DE10020096A1 - Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe - Google Patents
Stufenlos verstellbares ToroidgetriebeInfo
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Abstract
Beim stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe bestehen Scheiben (2, 3) aus wärmebeständigem Lagerstahl und Rollen (12, 13) aus Keramik. Der wärmebeständige Lagerstahl enthält 0,8-1,5 Gewichtsprozent C, 0,5-2,0 Gewichtsprozent Si, 0,3-2,0 Gewichtsprozent Mn, 1,3-1,98 Gewichtsprozent Cr und 0,3-1,0 Gewichtsprozent Mo, wobei (Si + Mo) 1,0 Gewichtsprozent oder mehr beträgt. Da die Rollen (12, 13) aus Keramik mit höherer Wärmebeständigkeit bestehen, tritt beim stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe selbst unter Hochlastbedingungen und bei hoher Drehgeschwindigkeit kein Zusammenhaften der Scheiben (2, 3, 5) und Rollen (12, 13) und keine Beschädigung der Laufbahnflächen auf. Ferner ist es selbst bei Einsatz bei extrem niedrigen Temperaturen, bei dem nicht genügend Öl zwischen den Scheiben (2, 3, 5) und Rollen (12, 13) vorhanden ist, unwahrscheinlich, dass die Scheiben (2, 3, 5) und Rollen (12, 13) mit damit einhergehender Beschädigung der Scheiben (2, 3, 5) oder Rollen (12, 13) zusammenhaften oder beschädigt werden. Die Scheiben (2, 3, 5) und Rollen (12, 13) des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes weisen eine höhere Wärmebeständigkeit auf und haben eine lange Lebensdauer und dienen somit jederzeit der zuverlässigen Kraftübertragung.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos verstellbares
Toroidgetriebe z. B. für den Einsatz in Automatikgetrieben für Fahrzeu
ge.
Zur Zeit gibt es ein dem Stand der Technik entsprechendes stufenlos
verstellbares Toroidgetriebe, wie in Fig. 2 dargestellt. Bei diesem stu
fenlos verstellbaren Toroidgetriebe sind eine erste Eingangsscheibe 81,
eine Ausgangsscheibe 82 und eine zweite Eingangsscheibe 83 in dieser
Reihenfolge koaxial angeordnet. Die erste und die zweite Eingangs
scheibe 81, 83 und die Ausgangsscheibe 82 drehen sich unabhängig
voneinander. Das Getriebe weist ferner eine erste Rolle 85 und eine
zweite Rolle 86 auf. Die erste Rolle 85, die zum Übertragen von Kraft
von einer ersten Eingangsscheibe 81 auf die Ausgangsscheibe 82 dient,
ist zwischen der ersten Eingangsscheibe 81 und der Ausgangsscheibe
82 angeordnet. Die zweite Rolle 86 zum Übertragen von Kraft von der
zweiten Eingangsscheibe 83 auf die Ausgangsscheibe 82 ist zwischen
der zweiten Eingangsscheibe 83 und der Ausgangsscheibe 82 vorgese
hen.
Die erste Rolle 85 dreht sich um eine Drehwelle 84, deren Achse die
Drehwelle der beiden Scheiben 81, 82 kreuzt, während die Rolle in
Reibkontakt mit am Umfang angeordneten aus konkav gebogenen Flä
chen der ersten Eingangsscheibe 81 bzw. der Ausgangsscheibe 82 ge
bildeten Laufbahnen 81A, 82A steht. Dadurch überträgt die erste Rolle
85 Kraft von der ersten Eingangsscheibe 81 auf die Ausgangsscheibe
82. Ferner dreht sich die zweite Rolle 86 um eine Drehwelle 89, deren
Achse die Drehwelle der beiden Scheiben 82, 83 kreuzt, während die
Rolle in Reibkontakt mit am Umfang angeordneten aus konkav geboge
nen Flächen der zweiten Eingangsscheibe 83 bzw. der Ausgangsscheibe
82 gebildeten Laufbahnen 83A, 82A steht. Dadurch überträgt die zweite
Rolle 86 Kraft von der zweiten Eingangsscheibe 83 auf die Ausgangs
scheibe 82.
