DE19947851C2 - Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Getriebe werden beispielsweise als Getriebe eines Kraftfahrzeugs oder als Getriebe in verschiedenen Industriemaschinen verwendet.

Ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe, wie es schematisch in den Fig. 22 und 23 gezeigt ist, wird als Kraftfahrzeug-Getriebe verwendet. Wie beispielsweise aus JP 62-71465-U (1987) bekannt, ist in einem solchen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe eine Antriebsscheibe 2 koaxial zu einer Antriebswelle 1 angeordnet, während eine Abtriebsscheibe 4 an einem Ende einer koaxial zur Antriebswelle 1 angeordneten Abtriebswelle 3 befestigt ist. In einem Gehäuse (das später in Verbindung mit den Fig. 24 bis 26 beschrieben wird), welches das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe enthält, sind Drehzapfen 7 vorgesehen, die um Schwenkwellen 6 schwenkbar sind, die sich bezüglich der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 3 an versetzten Positionen befinden.

Daher ist jeder Drehzapfen 7 an seinen beiden äußeren Stirnflächen mit den Schwenkwellen 6, die zueinander koaxial sind, versehen. Demgemäß schneiden die Schwenkwellen 6 die Mittellinien der Scheiben 2, 4 nicht, sondern verlaufen senkrecht zu diesen Mittellinien. Ferner lagern die Mittelabschnitte der Drehzapfen 7 Endabschnitte von Exzenterwellen 8, derart, daß die Neigungswinkel der Exzenterwellen 8 durch Schwenken der Drehzapfen 7 um die Schwenkwellen 6 eingestellt werden können. Um die auf den Drehzapfen 7 gelagerten Exzenterwellen 8 sind Antriebsrollen 9 drehbar gelagert. Die Antriebsrollen 9 sind zwischen die Antriebsscheibe 2 und die Abtriebsscheibe 4 eingesetzt. Die inneren Oberflächen 2a, 4a der Scheiben 2, 4, die einander zugewandt sind, besitzen konkave Oberflächen, die durch Rotation von Kreisbögen, deren Zentren auf der Schwenkwelle 6 liegen, um die Antriebswelle 1 und um die Abtriebswelle 3 erhalten werden. Die Umfangsflächen 9a der Antriebsrollen 9, die jeweils eine sphärische konvexe Form besitzen, liegen an den inneren Oberflächen 2a, 4a an. Eine Preßvorrichtung 10 des Belastungsnockentyps ist zwischen die Antriebsscheibe 2 und die Antriebswelle 1 in der Weise eingesetzt, daß die Antriebsscheibe 2 durch die Preßvorrichtung 10 elastisch gegen die Abtriebsscheibe 4 gedrückt werden kann. Die Preßvorrichtung 10 enthält eine Nockenplatte 11, die zusammen mit der Antriebswelle 1 gedreht wird, und mehrere (beispielsweise vier) Rollen 13, die durch eine Halterung 12 gehalten werden. Eine Seitenfläche (linke Seitenfläche in den Fig. 22 und 23) der Nockenplatte 11 ist als Nockenoberfläche 14 ausgebildet, die eine Unebenheit oder Welligkeit aufweist, die sich in Umfangsrichtung erstreckt, während eine äußere Oberfläche (rechte Oberfläche in den Fig. 22 und 23) der Antriebsscheibe 2 eine ähnliche Nockenoberfläche 15 besitzt. Die mehreren Rollen 13 sind um Achsen, die sich in bezug auf die Mittellinie der Antriebswelle 1 radial erstrecken, drehbar gelagert.

Wenn im Betrieb des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes mit dem obenbeschriebenen Aufbau die Nockenplatte 11 bei sich drehender Antriebswelle 1 gedreht wird, werden die mehreren Rollen 13 durch die Nockenoberfläche 14 gegen die auf der äußeren Oberfläche der Antriebsscheibe 2 ausgebildete Nockenoberfläche 15 gedrückt. Dadurch wird die Antriebsscheibe 2 gegen die mehreren Antriebsrollen 9 gedrückt, und gleichzeitig wird die Antriebsscheibe 2 aufgrund des Reibeingriffs zwischen dem Paar Nockenoberflächen 14, 15 und den mehreren Rollen 13 gedreht. Die Drehung der Antriebsscheibe 2 wird an die Abtriebsscheibe 4 über die mehreren Antriebsrollen 9 übertragen, wodurch die Abtriebswelle 3, die an der Abtriebsscheibe 4 befestigt ist, gedreht wird.

Wenn das Drehzahlverhältnis (Übersetzungsverhältnis) zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 3 in Richtung einer Untersetzung geändert werden soll, werden die Drehzapfen 7 einschließlich der Exzenterwellen 8 um die Schwenkwellen 6 in vorgegebene Richtungen geschwenkt, so daß die Umfangsfläche 9a der Antriebsrollen 9 an einem Abschnitt der inneren Oberfläche 2a der Antriebsscheibe 2 in der Nähe des Zentrums bzw. an einem Abschnitt der inneren Oberfläche 4a der Abtriebsscheibe 4 in der Nähe ihres äußeren Umfangs anliegen, wie in Fig. 22 gezeigt ist. Wenn andererseits das Drehzahlverhältnis in Richtung einer Übersetzung geändert werden soll, werden die Drehzapfen 7 um die Schwenkwellen 6 in der entgegengesetzten Richtung geschwenkt, wodurch die Exzenterwellen 8 geschwenkt werden, so daß die Umfangsfläche 9a der Antriebswellen 9 an einem Abschnitt der inneren Oberfläche 2a der Antriebsscheibe 2 in der Nähe ihres äußeren Umfangs bzw. an einem Abschnitt der inneren Oberfläche 4a der Abtriebsscheibe 4 in der Nähe des Zentrums anliegen, wie in Fig. 23 gezeigt ist. Falls für die Neigungswinkel der Exzenterwellen 8 ein Zwischenwert zwischen den in den Fig. 22 und 23 gezeigten Werten gewählt wird, kann ein dazwischenliegendes Übersetzungsverhältnis erhalten werden.

Es ist wohlbekannt, daß bei einem tatsächlichen Kraftfahrzeuggetriebe, das durch ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe gebildet ist, hierfür ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe des Doppelkammertyps vorgesehen wird, in dem zwei Gruppen von Antriebsscheiben 2, Abtriebsscheiben 4 und Antriebsrollen 9 vorgesehen sind, die in Kraftübertragungsrichtung parallel angeordnet sind. Die Fig. 24 und 25 zeigen ein Beispiel eines solchen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes des Doppelkammertyps, das aus JP 8-23386-B2 (1996) bekannt ist.

