DE19826591A1 - Automotive toroidal gear has epicyclic gear with three or more - Google Patents

Abstract

A half-toroid gear (14) for vehicles consists of a drive input shaft (10), a drive output shaft (11), a toroidal traction gear (12) with two input pulley wheels (6, 7), two output drive pulley wheels (8, 9), several intermediate rollers (5), and a gear box (13). The gear box (13) has an epicyclic gear (15) with three or more coaxial shafts (1, 2, 3). One shaft (1) is linked to one of the link shafts, drive input shaft (10) or drive output shaft (11). A second shaft (2) is inked to the two drive input pulley wheels (8, 9). The third drive input shaft (3) is linked to one or both of the drive output shafts (8, 9).

Description

Die Erfindung betrifft ein Toroidgetriebe für Fahrzeuge, bestehend aus einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, einem toroidischen Traktionsgetriebe mit zwei Antriebsscheiben, zwei Abtriebsscheiben und mehreren Zwischenrollen sowie einem Schaltgetriebe.The invention relates to a toroidal transmission for vehicles, consisting of a drive shaft, an output shaft, a toroidal traction gear with two drive pulleys, two Output disks and several intermediate rollers as well as a manual transmission.

Traktionsgetriebe in Toroidbauform stellen für die Anwendung in Fahrzeugen eine interessante Alternative zu stufenlosen Getriebekonzepten z. B. mit Umschlingungsgetrieben und auch zu bekannten Automatikgetrieben dar. Gegenüber Automatikgetrieben weisen sie einen größeren und stufenlos regelbaren Übersetzungsbereich auf. Damit lassen sich Verbrauchs- und Dynamikvorteile erzielen. Gegenüber stufenlosen Umschlingungsgetrieben haben Traktions­ getriebe bei höheren Leistungen eine höhere Leistungsdichte. Getriebe für Anwendungen bis zu 500 Nm und mehr sind in zu Automatikgetrieben vergleichbaren Bauräumen darstellbar. Aufgrund ihrer gestreckten Bauform sind Traktionsgetriebe besonders für einen Längseinbau im Fahrzeug geeignet, der in dieser Leistungsklasse überwiegt. Außerdem laufen Traktions­ getriebe fast so leise wie elektrische oder teilelektrische Getriebe und viel leiser als Umschlin­ gungsgetriebe und hydrostatisch leistungsverzweigte Getriebe. Auch dieser Vorteil zählt in hohen Leistungsklassen besonders.Traction gearboxes in toroidal design represent an interesting one for use in vehicles Alternative to continuously variable transmission concepts e.g. B. with belt drives and also known automatic transmissions. Compared to automatic transmissions, they have a larger one and infinitely variable translation range. This allows consumption and Achieve dynamic advantages. Compared to stepless belt drives have traction gearboxes with higher outputs a higher power density. Gearboxes for applications up to 500 Nm and more can be represented in installation spaces comparable to automatic transmissions. Due to their elongated design, traction gears are particularly suitable for longitudinal installation suitable in the vehicle that predominates in this performance class. Traction is also running gearboxes almost as quiet as electric or partially electric gearboxes and much quieter than Umschlin transmission and hydrostatic power split transmission. This advantage also counts in high performance classes in particular.

Derzeit gibt es zwei Traktionsgetriebekonzepte im Prototypen- bis Vorserienstadium. Die TOROTRAK Ltd. aus England bietet ein Volltoroidgetriebe (Fig. 1), NISSAN und die NSK Ltd. aus Japan ein Halbtoroidgetriebe (Fig. 2) an. Die Erprobungsträger beider Anbieter unterscheiden sich wesentlich im Gesamtautbau. TOROTRAK verfolgt in der in Fig. 1 dargestellten Anwendung ein Konzept mit einem Geared-Neutral-Anfahrbereich und einem anschließenden Fahrbereich ohne Leistungsverzweigung. NSK hat in der in Fig. 2 dargestellten Anwendung seinen Variator mit einem hydrodynamischen Wandler zum Anfahren und einem Wendegetriebe für die Vorwärts-/Rückwärtsumschaltung kombiniert. Beide und weitere Konzepte für Quer- oder Längseinbau sind sowohl mit Voll-, als auch mit Halbtoroidvariator darstellbar.There are currently two traction transmission concepts in the prototype to pre-series stage. TOROTRAK Ltd. from England offers a full toroidal gear ( Fig. 1), NISSAN and NSK Ltd. from Japan a half toroidal gear ( Fig. 2). The test vehicles of both providers differ significantly in the overall construction. In the application shown in FIG. 1, TOROTRAK pursues a concept with a geared-neutral starting area and a subsequent driving area without power split. In the application shown in FIG. 2, NSK has combined its variator with a hydrodynamic converter for starting and a reversing gear for forward / reverse switching. Both and other concepts for transverse or longitudinal installation can be presented with both full and half toroidal variators.

Toroidgetriebe für hohe Leistungen nach dem Stand der Technik bestehen aus zwei Halbgetrieben, um die Anzahl der parallelen Leistungswege zu erhöhen und um die für die Kraftübertragung nötige Vorspannung im Getriebe ohne verlustreiche Axiallager kurzzu­ schließen. In den bekannten Getriebevarianten sitzen die beiden Antriebsscheiben auf einer inneren Zentralwelle koaxial zum Antrieb. Die beiden Abtriebsscheiben sitzen dann auf einer äußeren Zentralwelle zwischen den Antriebsscheiben. Die Leistung wird über Vorgelege zum Getriebeabtrieb geführt. Ein koaxialer Abtrieb über eine Hohlwelle über eine Antriebsscheibe hinweg ist aus der Literatur zwar bekannt, aber bei den heute üblichen Rollenaufhängungen mit hydraulischen Kraftregelungen nicht wettbewerbsfähig darstellbar.State-of-the-art toroidal gears for high performance consist of two Semi-driven to increase the number of parallel power paths and for those Power transmission necessary preload in the gearbox without lossy axial bearings conclude. In the known transmission variants, the two drive disks sit on one inner central shaft coaxial to the drive. The two driven pulleys are then seated on one outer central shaft between the drive pulleys. The performance is based on the gear Gearbox output guided. A coaxial output via a hollow shaft via a drive pulley  is known from the literature, but with the usual roller suspensions hydraulic force controls cannot be represented competitively.

Im Torusraum zwischen den Zentralscheiben sitzen Zwischenrollen, die die Leistung von den Antriebs- zu den Abtriebsscheiben übertragen und die sich zur Einstellung verschiedener Übersetzungen um eine Schwenkachse, die den Torusmittenkreis tangiert, verdrehen lassen.In the toroidal space between the central disks there are intermediate rollers that detract from the performance Transfer drive to the driven pulleys and which are used to adjust various Allow translations to rotate about a swivel axis that affects the center of the torus.

Die für die Kraftübertragung erforderliche hohe Vorspannung zur Erzeugung der Kontakt­ normalkräfte wird vorzugsweise zwischen den beiden Antriebsscheiben aufgebracht, da die antriebsseitige axiale Scheibenbelastung bei allen Nicht-Volltoroiden kleiner als die abtriebs­ seitige ist. Nur beim Volltoroid sind diese beiden axialen Scheibenbelastungen gleich. Die Vor­ spannung wird hydraulisch, mechanisch oder kombiniert aufgebracht. Bei der mechanischen Anpressung erzeugt das Antriebsdrehmoment über schiefe Ebenen eine zu ihm proportionale Axialkraft. Die mechanischen Anpresssysteme wirken nahezu verzögerungsfrei auf Last­ wechsel, müssen aber beim Wechsel von Zug- zu Schubbetrieb kleine Spiele durchlaufen. Mit hydraulischen Anpresssystemen läßt sich die Vorspannung zwar drehmomentunabhängig, dafür aber nur wesentlich träger regeln.The high preload required for power transmission to generate the contact Normal forces are preferably applied between the two drive pulleys, since the axial disk load on the input side of all non-full toroids less than the output sided is. Only with the full toroid are these two axial disc loads the same. The before tension is applied hydraulically, mechanically or in combination. In the mechanical The drive torque generates a proportional one over inclined planes Axial force. The mechanical contact pressure systems work almost instantaneously on load change, but must go through small games when changing from train to push operation. With Hydraulic pressure systems allow the preload to be torque-independent, but for that but only regulate it much more slowly.

Die Kraftübertragung in Traktionsgetrieben erfolgt über hydrodynamische Reibung in mehreren Gleitwälzkontakten. In Gleitwälzkontakten steigt der örtliche Reibwert in einer Kontaktstelle mit dem örtlichen Schlupf. Erst bei großen für die Praxis nicht mehr relevanten Schlupfwerten fällt der Reibwert dann wieder mit wachsendem Schlupf aufgrund von Temperatureffekten. Der mittlere Nutzreibwert ist das Verhältnis von Umfangskraft zu Kontaktnormalkraft. Sein Verlauf über dem Schlupf hängt stark vom Verhältnis der Bohrbewegung zur Wälzbewegung im Kontakt ab. Für das gleiche Verhältnis von Umfangskraft an den Scheiben zu Anpressung benötigen deshalb Volltoroidgetriebe einen höheren Schlupf (bis < 2%) als Halbtoroidgetriebe (< 1%).The power transmission in traction transmissions takes place via hydrodynamic friction in several sliding roller contacts. In sliding roller contacts, the local coefficient of friction increases in one Contact point with the local hatch. Only for large ones that are no longer relevant in practice Slip values, the coefficient of friction then drops again with increasing slip due to Temperature effects. The average friction coefficient is the ratio of circumferential force to Normal contact force. Its course over the slip strongly depends on the ratio of the Drilling movement for rolling movement in contact. For the same ratio of For this reason, full toroidal gears need a circumferential force on the washers for pressing higher slip (up to <2%) than semi-toroidal gear (<1%).

In allen modernen Toroidgetrieben wird die Umfangskraft an den Zwischenrollen hydraulisch zum Getriebegehäuse abgestützt. Nur so lassen sich kompakte Bauformen, gleichmäßige Leistungsverzweigungen und schnelle Regelungen erzielen.In all modern toroidal gears, the peripheral force on the intermediate rollers is hydraulic supported to the gearbox. This is the only way to achieve compact, uniform designs Achieve branches of power and quick regulations.

Ein Toroidgetriebe läuft immer dann bei konstanter Übersetzung, wenn sich die Drehachsen der Zentralscheiben und der Rollen schneiden und wenn an den Rollen ein Kräftegleichgewicht zwischen den Traktionskräften und der hydraulischen Stützkraft vorliegt. Eine Übersetzungs­ verstellung wird durch ein Kräfteungleichgewicht eingeleitet. Bei konstanter Last kann dies durch Änderung des Öldruckes in den Kolben erfolgen. Bei konstantem Druck initiiert jede Laständerung eine Übersetzungsverstellung. A toroidal gear always runs with constant gear ratio when the axes of rotation change cut the central discs and the rollers and if there is a balance of forces on the rollers between the traction forces and the hydraulic support force. A translation adjustment is initiated by an imbalance of forces. With constant load this can by changing the oil pressure in the pistons. At constant pressure everyone initiates Load change a translation adjustment.  