Wie von der durchgezogenen Linie oder der strichpunktierten Linie in
Fig. 2 dargestellt, gilt folgendes: je größer der Winkel, in dem die
Drehwellen 84, 89 der ersten und der zweiten Rolle 85, 86 aus einer in
axiale Richtung gesehen senkrechter Position zu den Wellen der Schei
ben 81, 82, 83 geneigt sind, desto größer ist das Übersetzungsverhältnis
(Untersetzungsverhältnis) der ersten und der zweiten Eingangsscheibe
81, 83 zur Ausgangsscheibe 82.
Beim oben beschriebenen herkömmlichen stufenlos verstellbaren To
roidgetriebe war es gängige Praxis, die Scheiben und Rollen aus Lager
stahl mit hohem Kohlenstoffanteil (z. B. Japanese Industrial Standards
(JIS) G4805 SUJ2) zu fertigen.
Bei den stufenlos verstellbaren Toroidgetrieben unterliegen die Kon
taktstellen zwischen Scheiben und Rollen jedoch strengen Schmierbe
dingungen hinsichtlich der Grenzschmierung, und die Temperaturen der
Scheiben und Rollen steigen schnell an, wenn sich die Scheiben und
Rollen drehen oder gleiten. Infolgedessen haben stufenlos verstellbare
Toroidgetriebe den Nachteil, dass die Scheiben und Rollen eine kurze
Lebensdauer haben.
Ferner steigt beim stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe der Druck auf
die Kontaktflächen zwischen den Scheiben und Rollen an, z. B. um un
gefähr 4 GPa (Gigapascal). Daher bildet sich kein ausreichender Ölfilm
zwischen den Kontaktflächen der Scheiben und Rollen, wenn aufgrund
der hohen Viskosität des Schmieröls insbesondere bei niedrigen Tempe
raturen (z. B. -40°C) nicht genügend Schmieröl zwischen den Schei
ben und Rollen vorhanden ist. Infolgedessen ist es nachteilig, dass
beim stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe die Scheiben und Rollen
leicht zusammenhalten und/oder die Laufbahnflächen der Scheiben be
schädigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenlos verstellbares
Toroidgetriebe bereitzustellen, das hinsichtlich der Wärmebeständigkeit
und Lebensdauer verbessert ist, ein Zusammenhaften der Scheiben und
Rollen sowie eine Beschädigung der Laufbahnflächen selbst bei niedri
gen Temperaturen oder schneller Drehung verhindern kann und somit
jederzeit eine zuverlässiges Kraftübertragung gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen
von Anspruch 1.
In einer Ausführungsform der Erfindung bestehen die Eingangsscheibe,
die Ausgangsscheibe und die Rolle aus wärmebeständigem Lagerstahl.
Bei der oben genannten Ausführungsform hat sich herausgestellt, dass
durch die Fertigung der Scheiben und der Rolle des stufenlos verstell
baren Toroidgetriebes aus wärmebeständigem Lagerstahl der in An
spruch 1 genannten Zusammensetzung die Hochtemperaturfestigkeit
und Härte der Scheiben und der Rolle gewährleistet werden können,
wodurch eine längere Lebensdauer verglichen mit den Scheiben und
der Rolle aus Lagerstahl mit hohem Kohlenstoffanteil (JIS G4805 SUJ2)
erreicht werden kann.
Hinsichtlich des Einsatzes von wärmebeständigem Lagerstahl in der
vorliegenden Erfindung sind nachstehend die Gründe für die Einschrän
kung der Mengen an Legierungskomponenten aufgeführt:
C: mindestens 0,8 Gewichtsprozent C sind erforderlich, um Martensit mit im Grundmetall gelöstem C zu verstärken und die Härte des Stahls nach dem Tempern zu gewährleisten sowie die Lebensdauer hinsichtlich der Rollermüdung zu verbessern. Zu große Mengen an C führen jedoch zur Bildung sehr großer Mengen an Karbid, wodurch sich die Lebens dauer hinsichtlich der Rollermüdung verschlechtert; somit beträgt die Obergrenze für C 1,5 Gewichtsprozent;
Si: mindestens 0,5 Gewichtsprozent Si sind erforderlich, um insbeson dere einen Härteverlust nach dem Tempern durch Interaktion von in einem Grundmetall gelöstem Si mit Mo zu verhindern und als Deoxida tor bei der Herstellung eines Stahlblocks zu fungieren. Zu große Men gen an Si führen jedoch zu einer beträchtlichen Verschlechterung der Bearbeitbarkeit und Schmiedbarkeit; somit beträgt die Obergrenze für Si 2,0 Gewichtsprozent, vorzugsweise jedoch weniger als 1,0 Gewichts prozent;