In einem Gehäuse 5 ist eine Antriebswelle 1a drehbar gelagert. Eine zylindrische Übertragungswelle 16 ist koaxial zur Antriebswelle 1a drehbar gelagert, so daß sie sich relativ zur Antriebswelle 1a drehen kann. An den beiden Enden der Übertragungswelle 16 sind über Kugel-Nut-Verbindungen 19, eine erste und eine zweite Antriebsscheibe 17, 18, die einer ersten bzw. einer zweiten äußeren Scheibe entsprechen, gelagert, so daß die Innenflächen 2a dieser Scheiben einander zugewandt sind. Daher sind die erste und zweite Antriebsscheibe 17, 18 im Gehäuse 5 koaxial zueinander und synchron drehbar gelagert.

Eine erste und eine zweite Abtriebsscheibe 20, 21, die einer ersten bzw. einer zweiten inneren Scheibe entsprechen, sind um einen Zwischenabschnitt der Übertragungswelle 16 auf einer Hülse 22 gelagert. An einer äußeren Umfangsfläche eines Zwischenabschnitts der Hülse 22 ist ein Abtriebszahnrad 23 einteilig ausgebildet, wobei die Hülse einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser der Übertragungswelle 16 ist. Die Hülse ist durch eine im Gehäuse 5 vorgesehene Unterstützungswand 24 über ein Paar Lager 25 in der Weise drehbar gelagert, daß die Hülse koaxial zur Übertragungswelle 16 axial fest und drehbar angeordnet ist. Die erste und zweite Abtriebsscheibe 20, 21 sind über Keilnutverbindungen mit beiden Enden der Hülse 22 verbunden, die drehbar um den Zwischenabschnitt der Übertragungswelle 16 angebracht ist, wobei die inneren Oberflächen 4a der Scheiben 20, 21 in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Folglich sind die erste und die zweite Abtriebsscheibe 20, 21 koaxial zu der ersten und der zweiten Antriebsscheibe 17, 18 gelagert und können unabhängig von der ersten und der zweiten Antriebsscheibe 17, 18 gedreht werden, wobei die inneren Oberflächen 4a den entsprechenden inneren Oberflächen 2a der ersten bzw. der zweiten Antriebsscheibe 17, 18 zugewandt sind.

Weiterhin sind an einer Innenwand des Gehäuses 5 beiderseits der ersten und zweiten Abtriebsscheibe 20, 21 zwei Paar Joche 26a, 26b gelagert, zwischen denen die Abtriebsscheiben 20, 21 angeordnet sind. Die Joche 26a, 26b entsprechen ersten und zweiten Unterstützungseinrichtungen, und sind jeweils als rechtwinklige Rahmen ausgebildet, die durch Preßbearbeitung einer Metallplatte wie etwa einer Stahlplatte oder durch Schmieden eines Metallwerkstoffs wie etwa Stahl hergestellt werden. Die Joche 26a, 26b sind an ihren vier Ecken mit kreisförmigen Lagerungslöchern 31 versehen, um erste und zweite Schwenkwellen 29, 30, die an beiden Enden erster und zweiter Drehzapfen 27, 28 (später beschrieben) vorgesehen sind, drehbar zu lagern, ferner sind die Joche 26a, 26b mit kreisförmigen Befestigungslöchern 32 versehen, die in Mittelabschnitten der Joche in Breitenrichtung (Links-Rechts- Richtung in den Fig. 25, 26) an beiden Enden der Übertragungswelle 16 in axialer Richtung (Links-Rechts-Richtung in Fig. 24) ausgebildet sind. Die Jochpaare 26a, 26b, die jeweils die obenbeschriebene Konfiguration aufweisen, sind durch Lagerzapfen 33a, 33b, die an gegenüberliegenden Abschnitten der Innenwand des Gehäuses 5 ausgebildet sind, so gelagert, daß sie geringfügig verschiebbar sind. Die Lagerzapfen 33a, 33b liegen einander gegenüber und sind in einem ersten Hohlraum (erste Kammer) 34 zwischen der inneren Oberfläche 2a der ersten Antriebsscheibe 17 und der inneren Oberfläche 4a der ersten Abtriebsscheibe 20 bzw. in einem zweiten Hohlraum (zweite Kammer) 35 zwischen der inneren Oberfläche 2a der zweiten Antriebsscheibe 18 und der inneren Oberfläche 4a der zweiten Abtriebsscheibe 21 angeordnet. Wenn daher die Joche 26a, 26b durch die Lagerzapfen 33a, 33b gelagert sind, sind die einen Enden der Joche 26a, 26b dem äußeren Umfangsabschnitt des ersten Hohlraums 34 zugewandt, während die anderen Enden dem äußeren Umfangsabschnitt des zweiten Hohlraums 35 zugewandt sind.

Weiterhin sind im ersten Hohlraum 34 an gegenüberliegenden Positionen (bezüglich des Durchmessers) der ersten Antriebsscheibe 17 und der ersten Abtriebsscheibe 20 ein Paar erster Drehzapfen 27 angeordnet, während im zweiten Hohlraum 35 an gegenüberliegenden Positionen bezüglich des Durchmessers der zweiten Antriebsscheibe 18 und der zweiten Abtriebsscheibe 21 ein Paar zweiter Drehzapfen 28 angeordnet ist. Wie in Fig. 27 gezeigt, sind von den einen Enden des Jochpaars 26a, 26b insgesamt vier erste Schwenkwellen 29, die an den beiden Enden der Drehzapfen 27 (zwei in jedem Drehzapfen) koaxial vorgesehen sind, für eine Schwenkbewegung und eine axiale Verschiebung gelagert. Das heißt, daß die ersten Schwenkwellen 29 über Radialnadellager 36 in den Lagerungslöchern 31, die in den einen Enden der Joche 26a, 26b ausgebildet sind, gelagert sind. Jedes der Radialnadellager 36 weist einen Außenlaufring 37 mit einer sphärischen, konvexen äußeren Umfangsfläche und einer zylindrischen inneren Umfangsfläche sowie mehrere Nadeln 38 auf. Daher sind die ersten Schwenkwellen 29 an beiden axialen Seiten an den einen Enden der Joche 26a, 26b so gelagert, daß sie eine umkehrbare Schwenkbewegung und eine umkehrbare axiale Verschiebung ausführen können. Wie in Fig. 26 gezeigt ist, sind in dem zweiten Hohlraum 35 in derselben Weise wie die an den ersten Drehzapfen 27 vorgesehenen ersten Schwenkwellen 29 insgesamt vier zweite Schwenkwellen 30, die an den beiden Enden der zweiten Drehzapfen 28 (ein Paar an jedem Drehzapfen) koaxial vorgesehen sind, gelagert.

Die ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28, die im Gehäuse 5 für Schwenkbewegungen und Verschiebungen in axialer Richtung der ersten und zweiten Schwenkwellen 29, 30 in dieser Weise gelagert sind, sind an ihren Zwischenabschnitten mit kreisförmigen Löchern 39 versehen, wie in den Fig. 27 und 28 gezeigt. Die ersten und zweiten Exzenterwellen 40, 41 sind in diesen kreisförmigen Löchern 39 gelagert. Die ersten und zweiten Exzenterwellen 40, 41 besitzen Lagerungswellenabschnitte 42, die parallel und exzentrisch zu Schwenkwellenabschnitten 43 sind. Die Lagerungswellenabschnitte 42 sind in den kreisförmigen Löchern 39 über Radialnadellager 44 drehbar gelagert. Ferner sind die ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46 um die Schwenkwellenabschnitte 43 über weitere Radialnadellager 47 drehbar gelagert.