Die Reibungskräfte in den Kontaktstellen lassen sich in eine Umfangs- und eine Kippkomponente aufteilen. Sie wirken an einer Zentralscheibe und der Zwischenrolle in entgegengesetzter Richtung. Für eine konstante Übersetzung müssen die Reibungskräfte in Umfangsrichtung und die Normalkräfte an einer Rolle mit der Stützkraft der Rollenlagerung im Gleichgewicht stehen. Die Kippkräfte müssen null sein.The frictional forces in the contact points can be divided into a circumferential and a Divide the tilting component. They act on a central disc and the intermediate roller in opposite direction. For a constant translation, the frictional forces in Circumferential direction and the normal forces on a roller with the supporting force of the roller bearing in Balance. The tipping forces must be zero.

Ein Kräfteungleichgewicht führt zu einer Bewegung der Rollen im Torus in der Art, daß sich die Drehachsen nicht mehr schneiden. In den Kontaktstellen zu den Zentralscheiben treten dann sofort Gleitbewegungen auf, denen Kippkräfte entgegen wirken, die die Rollen zu anderen Übersetzungen hin verkippen wollen. Sobald die Kippmomente aus den entsprechenden Reibungskräften die Haftreibung im Verstellsystem überwinden, verstellt sich die Übersetzung. Da die Rollenlagerungen möglichst reibungsarm sind und geringe Drehmassen haben, reichen kleinste Abweichungen der Drehachsen aus, um sehr schnelle Übersetzungsänderungen zu erreichen. Toroidgetriebe reagieren deshalb ausgesprochen "nervös" auf Änderungen des Betriebszustandes, was für bestimmte Verstellvorgänge hohe Anforderungen an die Regelung stellt.An imbalance of forces leads to a movement of the rollers in the torus in such a way that no longer cut the axes of rotation. Step into the contact points with the central discs then immediately sliding movements counteract the tilting forces that the rollers close want to tilt other translations. As soon as the tipping moments from the Appropriate friction forces overcome the static friction in the adjustment system the translation. Since the roller bearings are as low-friction as possible and low Turning masses, the smallest deviations of the axes of rotation are sufficient for very fast To achieve translation changes. Toroidal gearboxes therefore react very clearly "nervous" for changes in the operating status, which is high for certain adjustment processes Requirements for the regulation.

Je nach Änderung der Abtriebslast oder des Antriebsdrehmomentes endet die Verstell­ bewegung nach einem ersten Kräfteungleichgewicht von selbst, oder muß durch einen gezielten Regeleingriff beendet werden.Depending on the change in the output load or the drive torque, the adjustment ends Movement by itself after a first force imbalance, or must be done by a targeted control intervention to be ended.

Verstellvorgänge bei Zugbetrieb und konstanter Abtriebslast enden von selbst. Der veränderte Stelldruck für den neuen Betriebszustand initiiert den Verstellvorgang, der dann von selbst endet, da sich bei konstanter Abtriebslast durch die Übersetzungsänderung die Rollenkräfte so verändern, daß sich wieder ein Gleichgewicht einstellt.Adjustments during train operation and constant output load end automatically. The changed one Signal pressure for the new operating state initiates the adjustment process, which then takes place automatically ends because the roller forces change with a constant output load due to the change in gear ratio change that a balance is restored.

Verstellvorgänge bei Zugbetrieb und konstantem Antriebsmoment sind aufwendiger zu regeln. Um eine Übersetzungsänderung bei konst. Antriebsdrehmoment zu initiieren, muß der Stelldruck zuerst kurzzeitig in eine Richtung verändert werden, anschließend aber schnell in die andere Richtung, um die Verstellbewegung wieder einzufangen und den Vorgang zu beenden.Adjustments during train operation and constant drive torque are more complex to control. In order to initiate a change in gear ratio at constant drive torque, the Signal pressure are changed briefly in one direction first, but then quickly in that direction other direction to catch the adjustment movement again and end the process.

Die o. a. Ausführungen gelten entsprechend, wenn Übersetzungsverstellungen nicht durch Änderung des Reaktionsdruckes an den Führungsstangen, sondern durch Änderungen der Last eingeleitet werden.The above Explanations apply accordingly if translation adjustments are not made by Change in reaction pressure on the guide rods, but by changing the load be initiated.

Beim Wechsel von Zug- zu Schubbetrieb vertauschen sich für das Toroidgetriebe Antrieb und Abtrieb. Damit ändern sich auch die Kriterien für eine stabile und eine instabile Regelung:
When changing from pulling to pushing operation, the drive and output are interchanged for the toroidal gear. This also changes the criteria for stable and unstable control:

• - Motor treibt im Zugbetrieb
  Übersetzungsverstellung bei konstantem Achsdrehmoment endet von selbst
  Übersetzungsverstellung bei konstantem Motordrehmoment endet nicht von selbst- Motor drives in train operation
  Gear ratio adjustment with constant axle torque ends automatically
  Gear ratio adjustment with constant engine torque does not end automatically
• - Fahrzeug treibt im Schubbetrieb
  Übersetzungsverstellung bei konst. Achsmoment (hier Antrieb) endet nicht von selbst
  Übersetzungsverstellung bei konst. Motormoment (hier Abtrieb) endet von selbst.- Vehicle drives in overrun
  Gear ratio adjustment with constant axle torque (here drive) does not end automatically
  Gear ratio adjustment at constant engine torque (here output) ends automatically.

Durch die Verstellbewegung ändert sich der Schlupf in den Kontaktstellen und damit die momentan übertragene Umfangskraft. Im Zugbetrieb bei konstanter Achslast sowie im Schub­ betrieb bei konstantem Motormoment führt ein Kräfteungleichgewicht zu einer Verstell­ bewegung und damit zu einer Schlupfänderung, die das Kräflegleichgewicht wieder herstellt. Hier liegt eine stabile Regelung vor. Die Änderung des Stelldruckes muß nur möglichst genau der Änderung des Lastzustandes entsprechen. In den anderen Betriebszuständen führt ein Kräfteungleichgewicht zu Verstellbewegungen, die das Ungleichgewicht vergrößern. Die Regelung wird dann sehr empfindlich. Die Änderung des Stelldruckes muß zuerst die Verstellung initiieren, dann durch eine Veränderung in anderer Richtung beenden und anschließend möglichst genau der Änderung des Lastzustandes entsprechen.The adjustment changes the slip in the contact points and thus the currently transferred scope. In train operation with constant axle load and in overrun operation with constant engine torque, an imbalance of forces leads to an adjustment movement and thus to a change in slip that restores the balance of force. Here there is a stable regulation. The change in the signal pressure only needs to be as accurate as possible correspond to the change in the load condition. Introduces in the other operating states Force imbalance to adjustment movements that increase the imbalance. The Regulation then becomes very sensitive. The change in signal pressure must first Initiate adjustment, then end by changing in another direction and then correspond as closely as possible to the change in the load condition.

Da sich im praktischen dynamischen Fahrbetrieb Fahrwiderstand, Übersetzung und Motorlast ständig ändern, sind in Toroidgetrieben immer sehr komplexe und schnelle Regelung zu realisieren. Da sich die Kraft-Schlupfverhältnisse und die Rollenaufhängungen in Halb- und Volltoroidgetrieben erheblich unterscheiden, haben beide Variatortypen verschiedene Regelungskonzepte sowie Sensoren und Aktoren, die diese Besonderheiten berücksichtigen.Because in practical dynamic driving operation there is driving resistance, gear ratio and engine load constantly changing, toroidal gears are always very complex and fast control too realize. Because the force-slip ratios and the roller suspensions in half and Differentiate fully toroidal gears significantly, both types of variators have different Control concepts as well as sensors and actuators that take these special features into account.

Bei Volltoroidgetrieben tangiert die Verbindungslinie zwischen den beiden Kontaktstellen einer Zwischenrolle den Mittenkreis des Torus. Dadurch stehen sich die Kontaktnormalkräfte an den Zwischenrollen genau gegenüber und heben sich gegenseitig weitgehend auf (Nur bei einem Gehäusewinkel 0 heben sie sich vollständig auf). Die Rollenlagerung wird nur durch die relativ geringen Traktionskräfte aus der Drehmomentübertragung belastet. Dies ermöglicht eine einfache und leichte Aufhängung der Zwischenrollen. 3 Zwischenrollen pro Halbgetriebe und damit eine stabile Aufteilung der axialen Vorspannung auf drei Stützen sind ohne Probleme möglich. Die Traktionskräfte an den Rollen werden über Öldruck zum Gehäuse abgestützt. Gleiche Öldrücke in den Stellkolben aller 6 Zwischenrollen führen zu einer exakt gleichmäßigen Aufteilung der Leistungsübertragung. Minimale Unterschiede in der Kolbenreibung sind hier vernachlässigbar.In full toroidal gears, the connecting line between the two contact points affects one Intermediate role the center circle of the torus. As a result, the normal contact forces on the Intermediate roles exactly opposite and largely cancel each other out (only with one They completely cancel each other out. The roller bearing is only relative by the low traction forces from the torque transmission. This enables one simple and easy suspension of the intermediate rollers. 3 intermediate rollers per half gear and thus a stable division of the axial preload on three supports is no problem possible. The traction forces on the rollers are supported by oil pressure to the housing. The same oil pressures in the actuating pistons of all 6 intermediate rollers lead to an exact one even distribution of power transmission. Minimal differences in the Piston friction is negligible here.

Bei Volltoroidgetrieben liegt das Bohr-Wälzverhältnis im Bereich von 0,8 bis 1. Der Nutzreib­ wert steigt dann wesentlich langsamer mit dem Schlupf als bei Halbtoroidgetrieben mit Bohr-Wälzverhältnissen zwischen -0,1 und 0,2. Für die Regelung von Volltoroidgetrieben bedeutet das, daß bei einem Kräfteungleichgewicht größere Schlupfänderungen und damit größere Regelbewegungen nötig sind, um eine bestimmte Kraftänderung zu erreichen.With full toroidal gears, the drilling / rolling ratio is in the range of 0.8 to 1. The useful friction value then increases much more slowly with slip than with semi-toroidal gears  Drilling and rolling ratios between -0.1 and 0.2. For the regulation of full toroidal gears this means that in the event of a force imbalance, major changes in slip and thus larger control movements are necessary to achieve a certain change in force.

Um die schnellen Verstellbewegungen zu dämpfen und um die stabilen Regelbereiche zu vergrößern, stehen im TOROTRAK-Getriebe die Stellachsen der Kolben nicht senkrecht zur Getriebeachse, sondern um einen bestimmten Gehäusewinkel geneigt. Sobald dieser Winkel nicht 0 ist, gehört zu jeder Übersetzung eine andere Kolbenposition, bei der sich die Drehachsen für eine konstante Übersetzung schneiden. Eine Übersetzungsverstellung ist damit immer mit einer axialen Verschiebung des Stellkolbens verbunden. Über eine Drosselung der Ölleitungen kann dann eine Verstellbewegung gedämpft werden.To dampen the fast adjustment movements and to increase the stable control ranges in the TOROTRAK gearbox, the actuating axes of the pistons are not perpendicular to Gear axis, but inclined by a certain housing angle. Once that angle is not 0, each gear ratio has a different piston position at which the Cut axes of rotation for constant translation. This is a translation adjustment always associated with an axial displacement of the actuating piston. By throttling the An adjustment movement can then be dampened in oil lines.

