durch die auf die Nockenscheibe 10 wirkende Gegen kraft bedingt ist (F₂<F₁). In diesem Zustand wirkt auf die Abtriebs welle 37 eine Schubkraft F₂-F₁ in Fig. 1 nach links. Die Schublast F₂-F₁ wird von dem größeren der das Doppelwälzlager 42 bildenden er sten und zweiten Schrägkugellager 40 und 41, nämlich vom zweiten Schrägkugellager 41 aufgenommen. Eine Schublast, die auf dem den Außenring des zweiten Schrägkugellagers 41 anhaltenden Anschlagring 52 wirkt, ist wie oben beschrieben durch F₂-F₁ gegeben und somit kleiner als F₂, so daß eine ausreichende Zuverlässigkeit und Lebens dauer gewährleistet ist.

Im Untersetzungszustand ist die Gesamtheit der Schublasten, die auf die ersten bis dritten Schrägkugellager 40, 41 und 60 wirken, lediglich durch F₁ + (F₂ - F₁) = F₂ gegeben. Im Gegensatz hierzu ist in der in Fig. 15 gezeigten herkömmlichen Struktur die Gesamtheit der Schub lasten durch F₁ + F₂ gegeben. Daher kann das erfindungsgemäße kon tinuierlich veränderliche Toroidgetriebe auch im Untersetzungszustand den Drehmomentverlust im Vergleich zur herkömmlichen Struktur verringern.

Wenn die Antriebsrollen 8 wie in Fig. 14 gezeigt geneigt sind, um zwi schen der antriebsseitigen Scheibe 2 und der abtriebsseitigen Scheibe 4 eine Übersetzung herzustellen, wird die von der abtriebsseitigen Schei be 4 auf die Abtriebswelle 37 wirkende Schublast F₂ kleiner als die Schublast F₁, die durch die auf die Nockenscheibe 10 wirkende Gegen kraft bedingt ist (F₂<F₁). In diesem Zustand wirkt auf die Abtriebs welle 37 eine Schublast F₁-F₂ in Fig. 1 nach rechts. Diese Schublast F₁-F₂ wird von dem kleineren der das Doppelwälzlager 42 bildenden ersten und zweiten Schrägkugellager 40 und 41, nämlich vom ersten Schrägkugellager 40 aufgenommen.

Auf diese Weise ist die Gesamtheit der auf die ersten bis dritten Schrägkugellager 40, 41 und 60 wirkenden Schublasten im Überset zungszustand durch F₁ + (F₁ - F₂) = 2F₁-F₂ gegeben. Im Gegensatz hierzu ist in der in Fig. 15 gezeigten herkömmlichen Struktur die Ge samtheit der Schublasten durch F₁ + F₂ gegeben. Der Vergleich zwi schen (2F₁-F₂) und (F₁ + F₂) ergibt, daß (2F₁-F₂)<(F₁ + F₂) nur dann erfüllt ist, wenn F₁<2F₂. Wenn das erfindungsgemäße kontinu ierlich veränderliche Toroidgetriebe als Fahrzeuggetriebe verwendet wird, ist das Übersetzungsverhältnis begrenzt, so daß F₁<2F₂ nahezu nie erfüllt ist. Genauer ist in einem normalen Betriebszustand F₁<2F₂ und daher (2F₁-F₂)<(F₁ + F₂). Daher kann das erfindungsgemäße kontinuierlich veränderliche Toroidgetriebe auch im Übersetzungszu stand den Drehmomentverlust im Vergleich zu der herkömmlichen Struktur in praktischen Anwendungen verringern.

Der Grund, weshalb das im Untersetzungszustand eine Schublast auf nehmende zweite Schrägkugellager 41 der das Doppelwälzlager 42 bil denden ersten und zweiten Schrägkugellager 40 und 41 größer als das im Übersetzungszustand eine Schublast aufnehmende erste Schrägku gellager 40 ausgebildet ist, besteht darin, daß das vom Motor auf die Antriebswelle 32 übertragene Drehmoment im Untersetzungszustand größer als im Übersetzungszustand ist.