Mn: mindestens 0,3 Gewichtsprozent Mn sind erforderlich, um die Fes tigkeit von Martensit im Grundmetall zu vergrößern und die Härte und Lebensdauer hinsichtlich der Rollermüdung des Stahls durch Verbesse rung der Härtbarkeit des Stahls zu verbessern. Zu große Mengen an Mn verschlechtern jedoch in beträchtlichem Maße die Bearbeitbarkeit; so mit beträgt die Obergrenze für Mn 2,0 Gewichtsprozent;
Cr: mindestens 1,3 Gewichtsprozent Cr sind erforderlich, um ein Karbid zu bilden und die Lebensdauer von Stahl hinsichtlich der Rollermüdung bei hohen Temperaturen zu verbessern. Zu große Mengen an Cr führen jedoch zu einem Härteverlust nach dem Tempern, so dass sich die Le bensdauer hinsichtlich der Rollermüdung bei hohen Temperaturen ver schlechtert; somit beträgt die Obergrenze für Cr 1,98 Gewichtsprozent;
Mo: mindestens 0,3 Gewichtsprozent Mo, vorzugsweise 0,5 Gewichts prozent Mo sind erforderlich, um eine Auflösung in einem Grundmetall zu ermöglichen und dadurch die Härte nach dem Tempern und die Le bensdauer hinsichtlich der Rollermüdung zu verbessern. Zu große Men gen an Mo verhindern jedoch diese Effekte und führen zu einer Kosten erhöhung; somit beträgt die Obergrenze für Mo 1,0 Gewichtsprozent;
Si + Mo: 1,0 Gewichtsprozent oder mehr sind erforderlich, um eine größere Härte und eine höhere Lebenserwartung hinsichtlich der Roll ermüdung bei hohen Temperaturen nach dem Hochtemperatur- Tempern zu erreichen.
C: mindestens 0,8 Gewichtsprozent C sind erforderlich, um Martensit mit im Grundmetall gelöstem C zu verstärken und die Härte des Stahls nach dem Tempern zu gewährleisten sowie die Lebensdauer hinsichtlich der Rollermüdung zu verbessern. Zu große Mengen an C führen jedoch zur Bildung sehr großer Mengen an Karbid, wodurch sich die Lebens dauer hinsichtlich der Rollermüdung verschlechtert; somit beträgt die Obergrenze für C 1,5 Gewichtsprozent;
Si: mindestens 0,5 Gewichtsprozent Si sind erforderlich, um insbeson dere einen Härteverlust nach dem Tempern durch Interaktion von in einem Grundmetall gelöstem Si mit Mo zu verhindern und als Deoxida tor bei der Herstellung eines Stahlblocks zu fungieren. Zu große Men gen an Si führen jedoch zu einer beträchtlichen Verschlechterung der Bearbeitbarkeit und Schmiedbarkeit; somit beträgt die Obergrenze für Si 2,0 Gewichtsprozent, vorzugsweise jedoch weniger als 1,0 Gewichts prozent;
Mn: mindestens 0,3 Gewichtsprozent Mn sind erforderlich, um die Fes tigkeit von Martensit im Grundmetall zu vergrößern und die Härte und Lebensdauer hinsichtlich der Rollermüdung des Stahls durch Verbesse rung der Härtbarkeit des Stahls zu verbessern. Zu große Mengen an Mn verschlechtern jedoch in beträchtlichem Maße die Bearbeitbarkeit; so mit beträgt die Obergrenze für Mn 2,0 Gewichtsprozent;
Cr: mindestens 1,3 Gewichtsprozent Cr sind erforderlich, um ein Karbid zu bilden und die Lebensdauer von Stahl hinsichtlich der Rollermüdung bei hohen Temperaturen zu verbessern. Zu große Mengen an Cr führen jedoch zu einem Härteverlust nach dem Tempern, so dass sich die Le bensdauer hinsichtlich der Rollermüdung bei hohen Temperaturen ver schlechtert; somit beträgt die Obergrenze für Cr 1,98 Gewichtsprozent;
Mo: mindestens 0,3 Gewichtsprozent Mo, vorzugsweise 0,5 Gewichts prozent Mo sind erforderlich, um eine Auflösung in einem Grundmetall zu ermöglichen und dadurch die Härte nach dem Tempern und die Le bensdauer hinsichtlich der Rollermüdung zu verbessern. Zu große Men gen an Mo verhindern jedoch diese Effekte und führen zu einer Kosten erhöhung; somit beträgt die Obergrenze für Mo 1,0 Gewichtsprozent;
Si + Mo: 1,0 Gewichtsprozent oder mehr sind erforderlich, um eine größere Härte und eine höhere Lebenserwartung hinsichtlich der Roll ermüdung bei hohen Temperaturen nach dem Hochtemperatur- Tempern zu erreichen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung bestehen die Eingangsscheibe
und die Ausgangsscheibe aus wärmebeständigem Lagerstahl und die
Rolle aus Keramik.
