DE69907092T2

DE69907092T2 - Drehzapfen für ein stufenloses Toroidgetriebe und Herstellungsverfahren für einen solchen Drehzapfen

Info

Publication number: DE69907092T2
Application number: DE69907092T
Authority: DE
Inventors: Masaki Nakano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: DE69907092D1; EP0980992A1; JP2000055155A; EP0980992B1; US6224508B1; JP3463568B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Drehzapfen eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes und einen Drehzapfen eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes mit einem Träger, der eine diesen durchdringende Bohrung aufweist, und mit einer Riemenscheibe, mit einer Riemenscheibennut und einer Aussparung, die die Riemenscheibennut kreuzt; einem ersten Wellenteil an einer Oberseite des Trägers und einem zweiten Wellenteil an einem Boden des Trägers, der koaxial mit dem ersten Wellenteil ist, wobei die Aussparung einen Bogenabschnitt aufweist.
Die JP-A-4-366049, veröffentlicht durch das Japanische Patentamt 1992, zeigt ein stufenlos veränderbares Toroidgetriebe für Fahrzeuge, bei dem das Verhältnis der Drehzahl einer Eingangsscheibe zur Drehzahl einer Ausgangsscheibe, d. h. ein Übersetzungsverhältnis, stufenlos durch Veränderung des Gyrationswinkels eines Paares von Kraftrollen, ergriffen zwischen der Eingangsscheibe und der Ausgangsscheibe, verändert wird. Die Kraftrollen sind jeweils durch Drehzapfen an einer Position, einander gegenüberliegend, gelagert. Diese Drehzapfen müssen synchron gedreht werden. In diesem Zusammenhang zeigt die JP-A-7-753145, veröffentlicht durch das Japanische Patentamt 1995, auf der der Oberbegriff des Anspruches 5 beruht, eine Technik, in der eine Riemenscheibe in den Drehzapfen gebildet ist, und die Drehzapfen durch Umschlingen eines endlosen Drahtes um eine Riemenscheibennut der Riemenscheiben synchron gedreht werden. Der Schlupf dieses endlosen Drahtes in der Umfangsrichtung wird durch Eingriff eines Teiles des endlosen Drahtes mit großem Durchmesser mit einer Aussparung, gebildet in einer Riemenscheibbenut, verhindert. Daher, um exakt die Gyrationswinkel der Drehzapfen zu synchronisieren, muß die Aussparung präzise in Umfangsrichtung ausgebildet werden.
Wenn jedoch die Drehzapfen durch Schmieden, Gießen oder Sintern hergestellt werden, ist die Präzision der Aussparung gering.
Daher muß die Aussparung nach der Formgebung spanend nachbearbeitet werden, wenn jedoch die Aussparung durch Antreiben eines Werkzeuges in der axialen Richtung bearbeitet wird, während der Drehzapfen um seine Drehachse gedreht wird, da die Aussparung in einer Umfangsrichtung verläuft, erhöht sich die Anzahl der Indexschritte der Bearbeitungspositionen und der Positionsschritte und die Produktivität nimmt ab.
Das Dokument US-A-4694704 aus dem Stand der Technik lehrt ein veränderliches Traktionsrollengetriebe, bei dem ein Drehzapfen desselben Schwenkwellen aufweist, die jeweilige Rollen tragen, wobei Nuten in den Flanschbereichen der Drehwellen ausgebildet sind, derart, daß ein Übertragungskabel in den Nuten angeordnet werden kann, um die Rotation der verschiedenen Drehwellen zu synchronisieren. Dieses Kabel ist ein Standard-Umschlingungs-Stahlkabel von geeigneter Länge, um rund um die Schwenkwellenflansche zu passen und ist mit eingequetschten Rohrabschnitten von einem Durchmesser, größer als derjenige des Kabels versehen, wobei diese Rohrabschnitte in Hohlräume passen, die in den Schwenkwellenflanschen ausgebildet sind, zum betrieblichen Eingriff des Kabels mit der Drehwelle.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für einen Drehzapfen eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes und einen Drehzapfen eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes der eingangs genannten Art anzugeben, bei denen eine hohe Genauigkeit sichergestellt ist.
Gemäß dem Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel durch ein Herstellungsverfahren für einen Drehzapfen eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes nach Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Gemäß dem Vorrichtungsaspekt der vorliegenden Erfindung wird das vorgenannte Ziel durch einen Drehzapfen eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes nach dem unabhängigen Anspruch 5 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den jeweiligen Unteransprüchen dargelegt.