Fig. 2 zeigt die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind die rechten und linken Positionen der antriebsseitigen Scheibe 2 und der abtriebsseitigen Scheibe 4 gegenüber der ersten Ausführungsform vertauscht. Deshalb sind die beiden Enden der Antriebswelle 32 durch im Gehäuse angeordnete Unterstützungsbe reiche 69 über Rillenkugellager 70 drehbar unterstützt. Die innere Um fangskante einer ringförmigen Getriebeplatte 71 ist vom distalen End bereich (dem linken Endbereich in Fig. 2) der Antriebswelle 32 über einen Keilnut-Verbindungsbereich 72 unterstützt.

Um die Antriebswelle 32 ist eine ringförmige Abtriebswelle 74 ange ordnet. Zwischen der inneren Umfangsfläche des distalen Endbereichs der Abtriebswelle 74 und der äußeren Umfangsfläche des mittleren Be reichs in der Nähe des distalen Endes der Antriebswelle 32 ist ein Na dellager 75 vorgesehen. Das Doppelwälzlager 42, das vom ersten und vom zweiten Schrägkugellager 40 und 41 gebildet ist, ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des proximalen Endbereichs der Abtriebswelle 74 und der inneren Umfangsfläche 39a des am Gehäuse vorgesehenen zweiten Unterstützungsbereichs 39 vorgesehen, so daß es Schublasten in zwei Richtungen aufnehmen kann, welche auf die Abtriebswelle 74 wirken.

Das Abtriebsritzel 56 ist an der äußeren Umfangsfläche des mittleren Bereichs der Abtriebswelle 74 fest angeschraubt, während die abtriebs seitige Scheibe 4 am Abtriebsritzel 56 fest angeschraubt ist. Ein Wälz lager 76, das zwischen der inneren Umfangsfläche der abtriebsseitigen Scheibe 4 und der äußeren Umfangsfläche der Abtriebswelle 74 vorge sehen ist, nimmt eine auf die abtriebsseitige Scheibe 4 wirkende radiale Last auf. Im Betrieb dreht sich die abtriebsseitige Scheibe 4 relativ zur Abtriebswelle 74 nicht.

Da die übrigen Anordnungen und Operationen die gleichen wie in der ersten Ausführungsform sind, bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in der ersten Ausführungsform, ferner wird eine wiederholte Beschreibung weggelassen.

Fig. 3 zeigt die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Antriebswelle 73 ist innerhalb des am Gehäuse vorgesehenen er sten Unterstützungsbereichs 33 über das Nadellager 34 drehbar unter stützt. Andererseits ist der distale Endbereich der Antriebswelle 73 in nerhalb des im Gehäuse vorgesehenen zweiten Unterstützungsbereichs 39 über das Doppelwälzlager 42, das vom ersten und vom zweiten Schrägkugellager 40 und 41 gebildet ist, drehbar unterstützt ist, um so Schublasten in zwei Richtungen, die auf die Antriebswelle 73 wirken, aufnehmen zu können.

Die innere Umfangskante der die Kompressionseinrichtung 9 bildenden Nockenscheibe 10 wird von dem mittleren Bereich in der Nähe des proximalen Endes der Antriebswelle 73 über einen Keilnut-Verbin dungsbereich 77 unterstützt. Die Kegeltellerfeder 64 ist zwischen die Nockenscheibe 10 und die Flanschmutter 62 eingeklemmt, wobei die letztere an der Antriebswelle 73 fest angeschraubt ist.

Am mittleren Bereich in der Nähe des distalen Endes der Antriebswelle 73 ist ein Haltezylinder 78 angebracht. Der Nabenbereich 57 des als Abtriebselement dienenden Abtriebsritzels 56 ist innerhalb des Halte zylinders 78 über das als Einzelwälzlager dienende dritte Schrägkugel lager 60 drehbar unterstützt.