Das Paar erster und zweiter Exzenterwellen 40, 41, die für jeden der ersten und zweiten Hohlräume 34, 35 vorgesehen sind, sind in bezug auf die Antriebswelle 1a und die Übertragungswelle 16 für jeden der ersten und zweiten Hohlräume 34, 35 in entgegengesetzten Richtungen angeordnet. Ferner sind die Richtungen, längs derer die Schwenkwellenabschnitte 43 der ersten und zweiten Exzenterwellen 40, 41 in bezug auf die Lagerungswellenabschnitte 42 (exzentrisch) angeordnet sind, in bezug auf die Drehrichtung der ersten und zweiten Antriebs- und Abtriebsscheiben 17, 18, 20, 21 gleich (entgegengesetzte Aufwärts-Abwärts-Richtungen in den Fig. 25 und 26). Ferner sind die Exzentrizitätsrichtungen zur Installationsrichtung der Antriebswelle 1a im wesentlichen senkrecht. Daher sind die ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46 für eine geringfügige Verschiebung in Installationsrichtung der Antriebswelle 1a und der Übertragungswelle 16 (geringfügige axiale Verschiebung) gelagert. Falls die ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46 aufgrund der Änderung des Betrages der elastischen Verformung der Konstruktionsteile, die durch eine Änderung des vom stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe zu übertragenden Drehmoments bedingt ist, zu einer Verschiebung in axialer Richtung der Antriebswelle 1a und der Übertragungswelle 16 (Links-Rechts-Richtung in Fig. 24 und Richtung senkrecht zu den Ebenen der Fig. 25 und 26) neigen, kann eine solche Verschiebung absorbiert werden, ohne daß auf die Konstruktionsteile eine übermäßige Beanspruchung ausgeübt wird.

Weiterhin sind zwischen den äußeren Oberflächen der ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46 und den inneren Oberflächen der Zwischenabschnitte der ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28 in der Reihenfolge von den äußeren Oberflächen der ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46 Axialkugellager 48 und Axiallager 49 wie etwa Gleitlager oder Nadellager vorgesehen. Die Axialkugellager 48 dienen der Abstützung der Axiallast (Schublast), die auf die ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46 wirken, und erlauben die Drehung der ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46. Ferner dienen die Axiallager 49d er Abstützung von Axiallast (Schublasten), die auf die äußeren Laufringe 50 der Axialkugellager 48 wirken, und erlauben Schwenkbewegungen der Schwenkwellenabschnitte 43 und der äußeren Laufringe 50 um die Lagerungswellenabschnitte 42.

Weiterhin sind mit den einen Enden (den unteren Enden in den Fig. 25 und 26) Antriebsstangen 51 der ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28 verbunden, ferner sind an den äußeren Oberflächen der Zwischenabschnitte der Antriebsstangen 51 Antriebskolben 52 befestigt. Die Antriebskolben 52 sind in Antriebszylindern 53 öldicht gleitend angebracht. Die Antriebskolben 52 und die Antriebszylinder 53 bilden Aktuatoren zum Verschieben der ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28 in axialer Richtung der ersten und zweiten Schwenkwellen 29, 30. Als Antwort auf einen Schaltvorgang eines (nicht gezeigten) Steuerventils kann an die Antriebszylinder 53 mit Druck beaufschlagtes Öl gefördert werden.

Zwischen der Antriebswelle 1a und der ersten Antriebsscheibe 17 ist eine Preßvorrichtung 10 des Belastungsnockentyps angeordnet. Die Preßvorrichtung 10 enthält eine Nockenplatte 11, die mit dem Zwischenabschnitt der Antriebswelle 1a über eine Keilnutverbindung verbunden ist, so daß sie zusammen mit der Antriebswelle 1a gedreht, jedoch nicht in axialer Richtung verschoben werden kann, sowie mehrere Rollen 13, die von einer Halterung 12 drehbar gehalten werden. Wenn die Antriebswelle 1a gedreht wird, dient die Preßvorrichtung 10 dazu, die erste Antriebsscheibe 17 zu drehen und sie dabei gegen die zweite Antriebsscheibe 18 zu drücken.

Wenn das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe mit dem obenbeschriebenen Aufbau angetrieben wird, wird die Drehung der Antriebswelle 1a über die Preßvorrichtung 10 an die erste Antriebsscheibe 17 übertragen, so daß die erste und zweite Antriebsscheibe 17, 18 synchron gedreht werden. Die Drehung der ersten und zweiten Antriebsscheibe 17, 18 wird an die erste und zweite Abtriebsscheibe 20, 21 über die Paare erster und zweiter Antriebsrollen 45, 46, die in dem ersten bzw. dem zweiten Hohlraum 34, 35 angeordnet sind, übertragen. Die Drehung der ersten und zweiten Abtriebsscheibe 20, 21 wird durch das Abtriebszahnrad 23 aufgenommen. Wenn das Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle 1a und dem Abtriebszahnrad 23 durch einen Schaltvorgang des Steuerventils geändert wird, werden die Paare Antriebskolben 52, die dem ersten bzw. dem zweiten Hohlraum 34, 35 zugeordnet sind, in entgegengesetzten Richtungen für die Hohlräume 34, 35 um dieselbe Strecke verschoben.

Wenn die Antriebskolben 52 verschoben werden, werden zwei Paare (insgesamt vier) Drehzapfen 27, 28 in entgegengesetzten Richtungen verschoben, so daß beispielsweise die erste und die zweite Antriebsrolle 45, 46 auf der rechten Seite in den Fig. 25 und 26 nach unten verschoben werden (Fig. 25 und 26) und die erste und die zweite Antriebsrolle 45, 46 auf der linken Seite der Fig. 25 und 26 nach oben verschoben werden (Fig. 25 und 26). Dadurch werden die Richtungen der Tangentialkräfte, die auf die Kontaktbereiche zwischen den Umfangsoberflächen 9a der ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46 und auf die inneren Oberflächen 2a, 4a der ersten und der zweiten Antriebsscheibe 17, 18 und auf die erste und die zweite Abtriebsscheibe 20, 21 wirken, geändert. Wenn die Richtungen der Kräfte geändert werden, werden die ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28 in entgegengesetzten Richtungen um die ersten und zweiten Schwenkwellen 29, 30, die durch die Joche 26a, 26b gelagert sind, geschwenkt. Dadurch werden die Kontaktbereiche zwischen den Umfangsflächen 9a der ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46 und den inneren Oberflächen 2a, 4a der Scheiben 17, 18, 20, 21 wie in den Fig. 22 und 23 gezeigt geändert, wodurch das Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangswelle 1a und dem Abtriebszahnrad 23 geändert wird.