Gemäß der oben genannten Ausführungsform drehen sich beim erfin
dungsgemäßen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe die Rolle aus Ke
ramik und die Scheiben aus wärmebeständigem Lagerstahl, wobei sie
in Reibkontakt miteinander stehen. Durch diesen Reibkontakt wird zwi
schen den Scheiben und der Rolle eine große Wärme erzeugt. Die Rol
len mit kleineren Flächenbereichen weisen eine höhere Temperatur auf
als die Eingangs-/Ausgangsscheiben mit größeren Flächenbereichen,
die leicht Wärme abgeben. Da jedoch wärmebeständigere Keramik für
die erfindungsgemäßen Rollen verwendet wird, selbst wenn das stufen
los verstellbare Toroidgetriebe unter Hochlastbedingungen und/oder bei
hoher Drehgeschwindigkeit eingesetzt wird, tritt kein Zusammenhaften
der Scheiben und der Rolle und keine Beschädigung der Laufbahnflä
chen auf. Ferner ist es unwahrscheinlich, dass die Scheiben und die
Rolle sich festfressen oder beschädigt werden, selbst wenn wegen einer
extrem niedrigen Betriebstemperatur nicht genügend Öl zwischen
Scheibe und Rolle vorhanden ist, so dass dieses Getriebe jederzeit zu
verlässig Kraft überträgt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der detaillierten Beschreibung
und der Zeichnungen, die nur zur Erläuterung dienen und somit die
vorliegende Erfindung nicht einschränken, genauer beschrieben. Es zei
gen:
Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform und
einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen stu
fenlos verstellbaren Toroidgetriebes; und
Fig. 2 eine Teilschnittansicht eines dem Stand der Technik ent
sprechenden stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes:
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Zeich
nungen dargestellten Ausführungsformen genauer beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen stu
fenlos verstellbaren Toroidgetriebes. Bei dieser ersten Ausführungsform
umfasst das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe eine erste und eine
zweite Eingangsscheibe 2, 3, die an einer Eingangswelle 1 befestigt
sind, und eine Ausgangsscheibe 5, die zwischen der ersten und der
zweiten Eingangsscheibe 2, 3 angeordnet und koaxial mit und unabhän
gig von der ersten und der zweiten Eingangsscheibe 2, 3 drehbar ist.
Diese Ausgangsscheibe 5 ist über ein (nicht gezeigtes) Lager drehbar
auf der Eingangswelle 1 gelagert, so dass Kraft von einem um ein An
triebsteil 5A gewickelten Riemen 6 an der Ausgangsseite abgenommen
wird.
Die erste Eingangsscheibe 2 weist eine am Umfang angeordnete und
als konkav gebogene Fläche ausgebildete Laufbahn 8 auf, die gegen
über einer am Umfang angeordneten und als konkav gebogene Fläche
ausgebildeten Laufbahn 7 der Ausgangsscheibe 5 vorgesehen ist, wäh
rend die zweite Eingangsscheibe 3 eine am Umfang angeordnete Lauf
bahn 11 aufweist, die als konkav gebogene Fläche ausgebildet ist und
gegenüber einer am Umfang angeordneten Laufbahn 10 der Ausgangs
scheibe 5, die als konkav gebogene Fläche ausgebildet ist, vorgesehen
ist. Eine erste Rolle 12 ist zwischen der Laufbahn 8 der ersten Ein
gangsscheibe 2 und der Laufbahn 7 der Ausgangsscheibe 5 angeordnet,
während eine zweite Rolle 13 zwischen der Laufbahn 11 der zweiten
Eingangsscheibe 3 und der Laufbahn 10 der Ausgangsscheibe 5 vorge
sehen ist. Die erste Rolle 12 dreht sich, wobei sie in Reibkontakt mit
den Laufbahnen 8, 7 der Scheiben 2, 5 steht, wodurch die Drehkraft von
der Eingangsscheibe 2 auf die Ausgangsscheibe 5 übertragen wird. Die
zweite Rolle 13 dreht sich, wobei sie in Reibkontakt mit den Laufbahnen
11, 10 der Scheiben 3, 5 steht, wodurch die Drehkraft von der Eingangs
scheibe 3 auf die Ausgangsscheibe 5 übertragen wird.