Der Drehzapfen weist einen Träger mit einer Bohrung durch diesen hindurch auf, sowie eine Riemenscheibe mit einer Riemenscheibennut und einer Aussparung, die die Riemenscheiben nun kreuzt, einen ersten Wellenteil an der Oberseite des Trägers und einen zweiten Wellenteil an dem Boden des Trägers, wobei dieser koaxial mit dem ersten Wellenteil ist, wobei die Aussparung einen Bogenabschnitt und zwei gerade Abschnitte aufweist, wobei einer der geraden Abschnitte an einer Seite des bogenförmigen Abschnittes, und der andere geraden Abschnitte an der anderen Seite des Bogenabschnittes ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst das Ausbilden der Riemenscheibennut und der Aussparung durch Schmieden, Gießen oder Sintern, das Ausrichten eines Drehwerkzeuges zum spanenden Bearbeiten einer Flachfläche durch eine Klinge, vorgesehen an einer Endfläche, um so einer der Grenzflächen zwischen der Riemenscheibennut und der Aussparung zugewandt zu sein, und Drehen des Werkzeuges, während das Werkzeug in axialer Richtung des Werkzeuges vorwärts bewegt wird, um so die Grenzfläche an einer vorbestimmten Position zu schneiden.
Die Einzelheiten, ebenso wie andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden in der übrigen Beschreibung ausgeführt und sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert und dargestellt. In den Zeichnungen zeigen, wobei
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Drehzapfens und einer Kraftrolle eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes ist,
Fig. 2 eine Vorderansicht des Drehzapfens ist,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Drehzapfens ist,
Fig. 4 eine Grunddraufsicht des Drehzapfens ist, die einen Zustand vor der spanenden Bearbeitung zeigt,
Fig. 5 eine Grund-Draufsicht des Drehzapfens ist, die einen Zustand nach der spanenden Bearbeitung zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 1 der Zeichnungen weist ein Drehzapfen 3 einen Träger 3C auf, der eine Kraftrolle 1 lagert, derart, daß diese frei ist, sich zu drehen, und Wellenteile 3A und 3B, ausgebildet an der Oberseite und dem Boden des Trägers 3C. Der Träger 3C und die Wellenteile 3A, 3B sind einstückig durch Gesenkschmieden hergestellt.
Eine Durchgangsbohrung 34 ist in dem Träger 3C ausgebildet. Ein Ende einer Drehwelle 2 ist in die Durchgangsbohrung 34 eingesetzt und die Drehwelle 2 dreht um eine Achse C. Die Kraftrolle 1 ist am anderen Ende durch die Drehwelle 2 über ein Radiallager 19 gelagert. Ein Außenring 18 und ein Kugellager 16 sind zwischen dem Träger 3C und der Kraftrolle 1 eingesetzt und stützen eine Druckbelastung ab.
Wenn sich der Drehzapfen 3 in Richtung einer Achse 32 verlagert, vollführt die Kraftrolle 1 eine Gyrationsbewegung zwischen der Eingangsscheibe und der Ausgangsscheibe (die nicht gezeigt sind) und das Verhältnis der Drehzahl der Eingangsscheibe zur Drehzahl der Ausgangsscheibe, d. h. das Übersetzungsverhältnis verändert sich stufenlos.
Das Wellenteil 3B ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Eine Stange 6 eines hydraulischen Betätigers, nicht gezeigt, ist in dem Wellenteil 3B eingesetzt. Die Stange 6 und der Drehzapfen 3 sind durch Einpressen eines Bolzens 36 in einer Bolzenbohrung 33, gebildet in dem Träger 3C und eine Bolzenbohrung 35, gebildet in der Stange 6, verbunden, die in dem Träger 3C ausgebildet sind.
Eine Riemenscheibe 38 ist in dem unteren Teil des Trägers 3C ausgebildet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Riemenscheibe 38 weist eine Riemenscheibennut 30 und eine Aussparung 37 auf, die die Riemenscheibennut 30 kreuzt. Ein endloser Draht, nicht gezeigt, wird rund um die Riemenscheibennut 30 und die Aussparung 37 geschlungen, um den Gyrationswinkel des Drehzapfens 3 und den Gyrationswinkel des anderen Drehzapfens, der nicht gezeigt ist, der dem Drehzapfen 3 gegenüberliegend angeordnet ist, zu synchronisieren. Der endlose Draht ist mit einem Abschnitt von großem Durchmesser versehen, der einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Drahtdurchmesser, und dieser große Durchmesserteil kommt in Eingriff mit der Aussparung 37, so daß der endlose Draht nicht in einer Umfangsrichtung relativ zu dem Drehzapfen 3 gleitet.
Die Riemenscheibennut 30 und die Aussparung 37 sind einstückig mit dem Träger 3C ausgebildet, wenn der Drehzapfen 3 durch Gesenkschmieden gebildet wird.
Nach dem Schmieden sind die Winkel β, gebildet zwischen der Achse C der Drehwelle 2 und der ersten Grenzzwischenfläche 31'A, 31'B zwischen der Aussparung 37 und der Riemenscheibennut 30 kleiner als 45º, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Winkel β sind zum Beispiel 39º.