In der in den Fig. 24 bis 26 gezeigten herkömmlichen Anordnung sind die ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28 im Gehäuse durch die Lagerzapfen 33a, 33b und die Joche 26a, 26b gelagert. Da somit die Anzahl der Teile hoch ist, sind nicht nur die Herstellung, die Kontrolle und die Montage der Teile schwierig, sondern das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe besitzt in Aufwärts-Abwärts- Richtung in den Fig. 24 bis 26 eine große Höhe, so daß das Getriebe kaum eine kompakte Größe und ein geringes Gewicht erhalten kann. Falls hingegen das Getriebe kompakt und mit geringem Gewicht ausgebildet werden soll, um die Installation des Getriebes in einem begrenzten Raum zu ermöglichen, wird die Festigkeit der Teile verringert, wodurch die Lebensdauer verschlechtert wird.

Aus JP 10-274300-A (1998) ist eine Anordnung bekannt, in der die Schwenkwellen, die an beiden Enden der Drehzapfen des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes vorgesehen sind, durch Unterstützungselemente gelagert sind, die direkt an einer inneren Oberfläche eines Gehäuses befestigt sind. Da in dieser Anordnung die Anzahl der Teile reduziert ist, kann das Getriebe kompakt und mit geringem Gewicht ausgebildet werden. Bei dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe, das in diesem Dokument offenbart ist, sind jedoch die Unterstützungselemente zum Lagern der an den beiden Enden der Drehzapfen vorgesehenen Schwenkwellen unabhängig voneinander für jeden Drehzapfen vorgesehen.

Daher wirken in der Anordnung, die in JP 10-274300-A offenbart ist, Lasten, die auf die Drehzapfen wirken, wenn das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe angetrieben wird, direkt auf das Gehäuse. Das heißt, daß bei angetriebenem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe aufgrund des auf die Kontaktbereiche zwischen den inneren Oberflächen der Antriebs- und Abtriebsscheiben und der Umfangsoberflächen der Antriebsrollen wirkenden hohen Drucks die Antriebsrollen großen Schublasten (Axiallasten) unterliegen. Diese Schublasten wirken auf die Unterstützungsabschnitte für die an den beiden Enden der Drehzapfen vorgesehenen Schwenkwellen über diese Drehzapfen. In der in dem obenerwähnten Dokument offenbarten Anordnung wirken die auf die Schwenkwellen wirkenden großen Lasten unverändert auf das Gehäuse. Da in vielen Fällen das Gehäuse des Getriebes aus einer leichten Legierung wie etwa einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, um das Gewicht zu reduzieren, ist es, um eine Verschiebung der Schwenkwellen zu verhindern und eine ausreichende Lebensdauer des Gehäuses unabhängig von den großen Lasten sicherzustellen, notwendig, die Wanddicke des Gehäuses zu erhöhen. Dadurch kann das Getriebe nur schwer kompakt und mit geringem Gewicht ausgebildet werden.

Wenn ferner das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe angetrieben wird, werden die Drehzapfen aufgrund der von den Antriebsrollen auf sie wirkenden großen Lasten elastisch verformt, so daß die inneren Oberflächen konkav werden. Dadurch geht die Parallelität zwischen den Mittelachsen der Schwenkwellen, die an den Enden der Drehzapfen vorgesehen sind, und den Mittelachsen der kreisförmigen Löcher, die in den an den inneren Oberflächen des Gehäuses befestigten Unterstützungselementen ausgebildet sind, mehr oder weniger verloren. In der in dem obenerwähnten Dokument offenbarten Anordnung wird nicht berücksichtigt, daß die Drehzapfen gleichmäßig verschoben werden können, ohne daß irgendwelche Teile beschädigt werden, selbst wenn ein solcher Zustand vorliegt.

Ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe der eingangs genannten Art ist aus der JP 63-203956 A bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Da in dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe die Unterstützungseinrichtung direkt an der inneren Oberfläche des Gehäuses gelagert und an dieser befestigt sind, kann die Anzahl der Teile verringert werden. Dadurch wird die Herstellung, die Kontrolle und die Zusammenfügung der Teile erleichtert und die Bauhöhe des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes wird verringert, so daß das Getriebe unter Beibehaltung der Lebensdauer kompakte Abmessungen und ein geringes Gewicht besitzt.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführung, die einer Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 24 entspricht,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht, die den rechten Abschnitt von Fig. 1 zeigt;

Fig. 4 eine Ansicht, die einem Abschnitt C in Fig. 1 entspricht und den Zustand zeigt, in dem die Montage erfolgt;

Fig. 5 eine Ansicht, die einem Abschnitt C in Fig. 1 entspricht und den Zustand zeigt, in dem die Montage abgeschlossen ist;

Fig. 6 eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Kräfte auf Joche wirken, die ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe des Doppelkammertyps bilden, wobei die Betrachtung von oben in Fig. 1 erfolgt;

Fig. 7 eine Teilschnittansicht, die einem rechten oberen Abschnitt von Fig. 1 entspricht und in vergrößertem Maßstab den Zustand eines während des Betriebs verformten Drehzapfens zeigt;

Fig. 8A, B Ansichten ähnlich derjenigen von Fig. 6, die einen Zustand zeigen, in dem Kräfte auf Joche wirken, die ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe des Einkammertyps bilden;

Fig. 9 eine Schnittansicht, die einer Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 24 entspricht und eine zweite Ausführung zeigt;

Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts D in Fig. 9, wobei ein Bereich oberhalb einer Linie a eine Schnittansicht längs der Linie E-O-F in Fig. 11 zeigt und ein Bereich unterhalb der Linie a eine Schnittansicht längs der Linie E-O-G in Fig. 11 zeigt;

Fig. 11 eine Ansicht von oben in Fig. 10 bei weggelassenem Gehäuse;

Fig. 12 eine Ansicht ähnlich Fig. 3, die jedoch eine dritte Ausführung zeigt;

Fig. 13 eine Schnittansicht, die einer Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 24 entspricht und eine fünfte Ausführung zeigt;

Fig. 14 eine vergrößerte Ansicht ist, die einen Abschnitt J in Fig. 13 zeigt;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines Aufnahmeteils;

Fig. 16 eine Ansicht von unten in Fig. 13, die eine Vorrichtung zum Synchronisieren der axialen Verschiebungsbewegungen von Antriebsstangen zeigt;

Fig. 17 eine Ansicht aus der in Fig. 13 durch den Pfeil K gezeigten Richtung;

Fig. 18 eine Ansicht von unten in Fig. 13, die eine Zahnradübertragungsvorrichtung zeigt;

Fig. 19 eine Draufsicht eines stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes zur Erläuterung eines gemessenen Abschnitts in einem Test, der ausgeführt wird, um eine Wirkung der technischen Lehre zu bestätigen;

Fig. 20A, B Graphen, die Verschiebungszustände von Drehzapfen zeigen, die das bevorzugte, stufenlos verstellbare Toroidgetriebe bilden;

Fig. 21A, B Graphen, die Verschiebungszustände von Drehzapfen zeigen, die ein herkömmliches stufenlos verstellbares Toroidgetriebe bilden;

Fig. 22 eine Seitenansicht des grundlegenden Aufbaus eines herkömmlichen stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes im Zustand mit maximaler Untersetzung;

Fig. 23 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 22 in einem Zustand mit maximaler Übersetzung;

Fig. 24 eine Schnittansicht eines Beispiels einer herkömmlichen konkreten Konstruktion;

Fig. 25 eine Schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 24;

Fig. 26 eine Schnittansicht längs der Linie H-H in Fig. 24;

Fig. 27 eine Schnittansicht eines ersten Beispiels einer herkömmlichen Synchronisationsvorrichtung, die ein Seil verwendet; und

Fig. 28 eine Schnittansicht eines zweiten Beispiels einer herkömmlichen Synchronisationsvorrichtung, die ein Seil verwendet.