Ein Kräfteungleichgewicht führt zwar auch dann sofort zu einer Verstellung der Übersetzung. Eine kleine Verstellung der Laufradien führt aber bei bestimmten Gehäusewinkeln die Drehachsen wieder zum Schnitt und die Verstellmomente verschwinden. Je größer dieser Gehäusewinkel ist, desto kleiner sind dann die lastabhängigen Übersetzungsschwankungen und desto mehr Zeit hat die Regelung, auf eine Laständerung zu reagieren.An imbalance of forces then immediately leads to an adjustment of the translation. A small adjustment of the barrel radii leads to the at certain housing angles The axes of rotation are cut again and the adjustment torques disappear. The bigger this Housing angle is, the smaller the load-dependent translation fluctuations and the more time the control has to react to a load change.

Die geschickte Wahl dieses Gehäusewinkels vergrößert somit die stabilen Regelbereiche, aber nur in einer Drehrichtung des Getriebes. In der anderen Drehrichtung werden die stabilen Regelbereiche kleiner. Nicht zuletzt deshalb arbeitet das TOROTRAK-Getriebe mit einem leistungsverzweigten Geared-Neutral-Anfahrbereich, der auch das Rückwärtsfahren abdeckt. In allen Fahrzuständen ist die Drehrichtung im Variator gleich. Der andere Grund für einen Geared-Neutral-Anfahrbereich liegt darin, daß dann nach dem Starten des Motors auch, wenn das Fahrzeug steht, das Traktionsgetriebe immer dreht und ein trennender Ölfilm in den Traktionskontakten vorliegt.The clever choice of this housing angle thus enlarges the stable control ranges, however only in one direction of rotation of the gear. In the other direction of rotation, the stable ones Control ranges smaller. Not least because of this, the TOROTRAK transmission works with one Power-split geared-neutral approach area, which also covers reversing. The direction of rotation in the variator is the same in all driving conditions. The other reason for one Geared-neutral approach range is that after starting the engine even if the vehicle is stationary, the traction gear always turns and a separating oil film in the Traction contacts are present.

Hierauf verzichtet NSK bei seinem Halbtoroidgetriebe. Bei Halbtoroidgetrieben wird nur die innere Hälfte des Torusraumes ausgenutzt. Die Verbindungslinie zwischen den beiden Kontaktstellen einer Zwischenrolle durchstößt den Mittenkreis des Torus. Die Kontakt­ normalkräfte an einer Zwischenrolle heben sich nicht mehr auf. Sie erzeugen eine erhebliche Axiallast für das Rollenlager. Die Forderung nach einer reibungsarmen Rollenverstellung führt zu einer aufwendigen Rollenlagerung. Aus Platzgründen gibt es deshalb bisher nur Halbtoroid­ getriebe mit 2 Rollen pro Halbgetriebe. Über Hebel mit reibungsarmen Wiegegelenken werden die hohen Lagerkräfte dieser 2 Rollen gegeneinander kurzgeschlossen. Die Aufteilung der hohen Getriebevorspannung auf nur 2 Stützen erfordert außerdem eine hohe Fertigungs­ genauigkeit, um zusätzliche Biegemomente im Getriebe zu vermeiden. NSK does not do this in its semi-toroidal gearbox. In the case of semi-toroidal gears, only the inner half of the torus space used. The line connecting the two Contact points of an intermediate roller penetrate the center circle of the torus. The contact Normal forces on an intermediate roller no longer cancel each other out. They generate a substantial amount Axial load for the roller bearing. The demand for a low-friction role adjustment leads to a complex roll storage. For reasons of space, there is therefore only half toroid so far gear with 2 rollers per half gear. Use levers with low-friction rocking joints the high bearing forces of these 2 roles short-circuited to each other. The division of the high gear preload on only 2 supports also requires high manufacturing accuracy to avoid additional bending moments in the gearbox.  

Auch im Halbtoroidgetriebe werden die Traktionskräfte über Öldruck zum Gehäuse abgestützt. Zwar sind auch hier gleiche Öldrücke an allen Stellkolben einfach zu realisieren. Die höhere Reibung in den Rollenlagerungen kann jedoch zu stärkeren Ungleichförmigkeiten in der Leistungsverteilung auf die parallelen Wege führen.In the semi-toroidal transmission, too, the traction forces become the housing via oil pressure supported. Even here, the same oil pressures can be easily achieved on all actuating pistons. However, the higher friction in the roller bearings can lead to greater irregularities in the power distribution on the parallel paths.

Das Grundprinzip der Kraftübertragung und der Kraft- bzw. Drehmomentregelung über die hydraulischen Stellkräfte als Reaktion auf die Traktionskräfte ist bei beiden Getriebevarianten gleich. Aufgrund der höheren Reibung in der Rollenlagerung reagiert das Halbtoroidgetriebe jedoch nicht so empfindlich auf Laständerungen. Außerdem reduziert die steile Nutzreibwert- Schlupf-Kurve die nötigen Verstellbewegungen und Schlupfänderungen bei Lastwechseln.The basic principle of power transmission and power or torque control via the hydraulic actuating forces in response to the traction forces is available with both transmission variants equal. The semi-toroidal gear reacts due to the higher friction in the roller bearings however not as sensitive to load changes. In addition, the steep Slip curve the necessary adjustment movements and slip changes when changing loads.

Um darüber hinaus die Regelung zu stabilisieren, wird beim NSK-Variator die Rollen­ bewegung (Verdrehung zur Laufradienänderung und Bewegung in Richtung der Stellachse) auf das Druckregelventil zurückgeführt und mit einem Sollwertsignal für eine bestimmte Übersetzung verglichen. Dies führt dazu, daß der Stellkolbendruck immer so geregelt wird, daß die Übersetzung der über einen Stellmotor vorgegebenen Sollübersetzung entspricht.In order to further stabilize the control, the roles of the NSK variator movement (rotation to change the running radius and movement in the direction of the actuating axis) fed back to the pressure control valve and with a setpoint signal for a specific one Compared translation. This means that the control piston pressure is always regulated that the gear ratio corresponds to the target gear ratio specified via an actuator.

Ein Gehäusewinkel der Rollenstellachse ist bei Halbtoroidgetrieben aus Platzgründen meist nicht möglich. Im NISSAN-Getriebe nach Fig. 2 mit vorgeschalteter Wendestufe würde ein für die Vorwärtsfahrt günstiger Gehäusewinkel die Regelung bei Rückwärtsfahrt verschlechtern.A housing angle of the roller control axis is usually not possible for semi-toroidal gears due to space constraints. In the NISSAN transmission according to FIG. 2 with an upstream turning stage, a housing angle that is favorable for forward travel would worsen the control when reversing.

In dieser Anwendung dient ein hydrodynamischer Wandler zum Anfahren. Bei jedem Fahrzeughalt steht der Variator und muß bei Fahrzeugbeschleunigung aus der Mischreibung heraus durchaus bei Vollast einen kraftübertragenden Schmierfilm aufbauen. Da Halbtoroid­ getriebe jedoch nur wenig Schlupf aufweisen, ähnlich wie hochbelastete Axial-Rollenlager, und Vollastanfahrten insbesondere bei Hochleistungsfahrzeugen selten sind, können Halbtoroid­ getriebe mit einem Wandler anfahren.In this application, a hydrodynamic converter is used for starting. With everyone The vehicle stops the variator and must accelerate from the mixed friction when the vehicle is accelerating build a force-transmitting lubricating film at full load. Because half toroid gears, however, have little slip, similar to highly loaded axial roller bearings, and Full load starts, especially in high-performance vehicles, can be semi-toroidal Start the gearbox with a converter.

Die folgende Übersicht stellt Vor- und Nachteile von Voll- und Halbtoroidgetrieben gegen­ über. Volltoroidgetriebe sind durch eine wesentlich einfachere Rollenlagerung und 3 Rollen pro Halbgetriebe gekennzeichnet. Dafür haben Halbtoroidgetriebe nur halb so hohe Verluste in den Traktions-Kontaktstellen und kleinere Zentralscheiben mit kleineren Massenträgheiten. The following overview shows the advantages and disadvantages of full and half toroidal gears about. Full toroidal gears are thanks to a much simpler roller bearing and 3 rollers marked per half gear. For this, semi-toroidal gears have only half the losses in the traction contact points and smaller central disks with smaller mass inertias.  

Aus der genauen Analyse der Vor- und Nachteile der bekannten Voll- und Halbtoroidgetriebe lassen sich die Anforderungen an ein neues, besseres Traktions-Fahrzeuggetriebe ableiten. Der Erfindung liegt danach folgende Aufgabenstellung zugrunde:
Ein optimiertes Getriebe soll ein "Halbtoroidgetriebe" sein, bei dem jedoch die Geometrie so in Richtung Volltoroid geändert wird, daß das Bohr-Wälzverhältnis etwa zwischen 0,2 und 0,4 liegt. Die Nutzreibwert-Schlupf-Kurve und der Kontaktwirkungsgrad wird sich dadurch nur wenig verschlechtern. Die Lagerkräfte an den Rollen verringern sich jedoch erheblich (ca. 50%). Die Rollenlagerung ist zwar immer noch aufwendiger als bei Volltoroidgetrieben, aber sie wird so klein, daß sich 3 Rollen pro Halbgetriebe unterbringen lassen.The requirements for a new, better traction vehicle transmission can be derived from a precise analysis of the advantages and disadvantages of the known full and semi-toroidal transmissions. The invention is based on the following task:
An optimized gear is supposed to be a "half toroid gear", in which, however, the geometry is changed in the direction of the full toroid in such a way that the drilling / rolling ratio is approximately between 0.2 and 0.4. The useful friction coefficient-slip curve and the contact efficiency will deteriorate only slightly as a result. However, the bearing forces on the rollers decrease considerably (approx. 50%). The roller bearing is still more complex than with full toroidal gears, but it is so small that 3 rollers can be accommodated per half gear.

Für die Regelung sollen die Prinzipien des NSK-Halbtoroidgetriebes übernommen werden. Das heißt, das Getriebe wird eine hydraulische = Drehmomentregelung haben mit Rückführung der Verstellbewegung zum Stellventil, um schnelle Druckanpassungen zu erreichen. Soweit möglich, soll auch eine selbststabilisierende Rollenbewegung realisiert werden, bei der eine Übersetzungsänderung durch ein neu entstehendes Kräftegleichgewicht von selbst endet.The principles of the NSK semi-toroidal transmission are to be adopted for the control. The means the gearbox will have a hydraulic = torque control with feedback of the Adjustment movement to the control valve to achieve quick pressure adjustments. So far possible, a self-stabilizing roller movement should also be realized, in which one Change of translation ends by itself due to a new balance of power.

Die axiale Vorspannung wird hydraulisch aufgebracht, da die Abweichung vom NSK-Halb­ toroid eine drehmoment- und übersetzungsabhängige Anpressung für einen über der Über­ setzung nahezu konstanten Nutzreibwert erfordert.The axial preload is applied hydraulically because the deviation from the NSK half toroidal pressure and torque-dependent contact pressure for one over the over setting almost constant friction.