Wenn in dieser Ausführungsform die Antriebswelle 73 gedreht wird, wirkt auf die Antriebswelle 73 bei Betätigung der Kompressionseinrich tung 9 eine Schublast F₁ in Fig. 3 nach rechts. Andererseits wirkt bei Betätigung der Kompressionseinrichtung 9 auf die abtriebsseitige Scheibe 4 über die antriebsseitige Scheibe 2 und die Antriebsrollen 8 eine Schublast F₂ in der zur Schublast F₁ entgegengesetzten Richtung. Daher wird die Schublast F₂ vom dritten Schrägkugellager 60 aufge nommen.

Ferner wird die Schublast F₂ über den Haltezylinder 78 an die Antrie bswelle 73 übertragen. Daher wirken die Schublasten F₁ und F₂ in ent gegengesetzten Richtungen auf die Antriebswelle 73. Im Ergebnis wirkt auf die Antriebswelle 73 eine der Differenz (|F₁-F₂|) zwischen den beiden Schublasten F₁ und F₂ entsprechende Schublast, wobei die Richtung dieser Schublast von den Größen der beiden Schublasten F₁ und F₂ abhängt.

Wenn sich beispielsweise die antriebsseitige Scheibe 2 und die abtriebs seitige Scheibe 4 mit gleicher Drehzahl drehen, werden die Schublasten einander gleich (F₁ = F₂) und heben sich gegenseitig auf. Dieser Zu stand ist äquivalent mit einem Zustand, in dem auf die Antriebswelle 73 keine Schublast wirkt. In diesem Zustand wirken auf das erste und auf das zweite Schrägkugellager 40 bzw. 41 keine Schublast, so daß die durch diese Schrägkugellager 40 und 41 verursachten Drehmomentver luste sehr klein werden.

Wenn die Antriebsrollen 8 wie in Fig. 13 gezeigt geneigt werden, um zwischen der antriebsseitigen Scheibe 2 und der abtriebsseitigen Schei be 4 eine Untersetzung herzustellen, wird die von der abtriebsseitigen Scheibe 4 auf die Antriebswelle 73 wirkende Schublast F₂ größer als die Schublast F₁, die durch die auf die Nockenscheibe 10 wirkende Ge genkraft bedingt ist (F₂<F₁). In diesem Zustand wirkt auf die Antrie bswelle eine Schublast F₂-F₁ in bezug auf die Abtriebswelle 37 in Fig. 3 nach links. Die Schublast F₂-F₁ wird von dem größeren der das Doppelwälzlager 42 bildenden ersten und zweiten Schrägkugellager 40 und 41, nämlich vom zweiten Schrägkugellager 41 aufgenommen.

Somit ist die Gesamtheit der auf die ersten bis dritten Schrägkugellager 40, 41 und 60 im Untersetzungszustand wirkenden Schublasten durch F₂ + (F₂ - F₁) = 2F₂ - F₁ gegeben, so daß die Drehmomentverluste im Vergleich zur herkömmlichen Struktur wie in dem Übersetzungszu stand in der ersten Ausführungsform verringert werden können. Ge nauer ist F₂<F₁ nur während einer sehr kurzen Zeitspanne unmittelbar nach dem Anfahren des Fahrzeugs erfüllt, so daß die Drehmomentver luste insgesamt verringert werden.

Wenn die Antriebsrollen 8 wie in Fig. 14 gezeigt geneigt sind, um zwi schen der antriebsseitigen Scheibe 2 und der abtriebsseitigen Scheibe 4 eine Übersetzung auszuführen, wird die Schublast F₂ kleiner als die Schublast F₁ (F₂<F₁), so daß auf die Antriebswelle 73 eine Schublast F₁-F₂ in Fig. 3 nach rechts wirkt. Die Schublast F₁-F₂ wird vom kleineren der das Doppelwälzlager 42 bildenden ersten und zweiten Schrägkugellager 40 und 41, nämlich vom ersten Schrägkugellager 40 aufgenommen.