Erste Ausführung

Die Fig. 1 bis 7 zeigen eine erste Ausführung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes. Diese Ausführung enthält eine Konstruktion von Teilen zum Unterstützen erster Schwenkwellen 29, die an beiden Enden erster Drehzapfen 27 vorgesehen sind, an einem Gehäuse 5 sowie eine Konstruktion zum genauen Synchronisieren der Neigungswinkel der Drehzapfen 27. Da der übrige Aufbau und die Funktionen die gleichen wie in dem in den Fig. 24 bis 26 gezeigten herkömmlichen Getriebe sind, wird deren Veranschaulichung und Erläuterung weggelassen oder lediglich kurz erwähnt, während der Schwerpunkt der Erläuterung auf die erstgenannten Konstruktionsmerkmale gelegt wird. Weiterhin sind auch die zweiten Schwenkwellen 30 (Fig. 26), die an beiden Enden zweiter Drehzapfen 28 vorgesehen sind, am Gehäuse 5 gelagert und sind die Neigungswinkel der zweiten Drehzapfen 28 durch dieselbe Konstruktion wie jene mit Bezug auf die ersten Schwenkwellen 29 synchronisiert. In der folgenden Erläuterung werden in der Regel nur die ersten Drehzapfen 27 beschrieben, mit Ausnahmen von Fällen, in denen die zweiten Drehzapfen 28 und die zugeordneten Teile erläutert werden müssen.

Ein Paar Joche 54, 55, die erste und zweite Unterstützungseinrichtungen bilden, sind parallel zueinander angeordnet und direkt an gegenüberliegenden Abschnitten des Gehäuses 5 befestigt. Die Positionsgenauigkeit der Joche 54, 55 in Bezug auf das Gehäuse 5 wird durch Paßstifte, die von dem Joch oder dem Gehäuse vorstehen, und Passlöchern, die entsprechend in dem Gehäuse oder dem Joch ausgebildet sind, genau eingestellt. An vier Ecken der Joche 54, 55 sind an Eingriffpositionen kreisförmige Lagerungslöcher 31 ausgebildet. In den Lagerungslöchern 31, die in den Eckabschnitten der Joche 54, 55 gebildet sind, sind die ersten Schwenkwellen 29 über Kugel-Nut-Verbindungen 56 und radiale Nadellager 57 für eine axiale Verschiebung und eine Schwenkbewegung gelagert.

Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufring 58, der Kugel-Nut-Verbindungen 56 bilden, sind in die Lagerungslöcher 31 so eingepaßt, daß die äußeren Laufringe geringfügig geschwenkt werden können und die axiale Verschiebung der Laufringe begrenzt ist. Hierzu sind die Lagerungslöcher 31 mit Abschnitten 59 mit kleinem Durchmesser versehen, deren vordere Durchmesser kleiner als die hinteren Durchmesser sind. Die Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufringe 58 der Kugel-Nut-Verbindungen 56 sind in die Abschnitte 59 mit kleinerem Durchmesser eingepaßt. Die äußeren Umfangsflächen der Zwischenabschnitte der Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufringe 58 sind mit teilsphärischen konvexen Oberflächen 60 ausgebildet. Der Krümmungsradius jeder konvexen Oberfläche 60 ist im wesentlichen gleich dem halben Innendurchmesser jedes Lagerungsloches 31.

In den äußeren Umfangsflächen an einem der axialen Enden jeder der Kugel- Nut-Verbindungs-Außenlaufringe 58 sind nach außen gerichtete Umfangsflansche 61 ausgebildet, während an den äußeren Umfangsflächen der anderen axialen Enden der Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufringe 58 Umfangsverriegelungsnuten 62 ausgebildet sind. Diese Kugel-Nut-Verbindungs- Außenlaufringe 58 sind in der Weise zusammengefügt, daß die Flansche 61 zu den Rückseiten der Lagerungslöcher 31 gerichtet sind und die Abschnitte 59 mit kleinerem Durchmesser zwischen den Flanschen 61 und Anschlagringen 63, die in den Verriegelungsnuten 62 verriegelt sind, angeordnet sind. Dabei wird ein Abstand zwischen jedem Flansch 61 und dem entsprechenden Anschlagring 63 so gewählt, daß er größer als die axiale Länge des entsprechenden Abschnitts 59 mit kleinerem Durchmesser ist. Folglich sind die Kugel-Nut-Verbindungs- Außenlaufringe 58 in den Lagerungslöchern 31 so gelagert, daß sie eine geringfügige Schwenkbewegung ausführen können.

Eine Mehrzahl von Innenlaufring-Kugelnuten 66, die sich in axialer Richtung erstrecken (Auf-Ab-Richtung in Fig. 1 und in den Fig. 3 bis 5) sind an Kugel-Nut- Verbindungs-Innenlaufringen 65 (die auch als äußere Laufringe der Radial- Nadellager 57 dienen) ausgebildet. Die Kugel-Nut-Verbindungs-Innenlaufringe 65 sind radial innerhalb der Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufringe 58 und koaxial zu den Radial-Nadellagern 57 angeordnet. An Innen-Umfangsflächen der Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufringe 58 sind Außenlaufring-Kugelnuten 64 ausgebildet, die sich in axialer Richtung und den Innenlaufring-Kugelnuten 66 gegenüberliegen. Zwischen den jeweiligen Innenlaufring-Kugelnuten 66 und den jeweiligen Außenlaufring-Kugelnuten 64 sind mehrere Kugeln 67 angeordnet, wodurch die Kugel-Nut-Verbindungen geschaffen werden.