Der Gesamtgetriebeaufbau soll möglichst einfach werden, um zusätzliche Verluste aus momentan ungenutzten Getriebeteilen zu vermeiden. Ideal für einen Längseinbau wäre eine Lösung mit koaxialem An- und Abtrieb ohne zusätzliche verlust- und gewichtsbringende Stirnradstufen.The overall gearbox structure should be as simple as possible to avoid additional losses Avoid currently unused transmission parts. One would be ideal for longitudinal installation Solution with coaxial input and output without additional loss and weight-bringing Spur gear stages.

Es soll mit einem automatisierten Anfahrelement, vorzugsweise einem in hohen Leistungsklassen anerkannt komfortablen Wandler, angefahren werden.It is said to have an automated starting element, preferably one in high Performance classes recognized comfortable converters to be approached.

Für die Rückwärtsfahrt reicht eine feste Übersetzung vom Betrag der max. Übersetzung vorwärts aus. Dies entschärft die Regelungsproblematik bei Rückwärtsfahrt.A fixed ratio of the amount of the max. translation forward out. This alleviates the control problems when reversing.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß das Schaltgetriebe ein Umlaufgetriebe mit mindestens 3 Wellen aufweist. Eine erste Welle ist mit einer der beiden Anschlußwellen, entweder der Antriebswelle oder der Abtriebswelle verbunden. Die zweite Weile ist mit den beiden Antriebsscheiben des Toroid­ variators verbunden, die dritte Welle mit mindestens einer der Abtriebsscheiben des Toroid­ variators. Das Umlaufgetriebe gestattet die koaxiale Durchleitung entweder der Antriebs­ leistung von der Antriebswelle zu den inneren Toroidscheiben oder der Abtriebsleistung von den inneren Toroidscheiben zur Abtriebswelle. Dadurch können Stirnradstufen entfallen. Der Wirkungsgrad steigt an. Der Bauaufwand sinkt. Die Verbindung der dritten Welle mit mindestens einer der Abtriebsscheiben reicht aus, da die Abtriebsscheiben nicht drehfest miteinander verbunden sein müssen. Zwischen ihnen muß nur die Vorspannung axial abgestützt werden können. Das kann auch über ein Axiallager geschehen. Nicht drehfest miteinander verbundene Abtriebsscheiben ermöglichen zwei getrennte Abtriebe, z. B. einen Abtrieb für die Vorderachse und einen für die Hinterachse eines Fahrzeuges.According to the invention, this object is achieved according to the characterizing part of claim 1 solved in that the manual transmission has a planetary gear with at least 3 shafts. A first shaft is with one of the two connecting shafts, either the drive shaft or the Output shaft connected. The second while is with the two drive pulleys of the toroid variators connected, the third shaft with at least one of the output disks of the toroid  variators. The epicyclic gearbox allows coaxial transmission of either the drive power from the drive shaft to the inner toroidal disks or the output power of the inner toroidal discs to the output shaft. This eliminates spur gear stages. Of the Efficiency increases. Construction costs are reduced. The connection of the third wave with at least one of the driven disks is sufficient because the driven disks are not rotationally fixed must be connected. Between them only the preload needs to be axially supported can be. This can also be done using a thrust bearing. Not rotatably with each other connected output disks enable two separate outputs, e.g. B. an output for the Front axle and one for the rear axle of a vehicle.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist nach Anspruch 2 die erste Welle mit der Antriebswelle, die zweite mit den Antriebsscheiben und die dritte mit mindestens einer Abtriebsscheibe verbunden. Dadurch wird die Antriebsleistung zu den inneren Toroidscheiben als Antriebsscheiben durchgeleitet. Die max. Antriebsdrehmomente im Getriebe sind kleiner als die max. Abtriebsdrehmomente. Die antriebsseitige Leistungsführung nach innen erfordert somit ein kleineres Umlaufgetriebe.In a further embodiment of the invention, the first shaft with the Drive shaft, the second with the drive pulleys and the third with at least one Driven pulley connected. This turns the drive power into the inner toroidal discs passed through as drive pulleys. The max. Drive torques in the gearbox are less than the max. Output torques. The drive performance on the inside requires thus a smaller epicyclic gear.

Nach Anspruch 3 ist die dritte Welle eine Stegwelle mit mehreren Planetenrädern, die mit den Sonnen- oder Hohlrädern der ersten und zweiten Welle kämmen. Nach Anspruch 4 tragen die erste und zweite Welle identisch große Sonnenräder, die mit in beiden Eingriffen identischen Stufenplaneten kämmen. Dadurch baut das Umlaufgetriebe einfach und klein.According to claim 3, the third shaft is a land shaft with a plurality of planet gears with the Comb the sun or ring gears of the first and second shafts. According to claim 4 wear the first and second shafts have identical sun gears, which are identical in both interventions Comb planetary planets. This makes the epicyclic gearbox simple and small.

Nach Anspruch 5 werden die Zähnezahlen und die Verzahnungswerkzeuge so gewählt, daß sich eine Profilüberdeckung im außenverzahnten Zahneingriff von 2 und eine ganzzahlige Sprungüberdeckung von z. B. 4 ergibt. Die Wälzgeschwindigkeiten in diesem Umlaufgetriebe sind konzeptbedingt relativ hoch. Durch die besondere Verzahnungsauslegung erhält man kleine Zahnhöhen und einen flachen Eingriffswinkel. Dies führt zu geringen Gleit­ geschwindigkeiten in der Verzahnung und damit zu geringen Verlusten. Die hohe Gesamt­ überdeckung bewirkt außerdem geringe Eingriffsstöße und damit ein leises Laufgeräusch.According to claim 5, the number of teeth and the gear cutting tools are chosen so that there is a profile overlap in the external tooth mesh of 2 and an integer Jump coverage from z. B. 4 results. The rolling speeds in this epicyclic gear are relatively high due to the concept. Due to the special tooth design, you get small tooth heights and a flat pressure angle. This leads to little sliding speeds in the gearing and thus low losses. The high overall overlap also means that there is little interference and therefore a quiet running noise.

Nach Anspruch 6 weist das Umlaufgetriebe eine weitere Welle auf, die mit dem Getriebe­ gehäuse verbindbar ist. Dadurch wird das Umlaufgetriebe zum Schaltgetriebe. Nach Anspruch 7 hat diese weitere Welle ein Hohlrad, das mit den gleichen Planeten der Stegwelle kämmt. Dadurch baut das Schaltgetriebe sehr kompakt.According to claim 6, the epicyclic gear has a further shaft, which with the gear housing is connectable. This turns the epicyclic gearbox into a manual gearbox. According to claim 7, this further shaft has a ring gear which meshes with the same planet as the land shaft. This makes the manual transmission very compact.

Das Schaltgetriebe weist nach Anspruch 8 noch eine Kupplung auf, mit der die zweite Welle mit den Antriebsscheiben oder den Abtriebsscheiben des Traktionsgetriebes verbindbar ist, vorzugsweise jedoch mit den Antriebsscheiben. Durch diese Kupplung wird der Antrieb mit dem Toroidvariator verbunden, so daß dieser die Leistung bei Vorwärtsfahrt wandelt. Bei geschlossener Bremse und offener Kupplung wird im Schaltgetriebe ein Rückwärtsgang geschaltet, der unter Umgehung des Variators den Antrieb mit fester Übersetzung mit dem Abtrieb verbindet.According to claim 8, the manual transmission also has a clutch with which the second shaft can be connected to the drive pulleys or the driven pulleys of the traction transmission, but preferably with the drive pulleys. Through this coupling, the drive is with  connected to the toroid variator so that it converts the power when driving forward. At closed brake and open clutch becomes a reverse gear in the manual transmission switched, bypassing the variator, the drive with fixed translation with the Downforce connects.

Nach den Ansprüchen 9 und 10 weist das Getriebe noch ein Anfahrelement zwischen Antriebswelle und erster Welle auf. Dieses Anfahrelement soll vorzugsweise ein hydrodynamischer Wandler oder eine geregelte Reibungskupplung sein.According to claims 9 and 10, the transmission still has a starting element between Drive shaft and first shaft. This starting element should preferably be a hydrodynamic converter or a controlled friction clutch.

Zur Kraftübertragung müssen Toroidvariatoren axial vorgespannt sein. Hydraulische Vorspanneinrichtungen bieten die Möglichkeit, die Vorspannung abhängig von vielen Parametern einzustellen. Um das Druckniveau für die Vorspannung klein zu halten soll nach Anspruch 11 die hydraulische Vorspanneinrichtung mehrere Druckkolben aufweisen. Nach Anspruch 12 wirkt einer der Druckkolben gleichzeitig auf die Kupplung, die den Variator in den Leistungsfluß einbindet. Vorspannung und Kupplungskraft werden durch den gleichen Ölanschluß beaufschlagt. Das reduziert das benötigte Ölvolumen wie auch die Verluste an den Drehübertragern.Toroidal variators must be axially preloaded for power transmission. Hydraulic Preload devices offer the possibility of preloading depending on many Parameters. In order to keep the pressure level for the preload low after Claim 11, the hydraulic biasing device have a plurality of pressure pistons. After Claim 12 acts one of the pressure pistons simultaneously on the clutch that the variator in integrates the power flow. Preload and clutch force are the same Oil connection pressurized. This reduces the oil volume required and the losses to the Rotary transformers.

Die Grundvorspannung wird durch Federn erzeugt, die so in der Vorspanneinrichtung wirken, daß nach Anspruch 13 dadurch nicht die Kupplung mit Kraft beaufschlagt wird.The basic pretension is generated by springs that act in the pretensioner that according to claim 13, the clutch is not acted upon by force.

Die Ansprüche 14 bis 21 beschreiben die Rollenlagerungen zwischen den Toroidscheiben und das Verstellsystem sowie Aufbau und Anordnung mindestens eines Regelventiles.Claims 14 to 21 describe the roller bearings between the toroidal disks and the adjustment system as well as the structure and arrangement of at least one control valve.

Nach Anspruch 14 weist jede Traktionsgetriebehälfte mehrere, vorzugsweise drei Zwischen­ rollen auf. Jede Zwischenrolle ist über eine Exzenterlagerung in einer Lagerbrücke gelagert. Jede Lagerbrücke ist ihrerseits in einem Rollenhebel einer Verstelleinrichtung gelagert. Die Exzenterlagerung erlaubt den Ausgleich elastischer Verformungen im Getriebe und bewirkt, daß die Zwischenrolle sich immer mit gleicher Kontaktnormalkraft an beiden Scheiben abstützt. Die Lagerung der Lagerbrücke im Rollenhebel erlaubt das Verkippen der Rollen zu anderen Übersetzungen hin.According to claim 14, each traction gear half has several, preferably three intermediate roll up. Each intermediate roller is supported by an eccentric bearing in a bearing bridge. Each bearing bridge is in turn mounted in a roller lever of an adjustment device. The Eccentric bearing allows the compensation of elastic deformations in the gearbox and causes that the intermediate roller is always with the same normal contact force on both disks supports. The storage of the bearing bridge in the roller lever allows the rollers to tilt other translations.