Als nächstes wird die spanende Bearbeitung, die nachfolgend beschrieben wird, ausgeführt und die Winkel zwischen der Achse C der Drehwelle 2 und den zweiten Grenzzwischenflächen 31A, 31B werden α1, α2, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Hier sind die Winkel α1, α2 45º. Infolgedessen wird der Winkel der Aussparung 37 von zwei β zu 90º nach dem Schmieden und die Erweiterung der Grenzflächen 31A, 31B schneidet rechtwinklig auf der Achse 32 des Drehzapfens 3.
Das Bearbeiten der Grenzflächen 31A, 31B wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert. Das Drehwerkzeug 90 kann eine flache Oberfläche durch eine Klinge anarbeiten, die an der spitzen Fläche vorgesehen ist. Das Werkzeug 90 kann z. B. ein Fingerfräser sein.
Zuerst wird die Grenzfläche 31'A an der rechten Seite der Figur und das Werkzeug 90 zueinander ausgerichtet, und der Winkel zwischen der Achse des Werkzeuges 90 und der Achse C der Drehwelle 2 wird auf einen ersten Winkel eingestellt. Der erste Winkel beträgt 45º.
Das Werkzeug 90 wird dann gedreht, während es in axialer Richtung vorwärts bewegt wird, und das Schneiden der Grenzfläche 31'A beginnt. Wenn die Spitze des Werkzeuges 90 eine Linie L1 erreicht, die unter einem Winkel von 45º zu der Achse C der Drehwelle 2 verläuft, wobei diese Linie sich von der Achse 32 des Drehzapfens 3 erstreckt, wird die Schneidbearbeitung der Grenzfläche 31'A beendet.
Als nächstes wird das Werkzeug 90 in axialer Richtung zurückgezogen, um eine Kollision mit dem Drehzapfen zu vermeiden, der Drehzapfen 3 wird im Gegenuhrzeigersinn in der Figur gedreht, und der Winkel zwischen der Achse des Werkzeuges 90 und der Achse C der Drehwelle 2 wird auf einen zweiten Winkel eingestellt. Der zweite Winkel beträgt -45º. Außerdem wird der Drehzapfen 3 parallel verlagert, so daß er dem Werkzeug 30 zugewandt ist.
Das Werkzeug 30 wird dann in Rotation versetzt, während es in axialer Richtung vorwärtsbewegt wird und die Schneidbearbeitung der Grenzfläche (auch als Grenzzwischenfläche bezeichnet) 31'B auf der linken Seite der Figur beginnt. Wenn die Spitze des Werkzeuges 90 eine Linie L2 erreicht, die unter einem Winkel von 45º relativ zu der Achse C verläuft, wobei diese Linie L2 sich von der Achse 3 Z des Drehzapfens 3 aus erstreckt, wird die Schneidbearbeitung der Grenzfläche 31'B beendet.
Daher beträgt der Winkeln der durch die Grenzflächen 31A, 31B eingenommen wird, präzise 90º, wie in Fig. 5 gezeigt ist, und zwar infolge des vorerläuterten Doppel- Schneidens durch das Werkzeug 90. Die schraffierten Abschnitte 32A, 32B in der Figur sind die Bearbeitungszugaben, die durch den Schneidprozeß entfernt werden. Entsprechend sind die schraffierten Teile, entfernt durch den Schneidprozeß, gerade Abschnitte (31'A, 31'B; 31A, 31B).
Da der relative Drehwinkel des Drehzapfens 30 und des Werkzeuges 90 90º beträgt, sind die numerischen Werte, die für die Indexierung der Schneidpositionen verwendet werden, 45º und 90º, und das Werkstück kann daher leicht und schnell festgelegt werden.
Da außerdem das Werkzeug 90 sich nur in der axialen Richtung bewegt, ist die Einstellung einer Werkzeugmaschine (nicht gezeigt), die das Werkzeug 90 antreibt, leicht und genau.
Wenn das Drehwerkzeug 90 mit einem großen Durchmesser verwendet wird, und der Versetzungsbetrag gegenüber der Mitte der Riemenscheibennut 30 bezüglich des Werkzeuges 90 groß ausfällt, bleiben keine Schneidreste unterhalb der Grenzflächen 31A, 31B, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind. So ist es möglich, zu verhindern, daß der endlose Draht durch die Schneidreststücke erfaßt oder ergriffen bzw. gefangen wird, wenn der endlose Draht angebracht wird, und daher ist es leicht, diesen genau und schnell in die Aussparung 37 einzusetzen.
Da außerdem die Bearbeitungszugaben 32A, 32B, schraffierte Abschnitte in Fig. 5, klein sind, kann die Bearbeitungszeit verwendet werden. Wenn zwei Drehwerkzeuge 90 verfügbar sind, könnend die Grenzzwischenflächen 31'A, 31'B getrennt gleichzeitig schneidbearbeitet werden, wobei in diesem Fall die Beareitungszeit weiter vermindert werden kann.
In dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel sind die Winkel α1, α2 gebildet zwischen der Achse C, der Drehwelle 2 und den Grenzflächen 31A, 31B, so festgelegt, daß sie 45º betragen. Aber diese Winkel können auf untere Werte festgelegt sein. Wenn z. B. der Winkel α1 auf 30º festgelegt wird, und der Winkel α2 auf 50º, können der erste und zweite Winkel während der Positionierung auf jeweils 30º und 50º relativ zur Achse C festgelegt werden.
Außerdem, obwohl der Drehzapfen in dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel durch Gesenkschmieden hergestellt wird, kann er auch durch Gießen oder Sintern gebildet werden.