An inneren Umfangsflächen der Kugel-Nut-Verbindungs-Innenlaufringe 65 sind zylindrische Außenlaufbahnen 68 für die Radial-Nadellager 57 vorgesehen. Zwischen den jeweiligen Außenlaufbahnen 68 und entsprechenden zylindrischen Innenlaufbahnen 69, die an äußeren Umfangsflächen der ersten Schwenkwellen 29 ausgebildet sind, die ihrerseits an den beiden Enden der ersten Drehzapfen 27 vorgesehen sind, sind mehrere Nadeln 70 angeordnet, wodurch die Radial- Nadellager 57 gebildet werden. An den Endabschnitten der ersten Schwenkwellen 29, die mit den Antriebsstangen 51 (untere Stirnseite in den Fig. 1 und 3) verbunden sind, sind Ritzel 72, die eine Zahnradübertragungsvorrichtung 71 bilden, (die später beschrieben wird), befestigt. Andererseits ist an den Endabschnitten der ersten Schwenkwelle 29 an der den Antriebsstangen 51 gegenüberliegenden Seite (obere Stirnseite in den Fig. 1 und 3) eine kreisförmige Niederhalteplatte 73 befestigt, indem eine Gewindestange 74, die jeweils an Mittelabschnitten der Niederhalteplatten vorgesehen ist, in jeweils eine Gewindebohrung 75 geschraubt ist, die jeweils in den Mittelabschnitten der ersten Schwenkwellen 29 ausgebildet ist. Diese Ritzel 72 und Niederhalteplatten 73 dienen dazu, eine axiale Verschiebungsbewegung der Kugel-Nut-Verbindungs-Innenlaufringe 65 und ein Herausfallen der Kugeln 67 zu verhindern. Das Herausfallen der Kugeln 67 in entgegengesetzter Richtung wird durch Anschlagringe 85 verhindert, die an der äußeren Umfangsfläche des jeweils anderen Endes (Enden in der Nähe der axialen Mittelabschnitte der ersten Drehzapfen 27) der Kugel-Nut-Verbindungs- Innenlaufringe 65 verriegelt sind, verhindert.

In dieser Ausführung werden die Kugel-Nut-Verbindung 56 und das Radial- Nadellager 57 folgendermaßen zusammengefügt. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird das den Kugel-Nut-Verbindungs-Innenlaufringen 65 enthaltende Radial-Nadellager 57 zunächst an der am anderen Ende der ersten Drehzapfen 27 vorgesehenen ersten Schwenkwelle 29 angebracht und mittels einer Unterlegscheibe 76 und eines Anschlagrings 77 am Herabfallen gehindert. Ferner wird die Kugel-Nut- Verbindungs-Außenlaufbahn 58, wie in Fig. 4 gezeigt, in dem im Joch 54 gebildeten Lagerungsloch 31 im Voraus angebracht. In diesem Zustand werden die mehreren Kugeln 67, welche die Kugel-Nut-Verbindung 56 ergeben, zwischen die Innenlaufring-Kugelnuten 66, die in der äußeren Umfangsfläche des Kugel-Nut-Verbindungs-Innenlaufrings 65 ausgebildet ist, und die entsprechenden Außenlaufring Kugelnuten 64, die in der inneren Umfangsfläche des Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufrings 58 ausgebildet sind, durch die in einem Abschnitt des Gehäuses 5 ausgebildete Bohrung 86, die auf das Lagerungsloch 31 ausgerichtet ist, eingesetzt. Nach dem Einsetzen wird, wie in Fig. 5 gezeigt, die Niederhalteplatte 73 angebracht, woraufhin die Durchgangsbohrung 86 durch eine Deckelplatte 87 verschlossen wird.

In dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe, das einen Aufbau gemäß der gezeigten Ausführung aufweist, besitzen die Joche 54, 55 aufgrund der Tatsache, daß sie nicht verschoben werden, keine Funktionen zum Abstimmen der Neigungswinkel des Paars gegenüberliegender erster Antriebsrollen 45 aufeinander. Das heißt, obwohl diese Neigungswinkel um axiale Verschiebungsbeträge der Antriebsstangen 51 eingestellt werden, die durch Zuführen oder Abführen von mit Druck beaufschlagtem Öl an die Antriebszylinder 53 bzw. von diesen gesteuert werden, ist es schwierig, die Neigungswinkel des Paars erster Antriebsrollen 45 um solche axiale Verschiebungsbeträge exakt in Übereinstimmung zu bringen. Daher sind in den herkömmlichen Anordnungen die Neigungswinkel des Paars erster Antriebsrollen 45 dadurch genau in Übereinstimmung gebracht worden, daß eine Verschiebung der Joche 26a zugelassen wird und daß die ersten Antriebsrollen 45 schwimmend gelagert sind. In dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe der Ausführungen können jedoch die Neigungswinkel des Paars erster Antriebsrollen 45 durch die Verschiebung der Joche 54, 55 nicht in Übereinstimmung gebracht werden.

Daher sind in der gezeigten Ausführung die beiden gegenüberliegenden ersten Drehzapfen 27 über die Zahnradübertragungsvorrichtung 71 miteinander verbunden, so daß die beiden ersten Antriebsrollen 45, die durch die ersten Drehzapfen 27 gelagert sind, miteinander genau in Übereinstimmung gebracht werden können. Um die Zahnradübertragungsvorrichtung 71 zu installieren, ist eines der Joche (das untere (55) in den Fig. 1 bis 3) mit einem ausgesparten Abschnitt 78 versehen. In einem Zustand, in dem das Joch 55 und ein Zylindergehäuse 79 miteinander überlappen, ist zwischen diesen Elementen 55, 79 ein die Zahnradübertragungsvorrichtung 71 enthaltender Raum 80 definiert. Die Zahnradübertragungsvorrichtung 71, der in diesem Raum 80 enthalten ist, enthält ein Paar Ritzel 72 mit derselben Konfiguration und mit derselben Anzahl von Zähnen sowie eine Zahnstange 81 mit gezahnten Abschnitten, die an den beiden Endabschnitten vorgesehen sind und die gleiche Teilung aufweisen. Die Ritzel 72 sind an nicht zylindrischen Abschnitten, die an den oberen Enden der ersten Schwenkwellen 29 ausgebildet sind, die an den Enden der ersten Drehzapfen 27 vorgesehen sind, angebracht und befestigt. Daher werden die ersten Drehzapfen 27 synchron mit den Ritzeln 72 gedreht. Wenn das Drehzahlverhältnis geändert wird, werden die ersten Drehzapfen 27 in axialer Richtung der ersten Schwenkwelle 29 verschoben. Daher ist ein geringes Spiel (einer Größe, die hinsichtlich der Übereinstimmung der Neigungswinkel keinerlei Problem erzeugt) in den Eingriffbereichen zwischen den Ritzeln 72 und der Zahnstange 81 vorgesehen, das eine relative Verschiebung zwischen den Ritzeln 72 und der Zahnstange 81 zuläßt.

Die Zahnstange 81 kann nur in der axialen Richtung (Richtung senkrecht zu den Ebenen der Fig. 1 und 3) der Antriebswelle 1a verschoben werden und ist im Raum 80 gelagert. Hierzu ist in der gezeigten Ausführung die Zahnstange 81 durch Translationswälzlager (lineare Lager) 82 für eine parallele Verschiebungsbewegung in bezug auf das Joch 55 gelagert. Das heißt, daß in einem Abschnitt (gegenüber der Zahnstange 81) einer unteren Oberfläche des Jochs 55, das an der inneren Oberfläche des Gehäuses 5 befestigt ist, ausgesparte Führungsabschnitte 83 ausgebildet sind, die sich in Verschiebungsrichtung der Zahnstange 81 erstrecken.