Somit ist die Gesamtheit der auf die ersten bis dritten Schrägkugellager 40, 41 und 60 im Übersetzungszustand wirkenden Schublasten nur durch F₂ + (F₁-F₂) = F₁ gegeben, so daß die Drehmomentverluste im Vergleich zu der herkömmlichen Struktur wie im Untersetzungszu stand der ersten Ausführungsform verringert werden können.

Da die weiteren Anordnungen und Operationen die gleichen wie in der ersten Ausführungsform sind, bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in der ersten Ausführungsform, ferner wird eine wiederholte Beschreibung derselben weggelassen.

Fig. 4 zeigt die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist das Nadellager 34 für die Unterstützung der Antriebswelle 73 am distalen Ende der Antriebswelle 73 angeord net, während das Doppelwälzlager 42 am proximalen Ende derselben angeordnet ist. D.h., daß diese Lager an Positionen angeordnet sind, die denjenigen der obenbeschriebenen dritten Ausführungsform entge gengesetzt sind. Da die weiteren Anordnungen und Operationen die gleichen wie in der dritten Ausführungsform sind, bezeichnen die glei chen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in der dritten Ausführungs form, ferner wird eine wiederholte Beschreibung derselben weggelas sen.

Fig. 5 zeigt die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist die antriebsseitige Scheibe 2 am distalen Ende der Antriebswelle 73 angeordnet, während die abtriebsseitige Scheibe 4 am proximalen Ende derselben angeordnet ist. D.h., daß diese Scheiben an Positionen angeordnet sind, die denjenigen der oben beschriebenen dritten Ausführungsform entgegengesetzt sind. Entspre chend dieser Anordnung ist die Anordnung der das Doppelwälzlager 42 bildenden ersten und zweiten Schrägkugellager 40 und 41 zu derjenigen der dritten Ausführungsform entgegengesetzt. Da weitere Anordnungen und Operationen die gleichen wie diejenigen der dritten Ausführungs form sind, bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile wie in der dritten Ausführungsform, ferner wird eine wiederholte Beschrei bung derselben weggelassen.

Fig. 6 zeigt die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist die antriebsseitige Scheibe 2 am distalen Ende der Antriebswelle 73 angeordnet, während die abtriebsseitige Scheibe 4 am proximalen Ende derselben angeordnet ist. D.h., daß diese Scheiben an Positionen angeordnet sind, die denjenigen der vier ten Ausführungsform entgegengesetzt sind. Entsprechend dieser An ordnung ist die Anordnung der das Doppelwälzlager 42 bildenden er sten und zweiten Schrägkugellager 40 und 41 derjenigen der vierten Ausführungsform entgegengesetzt. Da die weiteren Anordnungen und Operationen die gleichen wie diejenigen der vierten Ausführungsform sind, bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile wie in der vierten Ausführungsform, ferner wird eine wiederholte Beschreibung derselben weggelassen.

Die Fig. 7 bis 10 zeigen die siebten bis zehnten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In jeder dieser Ausführungsformen ist die Kompressionseinrichtung 9 zwischen der Außenfläche der abtriebssei tigen Scheibe 4 und dem als Abtriebselement dienenden Abtriebsritzel 56 vorgesehen. Daher ist auf der Seitenfläche des Abtriebsritzels 56 ei ne die Kompressionseinrichtung 9 bildende Nockenfläche 14 ausgebil det. Weitere Anordnungen und Operationen dieser Ausführungsformen sind jeweils die gleichen wie in der dritten bis sechsten Ausführungs form. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Teile, fer ner wird eine wiederholte Beschreibung derselben weggelassen.