Jeder Rollenhebel ist nach Anspruch 15 über zwei Zapfen direkt oder indirekt im Getriebe­ gehäuse gelagert und weist mindestens einen Hebelarm auf, der mit einem Stellkolben in Verbindung steht. Die Drehbewegung des Rollenhebels um die Zapfenmitten führt dazu, daß sich die Drehachse der Zwischenrolle nicht mehr mit den Scheibenachsen schneidet. Dadurch wird eine Verstellbewegung eingeleitet. Um eine Zwischenrolle auszulenken, wirkt mindestens ein Stellkolben über einen Hebelarm auf den Rollenhebel. Each roller lever is according to claim 15 via two pins directly or indirectly in the transmission Mounted housing and has at least one lever arm with a control piston in Connection is established. The rotary movement of the roller lever around the center of the pin leads to the fact that the axis of rotation of the intermediate roller no longer intersects with the disc axes. Thereby an adjustment movement is initiated. To deflect an intermediate role, at least acts an actuating piston via a lever arm onto the roller lever.  

Damit im Berührpunkt zwischen Hebelarm und Stellkolben nur sehr geringe Gleitbewegungen auftreten, liegt dieser Berührpunkt nach Anspruch 16 auf der senkrechten Verbindung von der Mittellinie der Zapfen zur Mittellinie eines Stellkolbens.This means that only very slight sliding movements at the point of contact between the lever arm and the actuating piston occur, this point of contact is according to claim 16 on the vertical connection of the Center line of the pins to the center line of an actuating piston.

Nach Anspruch 17 ist die Lagerung zwischen Lagerbrücke und Rollenhebel aufgeteilt in ein Radiallager und ein Axiallager, deren Mittellinie den Torusmittenkreis tangieren. Die Lauf­ bahnen des Axiallagers bilden zumindest partiell Schraubenlinien um diese Mittellinie. Eine Verkippung zu einer anderen Übersetzung hin erzeugt dann immer einen Axialschub der Lagerbrücke zum Rollenhebel. Dadurch können die Drehachsen Weder zum Schnitt kommen.According to claim 17, the storage between the bearing bracket and roller lever is divided into one Radial bearings and an axial bearing, the center line of which touch the center circle of the torus. The run Paths of the thrust bearing at least partially form helical lines around this center line. A Tilting to a different ratio then always produces an axial thrust Bearing bridge to the roller lever. This means that the axes of rotation can neither be cut.

Nach Anspruch 18 weist das Getriebe mindestens ein Regelventil auf, das im wesentlichen aus drei Teilen besteht. Ein mit den Gehäuse verbindbares Außenteil trägt die hydraulischen Zu- und Ableitungen. Ein Sollwertkolben gibt eine Sollposition für einen Rückführkolben vor. Der Rückführkolben drückt nach Anspruch 19 mit einer Tastspitze gegen eine Tastfläche, die mit der Lagerbrücke verbindbar ist, und führt somit die Rollenbewegung auf kürzestem Weg in das Regelventil zurück. Daraus ergeben sich veränderte Drücke für die Stellkolben, um den Rückführkolben in der Sollposition zu halten.According to claim 18, the transmission has at least one control valve, which consists essentially of consists of three parts. An external part that can be connected to the housing carries the hydraulic and derivatives. A setpoint piston specifies a setpoint position for a feedback piston. Of the Return piston presses according to claim 19 with a probe tip against a tactile surface with the bearing bracket is connectable, and thus leads the roller movement in the shortest possible way in the Control valve back. This results in changed pressures for the actuating pistons around the Keep the return piston in the desired position.

Nach Anspruch 20 sitzt die Tastfläche direkt auf der Lagerbrücke exzentrisch zur Mittellinie von Lagerbrücke zum Rollenhebel. Dadurch wird eine Kippbewegung an den Rollen in eine Längsbewegung am Rückführkolben übersetzt. Nach Anspruch 21 schneidet die Mittellinie des Regelventiles nicht die Mittellinie der Zapfen. Dadurch wird auch eine Auslenkung der Rollen zur Einleitung einer Verstellbewegung in eine Längsbewegung am Rückführkolben übersetzt.According to claim 20, the tactile surface sits directly on the bearing bridge eccentrically to the center line from the bearing bracket to the roller lever. This will cause the rollers to tilt into one Longitudinal movement on the return piston translated. According to claim 21 intersects the center line of the Control valve not the center line of the peg. This also causes a deflection of the roles translated to initiate an adjustment movement in a longitudinal movement on the return piston.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale ihrer Ansprüche beschränkt. Denkbar und vorgesehen sind auch Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale und Kombinationsmöglichkeiten einzelner Anspruchsmerkmale mit dem in den Vorteilsangaben und zu den Ausgestaltungsbeispielen Offenbarten.The invention is not limited only to the features of its claims. Conceivable and possible combinations of individual claim features and are also provided Possible combinations of individual claim characteristics with that in the information on benefits and the design examples disclosed.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. Die Fig. 1 und 2 beschreiben den Stand der Technik.A preferred embodiment of the invention is shown in FIGS. 3 to 5. Figs. 1 and 2 describe the state of the art.

Fig. 1 zeigt einen Konstruktionsvorschlag von TOROTRAK für ein Getriebe mit Volltoroid­ variator für Quereinbau. Fig. 2 zeigt einen Konstruktionsvorschlag von NISSAN/NSK für ein Getriebe mit Halbtoroidvariator für Längseinbau. Beide Getriebe bestehen aus einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle, einem toroidischen Traktionsgetriebe mit zwei Antriebs­ scheiben, zwei Abtriebsscheiben und mehreren Zwischenrollen sowie einem Schaltgetriebe. In beiden Getrieben liegen die beiden Abtriebsscheiben zwischen den Antriebsscheiben. Die Abtriebsleistung wird über zum Teil mehrere Stirnradstufen zur Abtriebswelle übertragen. Im NISSAN/NSK-Getriebe liegt das Schaltgetriebe für eine reine Vorwärts-/Rückwärts­ umschaltung im Leistungsfluß vor dem Variator. Der Variator überträgt in beiden Schaltstellungen die volle Antriebsleistung. Im TOROTRAK-Getriebe liegt das Schaltgetriebe im Leistungsfluß hinter dem Variator und ist mit einem Überlagerungs-Umlaufgetriebe für einen Geared-Neutral-Anfahrbereich kombiniert. Fig. 1 shows a design proposal from TOROTRAK for a gearbox with full toroid variator for transverse installation. Fig. 2 shows a design proposal from NISSAN / NSK for a transmission with semi-toroidal variator for longitudinal installation. Both transmissions consist of an input shaft, an output shaft, a toroidal traction gear with two drive disks, two output disks and several intermediate rollers as well as a manual transmission. In both gearboxes, the two driven pulleys are located between the drive pulleys. The output power is transferred to the output shaft via some spur gear stages. In the NISSAN / NSK gearbox, the gearbox is in front of the variator for pure forward / reverse switching in the power flow. The variator transmits the full drive power in both switch positions. In the TOROTRAK transmission, the manual transmission lies behind the variator in the power flow and is combined with a superimposed epicyclic gearbox for a geared-neutral approach range.

Fig. 3 zeigt das Konzept eines neuen Toroidgetriebes 14 für einen Fahrzeuglängseinbau. Angefahren wird mit einem hydrodynamischen Wandler mit Überbrückungskupplung als Anfahrelement 19. Das Pumpenrad treibt eine Versorgungspumpe, wie dies aus Automatik­ getrieben bekannt ist. Fig. 3 shows the concept of a new toroidal transmission 14 for a vehicle longitudinal installation. A hydrodynamic converter with a lock-up clutch is used as the starting element 19 . The pump wheel drives a supply pump, as is known from automatic drives.

Daran schließt sich ein Umlaufräder-Schaltgetriebe 13, 15 an. Es besteht aus der ersten Welle 1 mit dem antriebsseitigen Sonnenrad, der zweiten Welle 2 mit dem toroidseitigen Sonnenrad, fünf Planeten und der dritten Welle 3 = dem Steg des Umlaufgetriebes 15 sowie der weiteren Welle 4 mit dem Hohlrad. Die dritte Welle = Stegwelle ist mit dem Abtrieb 11 verbunden. Das Hohlrad an Welle 4 ist über die Bremse 17 mit dem Gehäuse 16 verbindbar.This is followed by an epicyclic gearbox 13 , 15 . It consists of the first shaft 1 with the drive-side sun gear, the second shaft 2 with the toroid-side sun gear, five planets and the third shaft 3 = the web of the epicyclic gear 15 and the further shaft 4 with the ring gear. The third shaft = land shaft is connected to the output 11 . The ring gear on shaft 4 can be connected to the housing 16 via the brake 17 .

Bei geschlossener Bremse 17 wird im Umlaufgetriebe zwischen erster Welle 1 und Steg 3 eine konstante Umlaufübersetzung i₁₅ = 2,75 für die Rückwärtsfahrt direkt zwischen An- und Abtrieb erzeugt. Das Toroidgetriebe wird dabei umgangen. Die Sonnenräder und der Steg des Umlaufgetriebes drehen in die gleiche Richtung.When the brake 17 is closed, a constant planetary gear ratio i ₁₅ = 2.75 is generated in the epicyclic gear between the first shaft 1 and the web 3 for reverse travel directly between the input and output. The toroidal gear is bypassed. The sun gears and the web of the epicyclic gear turn in the same direction.

Die Sonnenräder der Wellen 1 und 2 sind gleich groß und greifen in die gemeinsamen Planetenräder ein. Unabhängig von der Stegdrehzahl haben beide Sonnenräder immer die gleiche Drehzahl. Damit ist ein koaxialer Durchtrieb durch die Stegwelle = Welle 3 realisiert.The sun gears of shafts 1 and 2 are the same size and engage the common planet gears. Regardless of the web speed, both sun gears always have the same speed. A coaxial through drive through the web shaft = shaft 3 is thus realized.

Der Toroidvariator besteht aus den beiden Antriebsscheiben 6 und 7, den beiden Abtriebs­ scheiben 8 und 9 und sechs Zwischenrollen 5. In diesem Getriebe sitzen die Abtriebsscheiben auf einer inneren Zentralwelle, die gleichzeitig die dritte Welle 3 und Stegwelle des Umlaufgetriebes und Abtriebswelle 11 des Getriebes ist. Die beiden Antriebsscheiben liegen zwischen den Abtriebsscheiben und sind über eine äußere Zentralwelle miteinander verbunden. Ohne Stirnradstufen und ohne Hohlwelle über eine Zentralscheibe hinweg liegen hier Antrieb und Abtrieb koaxial.The toroidal variator consists of the two drive disks 6 and 7 , the two output disks 8 and 9 and six intermediate rollers 5 . In this transmission, the driven pulleys are seated on an inner central shaft, which is simultaneously the third shaft 3 and web shaft of the epicyclic gear and output shaft 11 of the transmission. The two drive pulleys are located between the driven pulleys and are connected to each other via an outer central shaft. Without spur gear stages and without a hollow shaft over a central disc, the input and output are coaxial.