Ferner sind an Abschnitten eines Zwischenteils der Zahnstange 81 (die auf die ausgesparten Führungsabschnitte 83 ausgerichtet sind) Führungsflansche 84 ausgebildet. Die Dicke jedes Führungsflansches 84 wird so gewählt, daß sie kleiner als die Breite jedes ausgesparten Führungsabschnitts 83 ist, so daß die Führungsflansche 84 in die ausgesparten Führungsabschnitte 83 locker eingesetzt sind. Die Wälzlager 82 sind zwischen jeweiligen Oberflächen der Flansche 84 und jeweiligen inneren Oberflächen der ausgesparten Führungsabschnitte 83 angeordnet. Diese Wälzlager 82 sind an Positionen angeordnet, an denen sie die Flansche 84, die an der Zahnstange 81 vorgesehen sind, von beiden Seiten sandwichartig aufnehmen (oder im Gegensatz zu der Darstellung an Positionen, an denen die Flansche 84 die Wälzlager 82 von beiden Seiten sandwichartig aufnehmen).

Somit kann die Zahnstange 81 in bezug auf das Joch 55 mit einer geringen Kraft ohne Neigung zu den ausgesparten Führungsabschnitten 83 gleichmäßig bewegt werden. Falls eine Kraft senkrecht zu der Verschiebungsrichtung auf die Zahnstange 81 wirkt, nimmt irgendeines der beiden Wälzlager 82 der Zahnstange 81 diese Kraft auf, wodurch die gleichmäßige Verschiebung der Zahnstange 81 ermöglicht wird.

Die Ritzel 72 und die Zahnstange 81, die in dieser Weise gelagert ist, werden so zusammengefügt, daß die an den äußeren Umfangskanten der Ritzel 72 ausgebildeten Zähne mit den an beiden Endabschnitten der Zahnstange 81 ausgebildeten gezahnten Abschnitten in Eingriff sind, wodurch die Zahnradübertragungsvorrichtung gebildet wird. Die Zahnradübertragungsvorrichtung 71 dient einer Minimierung des Spiels und einer Erhöhung der Wälzkreisdurchmesser der Ritzel 72 in gewissem Umfang (innerhalb eines Bereichs, der eine Störung mit anderen Elementen verhindern kann). Daher können die Neigungswinkel der ersten Drehzapfen 27, an denen die Ritzel 72 befestigt sind, mit den Neigungswinkeln der ersten Antriebsrollen 45, die von den ersten Drehzapfen 27 gelagert sind, exakt in Übereinstimmung gebracht werden. Obwohl nicht gezeigt, ist zwischen den ersten Drehzapfen 27 und den zweiten Drehzapfen 28 (Fig. 26) eine weitere Zahnradübertragungsvorrichtung mit dem gleichen Aufbau wie die Vorrichtung 71 vorgesehen, um die Neigungswinkel der ersten Drehzapfen 27 mit den Neigungswinkeln der zweiten Drehzapfen 28 in Übereinstimmung zu bringen.

Wie oben erwähnt worden ist, sind in dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe gemäß der Ausführung die Joche 54, 55, die erste und zweite Unterstützungseinrichtungen bilden, von einer inneren Oberfläche des Gehäuses 5 direkt gelagert und an dieser befestigt. Somit können die Zapfen 33a, 33b (Fig. 24 bis 26), die in der obenerwähnten herkömmlichen Anordnung erforderlich sind, weggelassen werden, so daß die Anzahl der Teile verringert ist und somit die Herstellung, die Steuerung und die Zusammenfügung der Teile erleichtert werden und außerdem die Höhe des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes verringert wird, so daß das Getriebe unter Beibehaltung einer Lebensdauer kompakte Abmessungen und ein geringes Gewicht aufweist.

Gemäß der Ausführung unterstützen die Joche 54, 55 an ihren vier Ecken die ersten und zweiten Schwenkwellen 29, 30, die an den Enden insgesamt vier Drehzapfen 27, 28 (zwei erste Drehzapfen 27 und zwei zweite Drehzapfen 28) vorgesehen sind. Somit können sämtliche Kräfte, die auf die ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28 wirken, in den Jochen 54, 55 aufgenommen werden. Dies wird nun mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben. Wie oben erwähnt worden ist, wirken auf die ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28 längs der durch die Pfeile (α) in Fig. 6 gezeigten Richtungen große Schublasten auf die ersten und zweiten Antriebsrollen 45, 46, wenn das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe angetrieben wird. Jede Schublast kann in eine durch den Pfeil (β) in Fig. 6 gezeigte Kraftkomponente, die in der diametralen Richtung der ersten und zweiten Hohlräume 34 oder 35 wirkt (Fig. 1), und in eine Kraftkomponente, die durch den Pfeil (γ) in Fig. 6 gezeigt ist und in Axialrichtung der Antriebswelle 1a wirkt, zerlegt werden.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, welche die Richtungen der Kräfte zeigt, besitzen die Kraftkomponenten (β) in diametraler Richtung der ersten und zweiten Hohlräume 34, 35 an den im selben Hohlraum angeordneten ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28 die gleiche Größe und entgegengesetzte Richtungen. Ferner besitzen die Kraftkomponenten (γ) in axialer Richtung der Antriebswelle 1a an den ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28, die in benachbarten Hohlräumen angeordnet sind, die gleiche Größe und entgegengesetzte Richtungen. Daher werden sämtliche Kräfte, die auf die ersten und zweiten Drehzapfen 27, 28 wirken, in den Jochen 54, 55 aufgenommen, mit dem Ergebnis, daß diese Kräfte nicht auf das Gehäuse 5 wirken, das die Joche 54, 55 lagert. Da somit das Gehäuse 5 keiner großen Last unterliegt, kann eine Verschiebung der Unterstützungsabschnitte der ersten und zweiten Schwenkwellen 29, 30 selbst dann verhindert werden, wenn die Wanddicke des Gehäuses 5 nicht stark erhöht wird, wobei die Lebensdauer des Gehäuses 5 nicht verschlechtert wird.

Da ferner die Kugel-Nut-Verbindungen 56 und die radialen Nadellager 57 zwischen den ersten Schwenkwellen 29 und den Jochen 54, 55 angeordnet sind, können die ersten Drehzapfen 27 gleichmäßig und korrekt in bezug auf die Joche 54, 55 verschoben werden. Das heißt, daß, wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, während der Drehzahlverhältnisänderung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes die ersten Drehzapfen 27 in axialer Richtung der ersten Schwenkwelle 29 verschoben werden, mit dem Ergebnis, daß die ersten Drehzapfen um die ersten Schwenkwellen 29 schwenkend verschoben werden. In der gezeigten Ausführung wird von diesen Verschiebungen die axiale Verschiebung durch die Kugel-Nut-Verbindung 56 gleichmäßig ausgeführt, ferner wird die Schwenkverschiebung durch das Radial-Nadellager 57 gleichmäßig ausgeführt, mit dem Ergebnis, daß die Drehzahlverhältnisänderung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes auf der Grundlage dieser Verschiebungen schnell und korrekt ausgeführt werden kann.