In jeder der obigen Ausführungsformen wird eine Kombination der ersten und zweiten Schrägkugellager 40 und 41 als Doppelwälzlager 42 verwendet, welches die Schublasten in zwei Richtungen aufnehmen kann, die auf die Abtriebswelle 37 (in der ersten und der zweiten Aus führungsform) oder auf die Antriebswelle 73 (in den dritten bis zehnten Ausführungsformen) wirken. Für das Doppelwälzlager 42 können ein Rillenkugellager mit Einzellagerring (siehe Fig. 11) oder ein Rillenku gellager mit Doppellagerring (siehe Fig. 12) verwendet werden.

Da das erfindungsgemäße kontinuierlich veränderliche Toroidgetriebe den obenerwähnten Aufbau besitzt und wie oben beschrieben arbeitet, kann ein kontinuierlich veränderliches Toroidgetriebe mit hohem Wir kungsgrad geschaffen werden, indem Drehmomentverluste unterdrückt werden, die durch bei der Betätigung des Getriebes erzeugte Schubla sten bedingt sind.

Da das erfindungsgemäße kontinuierlich veränderliche Toroidgetriebe den obenbeschriebenen Aufbau besitzt und wie oben beschrieben arbei tet, kann die mechanische Festigkeit eines Bereichs für die Übertragung einer Schublast von der abtriebsseitigen Scheibe 4 an die Abtriebswelle verbessert werden, so daß die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit die ses Bereichs verbessert werden können.

In den Fig. 7 bis 10 ist das als Abtriebselement dienende Abtriebsritzel 56 an der Außenfläche der Nockenscheibe 10 einteilig ausgebildet. Der Außenring 60a des dritten Schrägkugellagers 60 ist in einem Haltering 78 angebracht, der seinerseits an der äußeren Umfangsfläche des mitt leren Bereichs der Abtriebswelle 37 befestigt ist, wobei die Nadeln 59b des Nadellagers 59 mit der äußeren Umfangsfläche des am Abtriebsrit zel 56 ausgebildeten zylindrischen Bereichs 57 in Kontakt sind.

Wenn im Betrieb des kontinuierlich veränderlichen Toroidgetriebes die Nockenscheibe 10 bei Betätigung der Kompressionseinrichtung 9 ver schoben wird, werden die Nadeln 59b längs einer Schraubenlinie auf der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bereichs 57 verschoben. Daher kann in jeder dieser Ausführungsformen ein Reibungsverlust bei Verschiebung der Nockenscheibe 10 im wesentlichen unterdrückt wer den.

Da das erfindungsgemäße kontinuierlich veränderliche Toroidgetriebe den obenbeschriebenen Aufbau besitzt und wie oben beschrieben arbei tet, kann ein kontinuierlich veränderliches Toroidgetriebe mit hohem Wirkungsgrad geschaffen werden, indem der bei Betätigung des Ge triebes erzeugte Reibungsverlust unterdrückt wird.