Die erste und die zweite Rolle 12, 13 weisen Drehwellen 15 bzw. 16 auf,
deren Achsen die Eingangswelle 1 kreuzen. Diese Drehwellen 15, 16
werden derart gesteuert, dass sie symmetrische Neigungswinkel θ1, θ2
relativ zu der dazwischenliegenden Ausgangsscheibe 5 aufweisen.
Wenn der Neigungswinkel θ1 groß wird, verkleinert sich das Unterset
zungsverhältnis; wenn der Neigungswinkel θ2 groß wird, verringert sich
das Übersetzungsverhältnis.
Bei dieser ersten Ausführungsform bestehen die Eingangsscheiben 2, 3,
die Ausgangsscheibe 5 sowie die erste und die zweite Rolle 12, 13 aus
wärmebeständigem Lagerstahl. Dieser wärmebeständige Lagerstahl
enthält Kohlenstoff (C) in einer Menge von 0,8-1,5 Gewichtsprozent,
Silizium (Si) in einer Menge von 0,5-2,0 Gewichtsprozent und Mangan
(Mn) in einer Menge von 0,3-2,0 Gewichtsprozent. Dieser wärmebe
ständige Lagerstahl enthält ferner Chrom (Cr) in einer Menge von
1,3-1,98 Gewichtsprozent und Molybdän (Mo) in einer Menge von 0,3-1,0
Gewichtsprozent, wobei bei Si und Mo sichergestellt ist, dass ihr Ge
samtgehalt 1,0 Gewichtsprozent oder mehr beträgt, und die restlichen
Bestandteile der Zusammensetzung Eisen und unvermeidbare Verun
reinigungen sind.
Bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe des oben genannten
Typs drehen sich bei Drehung der Eingangswelle 1 die erste und die
zweite Scheibe 2, 3 mit. Diese Eingangsscheiben 2, 3 drehen die in Reib
kontakt mit den Laufbahnen 8, 11 der Eingangsscheiben 2, 3 stehenden
Rollen 12, 13. Die in Reibkontakt mit den Laufbahnen 7, 10 der Aus
gangsscheibe 5 stehenden Rollen 12, 13 drehen die Ausgangsscheibe 5.
Dadurch wird die Drehkraft der Welle 1 auf die Ausgangsscheibe 5
übertragen.
Bei diesem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe konnte experimentell
nachgewiesen werden, dass die Scheiben 2, 3, die Scheibe 5 und die
Rollen 12, 13 aus wärmebeständigem Lagerstahl der oben beschriebe
nen Zusammensetzung eine Hochtemperaturfestigkeit und Härte der
Scheiben 2, 3 und der Scheibe 5 gewährleisten, und dass dadurch eine
längere Lebensdauer als die der Teile aus Lagerstahl mit hohem Koh
lenstoffanteil (JIS SUJ2) erreicht werden kann.
Insbesondere kann beim wärmebeständigen Lagerstahl aufgrund seines
C-Gehalts von 0,8 Gewichtsprozent oder mehr eine Härte nach dem
Tempern gewährleistet und die Lebensdauer hinsichtlich der Rollermü
dung verbessert werden. Beim wärmebeständigen Lagerstahl kann we
gen seines C-Gehalts von 1,5 Gewichtsprozent oder weniger die Erzeu
gung großer Mengen an Karbid und somit eine Verschlechterung der
Lebensdauer hinsichtlich der Rollermüdung vermieden werden.
Ferner kann der wärmebeständige Lagerstahl aufgrund seines Si-
Gehalts von 0,5 Gewichtsprozent oder mehr als Deoxidator bei der Her
stellung eines Stahlblocks fungieren, und außerdem kann Si im Grund
metall gelöst sein und dadurch insbesondere zur Vermeidung eines
Härteverlustes nach dem Tempern durch die Interaktion mit dem unten
beschriebenen Mo beitragen. Ferner wird durch den Si-Gehalt von 2,0
Gewichtsprozent oder weniger die Bearbeitbarkeit und Schmiedbarkeit
des wärmebeständigen Lagerstahls nicht beeinträchtigt.