Bei Vorwärtsfahrt treibt das Sonnenrad der Welle 2 über die Kupplung 18 die Antriebsscheiben 6 und 7. Die Versorgung der Kupplung und der hydraulischen Vorspann­ einrichtung erfolgt über einen gehäusefesten sternfömigen Stutzen, der in der hinteren Variatorhälfte zwischen den Rollen verläuft und unter der zweiten Antriebsscheibe 7 hindurchgeht. Kupplungskolben und Vorspanneinrichtung 20 bilden eine Einheit. Um ausreichende Vorspannkräfte mit einem Öldruck von max. 20 bar zu erzeugen, beinhaltet die Vorspanneinrichtung ein Doppelkolbensystem mit insgesamt 34.500 mm² Fläche. Ein Kolben wirkt gleichzeitig auf die Kupplung 18. Die Grundanpressung wird über zwei Tellerfedern 21 aufgebaut. Sie wirkt auch bei Rückwärtsfahrt, belastet aber nicht die dann offene Kupplung 18.When driving forward, the sun gear of shaft 2 drives the drive disks 6 and 7 via the clutch 18 . The supply of the clutch and the hydraulic pretensioning device takes place via a star-shaped connecting piece fixed to the housing, which runs in the rear half of the variator between the rollers and passes under the second drive disk 7 . Clutch piston and biasing device 20 form a unit. To ensure sufficient preload with an oil pressure of max. To generate 20 bar, the pretensioning device contains a double piston system with a total area of 34,500 mm ² . A piston acts on the clutch 18 at the same time. The basic pressure is built up via two disc springs 21 . It also acts when reversing, but does not load the then open clutch 18 .

Das Toroidgetriebe liefert negative Übersetzungen im Bereich von -2.4 bis -0.415, also einen Stellbereich von 5,78. Bei Vorwärtsfahrt dreht der Abtrieb entgegengesetzt zum Antrieb. Dies muß durch eine entsprechende Achsübersetzung ausgeglichen werden, was bei Kegelrädern keinen Mehraufwand bedeutet. Die relativ kleine maximale Variator-Übersetzung erfordert eh eine Anpassung des Endantriebs zu einer größeren Übersetzung bis hin zu i_EA = 5.The toroidal gear delivers negative gear ratios in the range from -2.4 to -0.415, i.e. a setting range of 5.78. When driving forward, the output turns counter to the drive. This must be compensated for by an appropriate axle ratio, which means no additional effort for bevel gears. The relatively small maximum variator ratio requires an adaptation of the final drive to a larger ratio up to i _EA = 5 anyway.

Die für die Verluste im Umlaufgetriebe entscheidende Gleitwälzleistung wächst mit dem Antriebsmoment und der Differenz aus Antriebsdrehzahl und Steg = Abtriebsdrehzahl. Sie ist bei Vorwärtsfahrt besonders hoch, aber immer noch geringer, als wenn man die Abtriebs­ leistung über mehrere Stirnradstufen leiten würde. Um trotzdem die Verzahnungsverluste zu minimieren, wurde eine besondere Zahnradauslegung gewählt. Der Modul wurde auf 0.7 mm und der Herstellungseingriffswinkel auf 10° reduziert. Die Profilverschiebungssumme wurde mit ca. 0.5 gering gewählt, so daß sich ein flacher Betriebseingriffswinkel ergibt. Die Profilüberdeckung beträgt genau 2. Bei einer gemeinsamen Radbreite von 18 mm und einem Schrägungswinkel von 29,255° erhält man eine Sprungüberdeckung von genau 4. Die Gesamtüberdeckung dieser Außenverzahnung liegt also bei 6, woraus sich ein ruhiger Lauf ergibt. Natürlich erfordert eine Verzahnung mit großen Zähnezahlen eine hohe Fertigungs­ genauigkeit, um tatsächlich die Umfangskraft auf viele Zähne zu verteilen. Die kleine Zahnkopfhöhe infolge des geringen Moduls führt zu kleinen Gleitgeschwindigkeiten, die hohe Gesamtüberdeckung zu niedrigen Zahnkräften pro Zahn. Aufgrund der höheren Zahnsteifigkeit im Bereich des Wälzpunktes treten die höchsten Zahnkräfte bei den niedrigsten Gleitgeschwin­ digkeiten auf. All dies führt dazu, daß der Verzahnungsverlustgrad sinkt.The decisive sliding rolling power for the losses in the epicyclic gearbox grows with the Drive torque and the difference between drive speed and web = output speed. she is Particularly high when driving forward, but still lower than if you had the downforce would lead power over several spur gear stages. In order to reduce the gear loss anyway minimize, a special gear design was chosen. The module was 0.7 mm and the manufacturing pressure angle is reduced to 10 °. The profile shift sum was chosen low at approx. 0.5, so that there is a flat operating pressure angle. The Profile coverage is exactly 2. With a common wheel width of 18 mm and one Helix angle of 29.255 ° gives a step coverage of exactly 4. The Total coverage of this external toothing is 6, which results in a smooth run results. Of course, gearing with large numbers of teeth requires high production accuracy to actually distribute the circumferential force over many teeth. The little one Tooth head height due to the low module leads to low sliding speeds, the high Total coverage of low tooth forces per tooth. Because of the higher tooth stiffness in the area of the pitch point the highest tooth forces occur at the lowest sliding speed on. All this leads to a reduction in the degree of tooth loss.

Die Umfangs- und die Axialkräfte an den Planetenrädern heben sich gegenseitig auf. Die Radialkräfte sind wegen des flachen Eingriffswinkels klein. Die Planetenradlager werden somit nur durch geringe Radialkräfte, durch die Fliehkräfte aus der Stegdrehzahl in radialer Richtung und durch die entgegengesetzt wirkenden Umfangskräfte belastet. Das resultierende Stegdreh­ moment ist 0, obwohl beide Stegwangen gegeneinander verdreht werden. The circumferential and axial forces on the planet gears cancel each other out. The Radial forces are small because of the flat pressure angle. The planetary gear bearings are thus only by low radial forces, by the centrifugal forces from the land speed in the radial direction and burdened by the opposing peripheral forces. The resulting bar rotation moment is 0, although both web cheeks are rotated against each other.  

Fig. 4 zeigt einen konstruktiven Entwurf des Getriebes in einer Auslegung für Antriebs­ drehmomente bis 400 Nm. Wandler und Pumpeneinheit sind vergleichbar mit denen aus Automatikgetrieben der ZF-HP-Reihe. Die Antriebswelle ist in der vorderen Gehäusewand fest gelagert. Ein Rillenkugellager nimmt die Radialkraft und die geringe Aalkraft aus dem Schubbetrieb auf. Die hohe Aallast bei Zugbetrieb wird über ein Axialnadellager abgestützt. Das Hohlrad der Welle 4 ist aus Montagegründen im Gehäuse gelagert, obwohl es bei Vorwärtsfahrt gegenüber dem Steg = Welle 3 die geringsten Relativdrehzahlen aufweist. Unter Betriebslast steht dieses Lager. Die Abtriebswelle 11 hat abtriebsseitig ein Festlager in Form eines Doppelschrägkugellagers. Das Loslager liegt innerhalb der Antriebswelle 10 direkt unter dem Rillenkugellager der Antriebswelle. Über ein Nadellager in der Mitte der Abtriebswelle wird der gehäusefeste Stutzen gestützt. Auf ihm ist die zweite Antriebsscheibe 7 gelagert. Das Sonnenrad der Welle 2 ist in einem Gehäusestern in der vorderen Variatorhälfte gelagert. Das Kugellager zwischen Welle 2 und Antriebsscheibe 6 dreht nur bei Rückwärtsfahrt relativ. Fig. 4 shows a constructive design of the transmission in a design for drive torques up to 400 Nm. The converter and pump unit are comparable to those from automatic transmissions of the ZF-HP series. The drive shaft is fixed in the front housing wall. A deep groove ball bearing absorbs the radial force and the low eel force from overrun. The high eel load during train operation is supported by an axial needle bearing. The ring gear of shaft 4 is mounted in the housing for assembly reasons, although it has the lowest relative speeds when traveling forward compared to the web = shaft 3 . This warehouse is under operating load. The output shaft 11 has a fixed bearing on the output side in the form of a double angular contact ball bearing. The floating bearing lies within the drive shaft 10 directly under the deep groove ball bearing of the drive shaft. The socket attached to the housing is supported by a needle bearing in the middle of the output shaft. The second drive pulley 7 is mounted on it. The sun gear of shaft 2 is mounted in a housing star in the front half of the variator. The ball bearing between shaft 2 and drive pulley 6 only rotates relatively when reversing.

Die beiden Abtriebsscheiben 8 und 9 sitzen fest auf der Abtriebswelle. Die abtriebsseitige aale Scheibenkraft wird über eine hochfeste Zentralschraube in die Abtriebswelle 11 geleitet und zwischen den Abtriebsscheiben kurzgeschlossen. Das Rad für die Parksperre und das Sensorrad für die Abtriebsdrehzahl sind mit der zweiten Abtriebsscheibe 9 verbunden. Die Antriebsdrehzahl kann von der Motorelektronik oder von einem Sensorrad auf der äußeren Zentralwelle abgegriffen werden.The two output disks 8 and 9 are firmly seated on the output shaft. The eel-side disk force on the output side is guided into the output shaft 11 via a high-strength central screw and short-circuited between the output disks. The wheel for the parking lock and the sensor wheel for the output speed are connected to the second output disk 9 . The drive speed can be picked up by the engine electronics or by a sensor wheel on the outer central shaft.

Der Kolben der Bremse 17 sitzt in der vorderen Gehäusewand, die wie die hintere Gehäuse­ wand mit dem Hauptgehäuse verschraubt ist.The piston of the brake 17 sits in the front housing wall, which is screwed to the main housing like the rear housing wall.

Wie bei anderen Fahrzeuggetrieben sitzt unterhalb der Getriebewalze der Öltank mit der Steuerung. Die Schmierung der Zentralscheiben und die Versorgung der Vorspanneinrichtung sowie der Kupplung 18 erfolgt über Gehäusesterne in den beiden Variatorhälften.As with other vehicle transmissions, the oil tank with the control is located below the gear roller. The lubrication of the central disks and the supply of the pretensioning device and the coupling 18 is carried out via housing stars in the two halves of the variator.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Variatorhälfte, um die Rollenlagerung und das Stellsystem zu beschreiben. Die massiven Zwischenrollen 5 bilden den Außenring eines Schrägkugellagers mit einem Druckwinkel von ca. 40°. Der Innenring steckt auf einem Bolzen, der exzentrisch zur Rollendrehachse in einer Lagerbrücke 24 gelagert ist. So eine exzentrische Lagerung 23 ist aus anderen Halbtoroidgetrieben bekannt. Sie ist dafür nötig, daß sich die Zwischenrollen bei axialen Verlagerungen der Zentralscheiben immer so zwischen diesen einstellen, daß die Kontaktnormalkräfte zu beiden Zentralscheiben gleich sind. Ein Axialnadellager reduziert die Reibung bei dieser Bewegung. Fig. 5 shows a section through a variator half to describe the roller bearing and the actuating system. The solid intermediate rollers 5 form the outer ring of an angular contact ball bearing with a contact angle of approx. 40 °. The inner ring is placed on a bolt which is mounted eccentrically to the roller axis of rotation in a bearing bracket 24 . Such an eccentric bearing 23 is known from other semi-toroidal gears. It is necessary for the intermediate rollers to always adjust between the central disks in the event of axial displacements such that the normal contact forces to the two central disks are the same. An axial needle bearing reduces the friction during this movement.