Claims

1. Kontinuierlich veränderliches Toroidgetriebe, mit
einem Antriebselement (32);
einer antriebsseitigen Scheibe (2), die konzentrisch mit dem Antriebselement (32) angeordnet und mit diesem drehfest verbunden ist;
einer abtriebsseitigen Scheibe (4), die konzentrisch mit der antriebsseitigen Scheibe (2) angeordnet und in bezug auf die antriebs seitige Scheibe (2) drehbar unterstützt ist;
einem Abtriebselement (37), das konzentrisch mit der ab triebsseitigen Scheibe (4) angeordnet und mit dieser drehfest verbunden ist;
einer Kompressionseinrichtung (9), die bei Betätigung des Getriebes entweder die antriebsseitige Scheibe (2) gegen die abtriebs seitige Scheibe (4) oder die abtriebsseitige Scheibe (4) gegen die an triebsseitige Scheibe (2) drückt;
Drehzapfen (6), die um Schwenkwellen (5) geschwenkt wer den, welche verdreht zu der Mittelachse der antriebsseitigen und ab triebsseitigen Scheiben (2, 4) angeordnet sind; und
Antriebsrollen (8), die zwischen die antriebsseitige Scheibe (2) und die abtriebsseitige Scheibe (4) geklemmt und von den Drehzap fen (6) drehbar unterstützt sind, wobei gegenüberliegende Innenflächen (2a, 4a) der antriebsseitigen Scheibe (2) bzw. der abtriebsseitigen Scheibe (4) mit gekrümmten konkaven Flächenabschnitten ausgebildet sind und Umfangsflächen der Antriebsrollen (8) so ausgebildet sind, daß sie sphärische konvexe Flächen (8a) besitzen, wobei die Umfangs flächen (8a) und die Innenflächen (2a, 4a) miteinander in Kontakt sind,
gekennzeichnet durch
ein Einzelwälzlager (60), das zwischen einem der Eingangs- und Abtriebselemente (32; 37) und der antriebsseitigen Scheibe (2) an geordnet ist und eine relative Drehung zwischen der antriebsseitigen Scheibe (2) und dem einen Element (32; 37) erlaubt und eine Schublast (F₁) in einer Schubrichtung aufnehmen kann, welche auf die antriebs seitige Scheibe (2) bei Betätigung der Kompressionseinrichtung (9) wirkt; und
ein Doppelwälzlager (42), das zwischen dem einen Element (32; 37) und einem stationären Bereich (39) angeordnet ist und eine Drehung des einen Elements (32; 37) in bezug auf den stationären Be reich (39) erlaubt und Schublasten (F₁, F₂) in zwei Richtungen, die auf das eine Element (32; 37) wirken, aufnehmen kann.

2. Getriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einzelwälzlager (60) anstatt zwischen dem einen Element (32; 37) und der antriebsseitigen Scheibe (2) zwischen dem einen Element (32; 37) und der abtriebsseitigen Scheibe (4) angeordnet ist, um so eine re lative Drehung zwischen der abtriebsseitigen Scheibe (4) und dem ei nen Element (32; 37) zu erlauben und um eine Schublast in Schubrich tung aufnehmen zu können, die auf die abtriebsseitige Scheibe (4) bei Betätigung der Kompressionseinrichtung (9) wirkt.

3. Kontinuierlich veränderliches Toroidgetriebe, mit
einer Antriebswelle (32) und einer Abtriebswelle (37), die konzentrisch angeordnet und unabhängig voneinander drehbar sind;
einer antriebsseitigen Scheibe (2), die konzentrisch mit der Antriebswelle (32) angeordnet und drehfest mit der Antriebswelle (32) verbunden ist;
einer abtriebsseitigen Scheibe (4), die die Abtriebswelle (37) umgebend unterstützt ist und mit dieser drehfest verbunden ist;
einem Abtriebsritzel (56), das unabhängig von der abtriebs seitigen Scheibe (4) angeordnet ist, die Abtriebswelle (37) umgebend unterstützt ist und mit dieser drehfest verbunden ist;
einer Kompressionseinrichtung (9), die bei Betätigung des Getriebes entweder die antriebsseitige Scheibe (2) gegen die abtriebs seitige Scheibe (4) oder die abtriebsseitige Scheibe (4) gegen die an triebsseitige Scheibe (2) drückt;
einem Wälzlager (42), das zwischen der Abtriebswelle (37) und einem stationären Bereich (39) angeordnet ist, um eine Schublast (F₁, F₂) aufzunehmen, die bei Betätigung der Kompressionseinrichtung (9) von der abtriebsseitigen Scheibe (4) auf die Abtriebswelle (37) wirkt;
Drehzapfen (6), die um Schwenkwellen (5) geschwenkt wer den und verdreht zu der Mittelachse der antriebsseitigen und abtriebs seitigen Scheiben (2, 4) angeordnet sind; und
Antriebsrollen (8), die zwischen der antriebsseitigen Scheibe (2) und der abtriebsseitigen Scheibe (4) eingeklemmt und dabei von den Drehzapfen (6) drehbar unterstützt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein an einem inneren Umfangsbereich des Abtriebsritzel (56) ausgebildeter Nabenbereich (57) zwischen einem einteilig mit der äuße ren Umfangsfläche eines mittleren Bereichs der Abtriebswelle (37) ausgebildeten Kranzbereich (46) und einem Bereich in der Nähe einer inneren Umfangslinie einer Außenfläche der abtriebsseitigen Scheibe (4) eingeklemmt ist;
einander gegenüber befindliche Innenflächen der antriebssei tigen Scheibe (2) und der abtriebsseitigen Scheibe (4) so beschaffen sind, daß sie gekrümmte konkave Flächenabschnitte (2a, 4a) besitzen;
Umfangsflächen (8a) der Antriebsrollen (8) so beschaffen sind, daß sie eine sphärisch konvexe Oberfläche besitzen; und
die Umfangsflächen (8a) und die Innenflächen (2a, 4a) mit einander in Kontakt sind.