Ferner kann dieser wärmebeständige Lagerstahl aufgrund seines Mn-
Gehalts von 0,3 Gewichtsprozent oder mehr die Härtbarkeit von Stahl
verbessern, die Festigkeit des Martensit im Grundmetall erhöhen und
die Härte und Lebensdauer hinsichtlich der Rollermüdung des Stahls
verbessern. Außerdem beeinträchtigt dieser wärmebeständige Lager
stahl wegen seines Mn-Gehalts von 2,0 Gewichtsprozent oder weniger
nicht die Bearbeitbarkeit.
Ferner kann dieser wärmebeständige Lagerstahl aufgrund seines Cr-
Gehalts von 1,3 Gewichtsprozent oder mehr ein Karbid bilden und da
durch die Lebensdauer hinsichtlich der Rollermüdung unter hohen Tem
peraturen verbessern. Außerdem kann bei diesem wärmebeständigen
Lagerstahl wegen seines Cr-Gehalts von 1,98 Gewichtsprozent oder
weniger ein Härteverlust nach dem Tempern vermieden und somit die
Lebensdauer hinsichtlich der Rollermüdung bei hohen Temperaturen
verbessert werden.
Ferner kann bei diesem wärmebeständigen Lagerstahl aufgrund seines
Mo-Gehalts von 0,3 Gewichtsprozent oder mehr die Härte nach dem
Tempern sowie die Lebensdauer hinsichtlich der Rollermüdung verbes
sert und wegen seines Mo-Gehalts von 1,0 Gewichtsprozent oder weni
ger eine Kostenerhöhung vermieden werden.
Ferner können bei diesem wärmebeständigen Lagerstahl aufgrund sei
nes Gesamtgehalts von Si in Gewichtsprozent und seines Mo-Gehalts in
Gewichtsprozent von 1,0 Gewichtsprozent oder mehr nach dem Tem
pern eine sehr große Härte und lange Lebensdauer hinsichtlich der
Rollermüdung bei hohen Temperaturen erzielt werden.
Außerdem ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Si-
Gehalt in Gewichtsprozent auf 2,0 Gewichtsprozent oder weniger in
derjenigen Zusammensetzung des wärmebeständigen Lagerstahls, die
bei den Scheiben 2, 3, der Scheibe 5 und den Rollen 12, 13 des stufenlos
verstellbaren Toroidgetriebes zum Einsatz kommt, eingestellt. Wenn
jedoch der Si-Gehalt auf weniger als 1,0 Gewichtsprozent eingestellt
ist, können Verschlechterungen der Bearbeitbarkeit und der Schmied
barkeit zuverlässiger verhindert werden.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung wie die erste Ausführungsform anhand von Fig. 1 beschrieben.
Der grundlegende Aufbau und die grundlegenden Funktionen des stu
fenlos verstellbaren Toroidgetriebes gemäß der zweiten Ausführungs
form entsprechen in etwa denen der ersten Ausführungsform. Daher
wird auf deren Beschreibung verzichtet.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausfüh
rungsform dahingehend, dass die erste und die zweite Rolle 12, 13 aus
Keramik bestehen. Das heißt, dass bei der zweiten Ausführungsform
die erste und die zweite Rolle 12, 13 aus Keramik bestehen, wohinge
gen die Eingangsscheiben 2, 3 und die Ausgangsscheibe 5 aus wärme
beständigem Lagerstahl bestehen.
Beim stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe des oben beschriebenen
Typs drehen sich bei Drehung der Eingangswelle 1 die erste und die
zweite Scheibe 2, 3 mit. Die erste und die zweite Eingangsscheibe 2, 3
drehen die in Reibkontakt mit den Laufbahnen 8, 11 der Eingangsschei
ben 2, 3 stehenden Rollen 12, 13. Die in Reibkontakt mit den beiden
Laufbahnen 7, 10 der Ausgangsscheibe 5 stehenden Rollen 12, 13 dre
hen die Ausgangsscheibe 5. Dadurch wird die Drehkraft der Welle 1 auf
die Ausgangsscheibe 5 übertragen.