Die Lagerbrücke 24 stützt sich über ein Segment-Nadellager gegenüber dem Rollenhebel 25 ab. Solche Segmentlager sind aus hydrostatischen Axialkolbenmaschinen bekannt. Die Mitte des Segmentlagers ist die Schwenkachse der Rollen, die den Torusmittenkreis tangiert.The bearing bracket 24 is supported via a segment needle bearing with respect to the roller lever 25 . Such segment bearings are known from hydrostatic axial piston machines. The center of the segment bearing is the swivel axis of the rollers, which affects the center circle of the torus.

Der Rollenhebel 25 dreht mit seinen Zapfen 26 um eine Achse, die 106 mm parallel zur Getriebeabtriebswelle liegt. Die Zapfen 26 sind in kombinierten Radial-Axial-Nadellagern gelagert. Wie eine axiale Verschiebung in Richtung der Schwenkachse bewirkt auch eine Verdrehung des Rollenhebels eine Verlagerung der Rollendrehachse. Auch so kann also eine Verstellbewegung initiiert werden.The roller lever 25 rotates with its pin 26 about an axis that is 106 mm parallel to the transmission output shaft. The pins 26 are mounted in combined radial-axial needle bearings. Like an axial displacement in the direction of the swivel axis, rotation of the roller lever also causes the roller rotation axis to be displaced. An adjustment movement can also be initiated in this way.

Jeder Rollenhebel 25 weist zwei Hebelarme 27 auf, auf die über zwei Stellkolben 28 Kräfte wirken. Die Kolbenachsen verlaufen tangential zur Bahn der Berührpunkte der Kolben mit den Rollenhebeln, so daß in diesen Kontaktstellen keine Gleitbewegungen auftreten. Der Abstand Stellkolbenachse zu Drehachse Rollenhebel ist mit 80 mm größer als der Abstand Mitte Zwischenrolle zu Drehachse Rollenhebel mit ca. 50 mm. Daraus ergibt sich eine Übersetzung, die den erforderlichen Druck im Stellkolben zur Abstützung einer bestimmten Umfangskraft reduziert. Die Stellkolben haben einen Durchmesser von 46 mm und damit eine Fläche von 1662 mm². Der kleinste Laufradius an einer Zentralscheibe beträgt 35 mm. Bei einem Antriebs­ drehmoment von beispielsweise 400 Nm auf diesem Laufradius ergibt das bei 6 Zwischenrollen Umfangskräfte pro Rolle von ca. 1900 N bzw. Stellkolbendrücke von ca. 14,5 bar.Each roller lever 25 has two lever arms 27 , on which forces act via two actuating pistons 28 . The piston axes run tangentially to the path of the contact points of the pistons with the roller levers, so that no sliding movements occur in these contact points. The distance between the actuating piston axis and the axis of rotation of the roller lever is 80 mm greater than the distance between the center roller and the axis of rotation of the roller lever is approx. 50 mm. This results in a translation that reduces the pressure required in the actuating piston to support a certain circumferential force. The actuating pistons have a diameter of 46 mm and thus an area of 1662 mm ² . The smallest running radius on a central disc is 35 mm. With a drive torque of 400 Nm on this running radius, for 6 intermediate rollers, this results in circumferential forces per roller of approx. 1900 N or actuating piston pressures of approx. 14.5 bar.

Eine Kolbenbewegung vom 1 mm aus der Stellung für konst. Übersetzung heraus bewirkt bei dieser Anordnung einen Abstand der Drehachsen von Rollen und Scheibe von min. 1,325 mm bei einer Übersetzung i = 1. Dieses Hebel-Verstellsystem kommt also aufgrund der Hebel­ wirkungen bei niedrigem Druckniveau mit kleineren Ölvolumina für bestimmte Rollen­ bewegungen im Torus aus. Dies kommt einer schnellen Regelung entgegen.A piston movement of 1 mm out of the position for constant translation causes at this arrangement a distance of the axes of rotation of rollers and disc of min. 1.325 mm with a ratio i = 1. This lever adjustment system comes because of the lever effects at low pressure level with smaller oil volumes for certain rollers movements in the torus. This accommodates a quick regulation.

Zur Regelung weist das Getriebe mindestens ein Regelventil 31 auf, das im wesentlichen aus drei Teilen besteht. Ein mit den Gehäuse verbindbares Außenteil 32 trägt die hydraulischen Zu- und Ableitungen. Ein Sollwertkolben 33 wird von einem Sollwertgeber 35 angesteuert und gibt eine Sollposition für einen Rückführkolben 34 vor. Der Rückführkolben 34 drückt mit einer Tastspitze 36 gegen eine Tastfläche 37 auf der Lagerbrücke und führt somit die Rollen­ bewegung auf kürzestem Weg in das Regelventil zurück. Daraus ergeben sich veränderte Drücke für die Stellkolben, um den Rückführkolben in der Sollposition zu halten.For control purposes, the transmission has at least one control valve 31 , which essentially consists of three parts. An outer part 32 that can be connected to the housing carries the hydraulic feed and discharge lines. A setpoint piston 33 is controlled by a setpoint generator 35 and specifies a setpoint position for a return piston 34 . The return piston 34 presses with a stylus 36 against a tactile surface 37 on the bearing bracket and thus guides the movement of the rollers back in the shortest possible way into the control valve. This results in changed pressures for the actuating pistons in order to keep the return piston in the desired position.

Die Tastfläche 36 auf der Lagerbrücke sitzt exzentrisch zur Mittellinie von Lagerbrücke zum Rollenhebel. Dadurch wird eine Kippbewegung an den Rollen 5 in eine Längsbewegung am Rückführkolben übersetzt. Die Mittellinie des Regelventiles 31 schneidet nicht die Mittellinie der Zapfen. Dadurch wird auch eine Auslenkung der Rollen 5 zur Einleitung einer Verstellbewegung in eine Längsbewegung am Rückführkolben übersetzt.The tactile surface 36 on the bearing bracket sits eccentrically to the center line from the bearing bracket to the roller lever. As a result, a tilting movement on the rollers 5 is translated into a longitudinal movement on the return piston. The center line of the control valve 31 does not intersect the center line of the pins. This also translates a deflection of the rollers 5 to initiate an adjustment movement into a longitudinal movement on the return piston.

Durch je ein Regelventil pro Variatorhälfte können in beiden Variatorhälfien unterschiedliche Drehmomente geregelt werden. Damit läßt sich im Traktionsgetriebe eine Drehmoment­ verteilung auf beide Abtriebsscheiben einstellen.With one control valve per half of the variator, two can be different in both halves of the variator Torques can be regulated. This allows torque in the traction transmission Adjust the distribution to both driven disks.

Alle Stellkolben 28 sitzen in einem gemeinsamen Ring, der zur Montage der Rollenhebel geteilt ist. Der Ring hat einen Außendurchmesser von ca. 250 mm, der den Durchmesser des Getriebegehäuses bestimmt. Die Versorgung der Stellkolben erfolgt durch zwei Ringleitungen, die zwischen den beiden Variatorhälften angeordnet sind.All actuating pistons 28 are seated in a common ring which is divided for mounting the roller levers. The ring has an outer diameter of approx. 250 mm, which determines the diameter of the gear housing. The actuating pistons are supplied by two ring lines, which are arranged between the two halves of the variator.

Zwischen den Rollenlagerungen und Verstelleinrichtungen bleibt ausreichend Platz für die beiden dreiarmigen Gehäusesterne zur Ölversorgung und Schmierung/Kühlung der Zentral­ scheiben und Rollen sowie zur Abstützung von Wellen. Diese Gehäusesterne sind kegelförmig ausgebildet, um nicht mit den Stellkolben zu kollidieren. Das Kühlöl für die Zentralscheiben wird am kleinsten Radius nahezu drucklos zur Vermeidung hoher Planschverluste zugeführt.There is enough space for between the roller bearings and adjustment devices two three-armed housing stars for oil supply and lubrication / cooling of the central discs and rollers as well as for supporting shafts. These housing stars are conical trained so as not to collide with the actuating pistons. The cooling oil for the central discs is fed at the smallest radius almost without pressure to avoid high splashing losses.

Die Ringe für die Stellkolben bilden mit den Gehäusesternen und den kompletten Rollen­ lagerungen zwei Vormontageeinheiten. Der komplette Toroidvariator mit Abtriebswelle und Planetenradträger kann ebenfalls mit den Rolleneinheiten vormontiert und dann ins Getriebe­ gehäuse geschoben werden. Anschließend werden der Frontdeckel mit Wandler und Pumpe sowie der abtriebsseitige Deckel angeschraubt und der Abtriebsflansch montiert.The rings for the actuating pistons form with the housing stars and the complete rollers bearings two pre-assembly units. The complete toroidal variator with output shaft and Planet carrier can also be pre-assembled with the roller units and then into the gearbox housing to be pushed. Then the front cover with converter and pump and the cover on the output side are screwed on and the output flange is mounted.

In seinen Abmessungen und bzgl. des Gewichtes ist das neue Traktionsgetriebe wettbewerbsfähig zu Automatikgetrieben dieser Leistungsklasse. Es ist ca. 650 mm lang. Der Wandleraußendurchmesser beträgt ca. 270 mm, der Gehäusedurchmesser bis in den hinteren Bereich des Toroidvariators 260 mm. Soweit das im Konstruktionsstadium bestimmbar ist, liegt das Getriebegewicht zwischen 80 und 90 kg. Durch weitere Leichtbaumaßnahmen läßt sich das Gewicht noch reduzieren.The new traction gearbox is in terms of its dimensions and its weight competitive with automatic transmissions in this performance class. It is approximately 650 mm long. Of the Transducer outer diameter is approx. 270 mm, the housing diameter right into the rear Area of the toroidal variator 260 mm. As far as this can be determined at the design stage, the gearbox weight is between 80 and 90 kg. Through further lightweight construction measures reduce the weight.