4. Kontinuierlich veränderliches Toroidgetriebe, mit
einem Antriebselement (32);
einer antriebsseitigen Scheibe (2), die konzentrisch mit dem Antriebselement (32) angeordnet und mit diesem drehfest verbunden ist;
einer abtriebsseitigen Scheibe (4), die konzentrisch mit der antriebsseitigen Scheibe (2) angeordnet und drehbar unterstützt ist, der art, daß sie sich gegenüber der antriebsseitigen Scheibe (2) befindet;
einem Abtriebselement (37), das konzentrisch mit der ab triebsseitigen Scheibe (4) angeordnet und mit dieser drehfest verbunden ist;
einer Kompressionseinrichtung (9), die bei Betätigung des Getriebes entweder die antriebsseitige Scheibe (2) gegen die abtriebs seitige Scheibe (4) oder die abtriebsseitige Scheibe (4) gegen die an triebsseitige Scheibe (2) drückt,
gekennzeichnet durch
ein erstes Wälzlager (60), das einen mit einer inneren Um fangskante einer die Kompressionseinrichtung (9) bildenden Nocken scheibe (10) verbundenen Außenring (60a) besitzt und eine Schublast aufnimmt, die bei Betätigung der Kompressionseinrichtung (9) auf die Nockenscheibe (10) wirkt;
ein zweites Wälzlager (59), das zwischen einer inneren Um fangsfläche eines Innenrings (63) des ersten Wälzlagers (60) und einer äußeren Umfangsfläche entweder des Antriebselements (32) oder des Abtriebselements (37) angeordnet ist, wobei das eine Element (32; 37) mit der anderen Scheibe (4; 2) drehfest verbunden und in Schubrich tung verschiebbar ist;
Drehzapfen (6), die um Schwenkwellen (5) geschwenkt wer den, welche verdreht zu der Mittelachse der antriebsseitigen Scheibe (2) und der abtriebsseitigen Scheibe (4) angeordnet sind; und
Antriebsrollen (8), die zwischen die antriebsseitige Scheibe (2) und die abtriebsseitige Scheibe (4) eingeklemmt sind und dabei von den Drehzapfen (6) drehbar unterstützt sind, wobei gegenüberliegende Innenflächen (2a, 4a) der antriebsseitigen Scheibe (2) bzw. der ab triebsseitigen Scheibe (4) so beschaffen sind, daß sie gekrümmte kon kave Flächenabschnitte aufweisen, Umfangsflächen (8a) der Antriebs rollen (8) so beschaffen sind, daß sie eine sphärische konvexe Oberflä che besitzen, und die Umfangsflächen (8a) und die Innenflächen (2a, 4a) miteinander in Kontakt sind.