Während ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe aufgrund des hohen
Kontaktflächendrucks (z. B. 4 GPa) eine große Wärme erzeugt, wird die
Wärmebeständigkeit der Rollen 12, 13 durch den Einsatz von Rollen
12, 13 aus Keramik weiter verbessert. Das heißt, dass bei Verwendung
von Rollen 12, 13 aus Keramik mit höherer Wärmebeständigkeit und
Scheiben 2, 3 aus wärmebeständigem Lagerstahl Festfressen und Be
schädigung selten auftreten. Ferner kann, wie beim Einsatz des Getrie
bes bei extrem niedrigen Temperaturen von z. B. -40°C, selbst wenn
keine ausreichende Menge an Öl zwischen den Scheiben und Rollen
vorhanden ist, ein Zusammenhaften der Scheiben 2, 3, 5 und der Rollen
12, 13 sowie Beschädigung der Laufbahnen 8, 11, 7, 10 dank des Einsat
zes von Keramik für die Rollen 12, 13 vermieden werden. Entsprechend
können die Scheiben 2, 3,5 und die Rollen 12, 13 des stufenlos verstell
baren Toroidgetriebes jederzeit der zuverlässigen Kraftübertragung
dienen. Das heißt, dass das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe unter
Hochlast und/oder bei hohen Drehgeschwindigkeiten eingesetzt werden
kann. Ferner kann aufgrund der Tatsache, dass sich die Rollen so gut
wie nie festfressen, durch niedriges Einstellen der Ölmenge der Bewe
gungswiderstand des Öls reduziert werden, so dass der Wirkungsgrad
des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes verbessert werden kann.
Claims (3)
1. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe mit mindestens einer Ein
gangsscheibe (2, 3), die auf einer Seite eine konkav gebogene
Laufbahn (8, 11) aufweist, einer Ausgangsscheibe (5), die auf ei
ner Seite eine konkav gebogene Laufbahn (7, 10) aufweist, wobei
die Laufbahn (7, 10) der Ausgangsscheibe (5) gegenüber der
Laufbahn (8, 11) der Eingangsscheibe (2, 3) angeordnet ist, und
einer Rolle (12, 13), die eine Kraft von der Eingangsscheibe (2, 3)
auf die Ausgangsscheibe (5) überträgt, wobei sie in Reibkontakt
sowohl mit der Laufbahn (8, 11) der Eingangsscheibe (2, 3) als
auch mit der Laufbahn (7, 10) der Ausgangsscheibe (5) steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine der Scheiben (2, 3, 5) und Rollen (12, 13) aus ei
nem wärmebeständigem Lagerstahl besteht ist, wobei der Lager
stahl enthält:
C in einer Menge von 0,8 Gewichtsprozent oder mehr und 1,5 Gewichtsprozent oder weniger;
Si in einer Menge von 0,5 Gewichtsprozent oder mehr und 2,0 Gewichtsprozent oder weniger;
Mn in einer Menge von 0,3 Gewichtsprozent oder mehr und 2,0 Gewichtsprozent oder weniger;
Cr in einer Menge von 1,3 Gewichtsprozent oder mehr und 1,98 Gewichtsprozent oder weniger;
Mo in einer Menge von 0,3 Gewichtsprozent oder mehr und 1,0 Gewichtsprozent oder weniger;
Gesamtgehalt an Si und Mo von 1,0 Gewichtsprozent oder mehr; und
restliche Bestandteile bestehend aus Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen.
C in einer Menge von 0,8 Gewichtsprozent oder mehr und 1,5 Gewichtsprozent oder weniger;
Si in einer Menge von 0,5 Gewichtsprozent oder mehr und 2,0 Gewichtsprozent oder weniger;
Mn in einer Menge von 0,3 Gewichtsprozent oder mehr und 2,0 Gewichtsprozent oder weniger;
Cr in einer Menge von 1,3 Gewichtsprozent oder mehr und 1,98 Gewichtsprozent oder weniger;
Mo in einer Menge von 0,3 Gewichtsprozent oder mehr und 1,0 Gewichtsprozent oder weniger;
Gesamtgehalt an Si und Mo von 1,0 Gewichtsprozent oder mehr; und
restliche Bestandteile bestehend aus Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen.
2. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Eingangsscheibe (2, 3), die Ausgangs
scheibe (5) und die Rolle (12, 13) aus wärmebeständigem Lager
stahl besteht sind.
3. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Eingangsscheibe (2, 3) und die Aus
gangsscheibe (5) aus wärmebeständigem Lagerstahl und die Rol
le (12, 13) aus Keramik bestehen.
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