Claims

1. Herstellungsverfahren für einen Drehzapfen (3) eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes, wobei der Drehzapfen (3) eine Riemenscheibe (38) mit einer Riemenscheibennut (30) aufweist und eine Aussparung (37), die die Riemenscheibennut (30) kreuzt, wobei im Gebrauch des Getriebes der Drehzapfen (3) sich synchron mit einem weiteren Drehzapfen dreht, durch Umschlingen eines endlosen Drahtes um die Riemenscheibennut (30) jedes Drehzapfens (3) und durch Ineingriffbringen eines Teiles des endlosen Drahtes mit großem Durchmesser mit der Aussparung (37), wobei das Verfahren aufweist:

Bilden der Riemenscheibennut (30) und der Aussparung (37) durch Schmieden, Gießen oder Sintern;

Ausrichten eines Drehwerkzeuges (90) zum Anarbeiten einer flachen Oberfläche durch eine Klinge, vorgesehen an einer Endfläche, um einer der Grenzzwischenflächen (31'A, 31'B) zwischen der Riemenscheibennut (30) und der Aussparung (37) zugewandt zu sein Fund

Drehen des Werkzeuges (90) während des Bewegens des Werkzeuges (90), vorwärts in die axiale Richtung des Werkzeuges (90), um die Grenzzwischenflächen (31'A, 31'B) zu einer vorbestimmten Position zu schneiden.