BezugszeichenlisteReference list

11

erste Welle
first wave

22nd

zweite Welle
second wave

33rd

dritte Welle
third wave

44th

weitere Welle
another wave

55

Zwischenrollen
Intermediate rolls

66

erste Antriebsscheibe
first drive pulley

77

zweite Antriebsscheibe
second drive pulley

88th

erste Abtriebsscheibe
first driven pulley

99

zweite Abtriebsscheibe
second driven pulley

1010th

Antriebswelle
drive shaft

1111

Abtriebswelle
Output shaft

1212th

Traktionsgetriebe
Traction gear

1313

Schaltgetriebe
Manual transmission

1414

Toroidgetriebe für Fahrzeuge
Toroidal gears for vehicles

1515

Umlaufgetriebe
Epicyclic gear

1616

Getriebegehäuse
Gear housing

1717th

Bremse
brake

1818th

Kupplung
clutch

1919th

Anfahrelement
Approach element

2020th

Vorspanneinrichtung
Preload device

2121

Feder für Gundanpressung
Spring for basic pressure

2222

Verstelleinrichtung
Adjustment device

2323

Exzenterlagerung
Eccentric bearing

2424th

Lagerbrücke
Warehouse bridge

2525th

Rollenhebel
Roller lever

2626

Zapfen
Cones

2727

Hebelarm
Lever arm

2828

Stellkolben
Adjusting piston

2929

Radiallager
Radial bearing

3030th

Axiallager
Thrust bearing

3131

Regelventil
Control valve

3232

Außenteil
Outer part

3333

Sollwertkolben
Setpoint pistons

3434

Rückführkolben
Return piston

3535

Sollwertgeber
Setpoint generator

3636

Tastspitze
Probe tip

3737

Tastfläche
Tactile surface

Claims (21)

1. Toroidgetriebe für Fahrzeuge, bestehend aus einer Antriebswelle (10), einer Abtriebswelle (11), einem toroidischen Traktionsgetriebe (12) mit zwei Antriebsscheiben (6, 7), zwei Abtriebsscheiben (8, 9) und mehreren Zwischenrollen (5) sowie einem Schaltgetriebe (13), dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe (13) ein Umlaufgetriebe (15) mit mindestens 3 koaxialen Wellen aufweist, von denen eine erste Welle (1) mit einer der Anschlußwellen, Antriebswelle (10) oder Abtriebswelle (11), verbindbar ist, eine zweite Welle (2) mit den beiden Antriebsscheiben (6, 7) verbindbar ist und eine dritte Welle (3) mit mindestens einer der Abtriebsscheiben (8, 9) verbindbar ist.1. Toroidal gear for vehicles, consisting of a drive shaft ( 10 ), an output shaft ( 11 ), a toroidal traction gear ( 12 ) with two drive disks ( 6 , 7 ), two output disks ( 8 , 9 ) and several intermediate rollers ( 5 ) and one Manual gearbox ( 13 ), characterized in that the manual gearbox ( 13 ) has an epicyclic gearbox ( 15 ) with at least 3 coaxial shafts, of which a first shaft ( 1 ) can be connected to one of the connecting shafts, drive shaft ( 10 ) or output shaft ( 11 ) a second shaft ( 2 ) can be connected to the two drive disks ( 6 , 7 ) and a third shaft ( 3 ) can be connected to at least one of the driven disks ( 8 , 9 ). 2. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den mindestens 3 Wellen (1, 2, 3) des Umlaufgetriebes (15) die erste Welle (1) mit der Antriebs­ welle (10) verbindbar ist, die zweite Welle (2) mit den beiden Antriebsscheiben (6, 7) verbindbar ist und die dritte Welle (3) mit mindestens einer der Abtriebsscheiben (8, 9) verbindbar ist.2. Toroidal gear for vehicles according to claim 1, characterized in that of the at least 3 shafts ( 1 , 2 , 3 ) of the epicyclic gear ( 15 ), the first shaft ( 1 ) with the drive shaft ( 10 ) is connectable, the second shaft ( 2 ) can be connected to the two drive disks ( 6 , 7 ) and the third shaft ( 3 ) can be connected to at least one of the driven disks ( 8 , 9 ). 3. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle (1) und die zweite Welle (2) des Umlaufgetriebes (15) außenverzahnte Sonnenräder oder innenverzahnte Hohlräder tragen, die mit Planetenrädern kämmen, die in der dritten Welle (3) als Stegwelle gelagert sind.3. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 2, characterized in that the first shaft ( 1 ) and the second shaft ( 2 ) of the epicyclic gear ( 15 ) carry externally toothed sun gears or internally toothed ring gears which mesh with planet gears which in the third shaft ( 3 ) are mounted as a web shaft. 4. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle (1) und die zweite Welle (2) des Umlaufgetriebes (15) gleich große Sonnenräder tragen, die mit Stufenplanetenrädern mit gleich großen Einzel­ planeten kämmen.4. Toroidal gear for vehicles according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the first shaft ( 1 ) and the second shaft ( 2 ) of the epicyclic gear ( 15 ) carry sun gears of the same size, which mesh with stepped planet gears with equally large individual planets . 5. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung zwischen Sonnenrad und Planetenrad des Umlauf­ getriebes (15) eine Profilüberdeckung von 2 und eine ganzzahlige Sprungüberdeckung aufweist.5. Toroidal gear for vehicles according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the toothing between the sun gear and planet gear of the epicyclic gear ( 15 ) has a profile coverage of 2 and an integer jump coverage. 6. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufgetriebe (15) eine weitere Welle (4) aufweist, die mit dem Getriebegehäuse (16) über eine Bremse (17) verbindbar ist.6. Toroidal gear for vehicles according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the epicyclic gear ( 15 ) has a further shaft ( 4 ) which can be connected to the gear housing ( 16 ) via a brake ( 17 ). 7. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Welle (4) des Umlaufgetriebes (15) ein Hohlrad aufweist, das mit denselben Planetenrädern kämmt, mit denen die beiden Sonnenräder der Wellen (1) und (2) kämmen.7. Toroidal gear for vehicles according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the further shaft ( 4 ) of the epicyclic gear ( 15 ) has a ring gear which meshes with the same planet gears with which the two sun gears of the shafts ( 1 ) and ( 2 ) comb. 8. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe eine Kupplung (18) aufweist, mit der die zweite Welle (2) mit den Antriebsscheiben (6, 7) oder den Abtriebsscheiben (8, 9) des Traktions­ getriebes (12) verbindbar ist.8. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the manual transmission has a clutch ( 18 ) with which the second shaft ( 2 ) with the drive disks ( 6 , 7 ) or the driven disks ( 8 , 9 ) of the traction gear ( 12 ) can be connected. 9. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle (1) über ein Anfahrelement (19) mit der Antriebswelle (10) verbindbar ist.9. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the first shaft ( 1 ) via a starting element ( 19 ) with the drive shaft ( 10 ) can be connected. 10. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfahrelement (19) ein hydrodynamischer Wandler oder eine geregelte Reibungskupplung ist.10. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the starting element ( 19 ) is a hydrodynamic converter or a controlled friction clutch. 11. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das toroidische Traktionsgetriebe eine hydraulische Vorspann­ einrichtung (20) mit mehreren Druckkolben aufweist.11. Toroidal gear for vehicles according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the toroidal traction gear has a hydraulic biasing device ( 20 ) with a plurality of pressure pistons. 12. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das toroidische Traktionsgetriebe eine hydraulische Vorspann­ einrichtung (20) mit mehreren Druckkolben aufweist, von denen einer gleichzeitig Druckkolben der Kupplung (18) ist.12. Toroidal gear for vehicles according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the toroidal traction gear has a hydraulic biasing device ( 20 ) with a plurality of pressure pistons, one of which is at the same time pressure piston of the clutch ( 18 ). 13. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Vorspanneinrichtung (20) mindestens eine Feder (21) für eine Grundvorspannung des Traktionsgetriebes (12) beinhaltet, diese Feder aber nicht mit dem Druckkolben für die Kupplung (18) in Verbindung steht.13. Toroidal gear for vehicles according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the hydraulic biasing device ( 20 ) includes at least one spring ( 21 ) for a basic bias of the traction gear ( 12 ), but this spring not with the pressure piston for the clutch ( 18 ) communicates. 14. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff oder mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Traktionsgetriebehälfte mehrere, vorzugsweise drei Zwischenrollen (5) aufweist, die je über eine Exzenterlagerung (23) in einer Lager­ brücke (24) gelagert sind, wobei jede Lagerbrücke (24) ihrerseits in einem Rollenhebel (25) einer Verstelleinrichtung (22) gelagert ist.14. Toroidal transmission for vehicles according to the preamble or at least one of claims 1 to 13, characterized in that each traction half of the transmission has several, preferably three intermediate rollers ( 5 ), each of which has an eccentric bearing ( 23 ) in a bearing bridge ( 24 ) , wherein each bearing bridge ( 24 ) is in turn mounted in a roller lever ( 25 ) of an adjusting device ( 22 ). 15. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rollenhebel (25) über zwei Zapfen (26) direkt oder indirekt im Getriebegehäuse (16) gelagert ist und mindestens einen Hebelarm (27) aufweist, der mit einem Stellkolben (28) in Verbindung steht.15. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that each roller lever ( 25 ) via two pins ( 26 ) is mounted directly or indirectly in the transmission housing ( 16 ) and has at least one lever arm ( 27 ) with an actuating piston ( 28 ) is connected. 16. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührpunkt zwischen Hebelarm (27) und Stellkolben (28) auf der senkrechten Verbindung von der Mittellinie der Zapfen (26) zur Mittellinie eines Stell­ kolbens (28) liegt.16. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 15, characterized in that the contact point between the lever arm ( 27 ) and the actuating piston ( 28 ) on the vertical connection from the center line of the pin ( 26 ) to the center line of an actuating piston ( 28 ) lies. 17. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lagerung zwischen Lagerbrücke (24) und Rollenhebel (25) ein Radiallager (29) und ein Aallager (30) beinhaltet, deren Mittellinien den Torusmittenkreis tangieren, und wobei die Laufbahnen des Aallagers zumindest partiell Schraubenlinien um seine Mittellinie bilden.17. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that each bearing between the bearing bracket ( 24 ) and roller lever ( 25 ) includes a radial bearing ( 29 ) and an eel bearing ( 30 ) whose center lines affect the center circle of the torus, and the races of the eel camp at least partially forming helical lines around its center line. 18. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe mindestens ein Regelventil (31) aufweist, das aus einem mit dem Getriebegehäuse verbindbaren Außenteil (32), einem Sollwertkolben (33) und einem Rückführkolben (34) besteht.18. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 17, characterized in that the transmission has at least one control valve ( 31 ) which consists of an outer part ( 32 ) connectable to the transmission housing, a setpoint piston ( 33 ) and a return piston ( 34 ) consists. 19. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertkolben (33) mit einem Sollwertgeber (35) verbindbar ist und der Rückführkolben (34) mit einer Tastspitze (36) gegen eine Tastfläche (37) drückt, die mit einer Lagerbrücke (24) verbindbar ist.19. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 18, characterized in that the setpoint piston ( 33 ) can be connected to a setpoint generator ( 35 ) and the return piston ( 34 ) presses with a probe tip ( 36 ) against a probe surface ( 37 ) which can be connected to a bearing bridge ( 24 ). 20. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastfläche (37) auf der Lagerbrücke (24) sitzt und exzentrisch zur Mittellinie der Lagerung von Lagerbrücke (24) zum Rollenhebel (25) liegt.20. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 19, characterized in that the touch surface ( 37 ) sits on the bearing bracket ( 24 ) and is eccentric to the center line of the bearing bracket ( 24 ) to the roller lever ( 25 ). 21. Toroidgetriebe für Fahrzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie des Regelventiles (31) nicht die Mittellinie der Zapfen (26) schneidet.21. Toroidal transmission for vehicles according to at least one of claims 1 to 20, characterized in that the center line of the control valve ( 31 ) does not intersect the center line of the pin ( 26 ).