2. Herstellungsverfahren für einen Drehzapfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gebrauch des Getriebes der Drehzapfen (3) zum Lagern einer Kraftrolle (1) über eine Drehwelle (2) vorgesehen ist, wobei das Verfahren aufweist:

Ausrichten des Drehwerkzeuges (90) zum Anarbeiten der flachen Oberfläche durch die Klinge, so dass an einer der Grenzzwischenflächen (31'A, 31'B) zwischen der Riemenscheibennut (30) und der Aussparung (37) zugewandt ist;

Einstellen eines Winkels, gebildet durch eine Achse (C) der Drehwelle (2) und einer Achse des Werkzeuges (90) auf einen ersten Winkel;

Drehen des Werkzeuges (90) während des Bewegens des Werkzeuges (90), vorwärts in die axiale Richtung des Werkzeuges (90), und Abschneiden der Grenzzwischenfläche (31'A) auf eine vorbestimmte Position;

Zurückziehen des Werkzeuges (90) in die axiale Richtung;

Drehen und paralleles Verlagern des Drehzapfens (3), so dass das Werkzeug (90) der anderen Grenzzwischenfläche (31'B) zugewandt ist;

Einstellen eines Winkels, gebildet durch die Achse (C) der Drehwelle (2) und der Achse des Werkzeuges (90); und

Drehen des Werkzeuges (90), während des Bewegens des Werkzeuges (90), vorwärts in die axiale Richtung des Werkzeuges (90) und Schneiden der Grenzzwischenfläche (31'B) auf eine vorbestimmte Position.

3. Herstellungsverfahren für einen Drehzapfen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schneidens der Grenzzwischenfläche (31'A, 31'B) das Schneiden gestoppt wird, wenn eine Spitze des Werkzeuges (90) eine Linie (L1, L2) erreicht, die sich von einer Achse (32) des Drehzapfens (3) unter einem vorbestimmten Winkel relativ zu der Achse (C) der Drehwelle (2) erstreckt.

4. Herstellungsverfahren für einen Drehzapfen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausrichten des Drehwerkzeuges (90) zur Anarbeitung der flachen Oberfläche durch die Klinge, so dass es einer der Grenzzwischenflächen (31'A, 31'B) zwischen der Riemenscheibennut (30) und der Aussparung (37) zugewandt ist;

Einstellen des Winkels, gebildet durch eine Achse (C) der Drehwelle (2) und einer Achse des Drehwerkzeuges (90) auf einen ersten Winkel;

Drehen des Drehwerkzeuges (90) während des Bewegens des Werkzeuges (90), vorwärts in die axiale Richtung des Drehwerkzeuges (90), und Abtrennen der Grenzzwischenfläche (31'A) auf eine vorbestimmte Position;

Ausrichten eines zweiten Drehwerkzeuges (90) zum Anarbeiten der flachen Oberfläche durch eine Klinge, um der anderen einen der Grenzzwischenflächen (31'A, 31'B) zugewandt zu sein;

Einstellen des Winkels, gebildet durch die Achse (C) der Drehwelle (2) und einer Achse des zweiten Drehwerkzeuges (90) auf einen zweiten Winkel; und

Drehen des zweiten Drehwerkzeuges (90), während des Bewegens des zweiten Drehwerkzeuges (90), vorwärts in die axiale Richtung des zweiten Drehwerkzeu ges (90), und Abtrennen der Grenzzwischenfläche (31'B) auf eine vorbestimmte Position.

5. Drehzapfen eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes, mit:

einem Träger (3C), der eine Durchgangsbohrung (34) aufweist und mit einer Riemenscheibe (38) mit einer Riemenscheibennut (30) und einer Aussparung (37), die die Riemenscheibennut (30) kreuzt;

einem ersten Wellenteil (3A) an einer Oberseite des Trägers (3C); und

einem zweiten Wellenteil (3B) an einem Boden des Trägers (3C), das mit dem ersten Wellenteil (3A) koaxial ist;

wobei die Aussparung (37) einen Bogenabschnitt aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Aussparung (37) zwei gerade Abschnitte (31A, 31B) aufweist, wobei einer der geraden Abschnitte (31A) an einer Seite des Bogenabschnittes und der andere gerade Abschnitt (31B) auf der anderen Seite des Bogenabschnittes gebildet ist, wobei die geraden Abschnitte (31A, 31B) Grenzzwischenflächen zwischen der Aussparung (37) und dem Bogenabschnitt bilden.

6. Drehzapfen eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (34) eine Achse(C) hat; wobei die Achse (C) eine imaginäre Linie unter einem zweiten Winkel (a) in der Schnittebene schneidet, wobei sich die imaginäre Linie (L1, L2) von der Mitte (37) des ersten Wellenteiles (3A) auf eine der Grenzzwischenflächen (31'A, 31'B) erstreckt.

7. Drehzapfen eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebes nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) 45 Grad beträgt.