Da ferner die äußeren Umfangsflächen der Kugel-Nut-Verbindungs- Außenlaufringe 58 als halbsphärische konvexe Oberflächen 60 gebildet sind, kann unabhängig von der elastischen Verformung der ersten Drehzapfen 27 verhindert werden, daß auf die Kontaktbereiche zwischen den Wälzoberflächen der Nadeln 70, welche die Radial-Nadellager 57 bilden, und der Außenlaufbahn 68 und der Innenlaufbahnspur 69 eine Kantenlast wirkt. Das heißt, wenn das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe angetrieben wird, wirken die großen Schublasten auf die ersten Antriebsrollen 45, wobei die ersten Drehzapfen 27 aufgrund dieser Schublasten elastisch verformt werden, so daß die gegenüberliegenden inneren Oberflächen konkav werden, wie in Fig. 7 in vergrößertem Maßstab gezeigt ist. Aufgrund dieser elastischen Verformung weichen die Mittelachsen der ersten Schwenkwellen 29 leicht von den Mittelachsen der Lagerungslöcher 31 ab. Um dieses Problem zu beseitigen, werden die Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufringe 58 in den Lagerungslöchern 31 schwenkbar verschoben. Die Mittelachsen der Kugel-Nut-Verbindungs- Außenlaufringe 58 und die Mittelachsen der Kugel-Nut-Verbindungs- Innenlaufringe 65 (die außerdem als Außenlaufringe der Radial-Nadellager 57 wirken), die innerhalb der Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufringe angeordnet sind, werden aufeinander ausgerichtet gehalten. In der Anordnung gemäß der gezeigten Ausführung wird in dieser Weise eine Fehlausrichtung zwischen den Mittelachsen der ersten Schwenkwelle 29 und den Mittelachsen der Lagerungslöcher 31 kompensiert, so daß die Ausübung der Kantenlasten verhindert wird.

Da in der gezeigten Ausführung die Neigungswinkel der ersten Antriebsrollen 45 durch die Zahnradübertragungsvorrichtung 71 in Übereinstimmung gebracht werden, kann verhindert werden, daß an den Kontaktbereichen zwischen den Umfangsflächen 9a der ersten Antriebsrollen 45 und den inneren Oberflächen 2a, 4a der Scheiben 17, 20 ein großer Schlupf auftritt, so daß ein guter Wirkungsgrad des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes gewährleistet ist. Obwohl die Zahnradübertragungsvorrichtung 71 bewirkt, daß die Neigungswinkel der ersten Antriebsrollen 45 exakt miteinander übereinstimmen und daß die Neigungswinkel der ersten Antriebsrollen 45 und die Neigungswinkel der zweiten Antriebsrollen 46 (Fig. 26) übereinstimmen, ist bei der Ausführung eine Synchronisationsvorrichtung, welche die Neigungswinkel der ersten Antriebsrollen 45 und die Neigungswinkel der zweiten Antriebsrollen 46 in Übereinstimmung bringt, nicht auf die gezeigte Zahnradübertragungsvorrichtung 71 eingeschränkt. Eine Synchronisationsvorrichtung des Seiltyps, die im Stand der Technik wohlbekannt und in den Fig. 27 und 28 gezeigt ist, kann ebenfalls verwendet werden.

Bei einem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe des Doppelkammertyps gemäß der Ausführung werden Lasten, die auf die Joche wirken, in den Jochen im wesentlichen aufgenommen und es kann verhindert werden, daß eine große Last auf das die Joche lagernde Gehäuse wirkt. Wie jedoch in den Fig. 22 und 23 gezeigt ist, kann selbst bei einem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe des Einzelkammertyps, in dem eine einzige Antriebsscheibe 2 und eine einzige Abtriebsscheibe 4 vorgesehen sind, in gewissem Maß eine Wirkung erwartet werden. Wenn jedoch die technische Lehre auf das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe des Einzelkammertyps wie in den Fig. 8A und 8B gezeigt angewendet wird, kann in Abhängigkeit vom Antriebszustand ein Teil der auf die Drehzapfen 7 von den Antriebsrollen 9 wirkenden Lasten auf das Gehäuse wirken, an dem das Joch 88 befestigt ist.

Wenn somit die Drehzahl der Antriebsscheibe 2 mit der Drehzahl der Abtriebsscheibe 4 übereinstimmt (Drehzahlverhältnis = 1), wie in Fig. 8A gezeigt ist, wirken Lasten der gleichen Größe und mit entgegengesetzten Richtungen auf die Drehzapfen 7. Daher werden die auf die Drehzapfen 7 wirkenden Lasten im Joch 88 im wesentlichen aufgenommen, mit dem Ergebnis, daß auf das das Joch 88 lagernde Gehäuse keinerlei Last wirkt. Wenn andererseits die Drehzahl der Antriebsscheibe 2 von der Drehzahl der Abtriebsscheibe 4 verschieden ist (Drehzahlverhältnis + 1), wie in Fig. 8B gezeigt ist, von den auf die Drehzapfen 7 wirkenden Lasten eine in axialer Richtung der Antriebsscheibe 2 und der Abtriebsscheibe 4 wirkende Lastkomponente nicht kompensiert werden, so daß diese Lastkomponente auf das Gehäuse wirkt. Da die auf das Gehäuse wirkende Lastkomponente kleiner als die auf die Drehzapfen 7 wirkenden Lasten sind, entsteht dann, wenn das Joch 88 am Gehäuse an mehreren Stellen befestigt ist, wie aus JP 10-274300-A bekannt ist, im Gegensatz zu der Anordnung, in der die auf die Drehzapfen wirkenden Lasten unverändert an das Gehäuse übertragen werden, in bezug auf die Verhinderung der Verformung des Gehäuses und der Sicherstellung der Lebensdauer des Gehäuses kein praktisches Problem.

Zweite Ausführung

Die Fig. 9 bis 11 zeigen eine zweite Ausführung. Die zweite Ausführung unterscheidet sich von der ersten Ausführung hinsichtlich der Anordnung der Lagerung der ersten Schwenkwellen 29 entfernt von den Antriebsstangen 51 (von den an den beiden Enden der ersten Drehzapfen 27 vorgesehenen ersten Schwenkwellen 29) am Gehäuse 5. Das heißt, daß in der zweiten Ausführung dann, wenn die Kugel-Nut-Verbindungen 56 zur Lagerung der ersten Schwenkwellen 29 entfernt von den Antriebsstangen 51 am Joch 54 zusammengefügt werden, die in der ersten Ausführung verwendete Durchgangsbohrung 86 (Fig. 4 und 5) weggelassen wird und die Deckelplatte 87 (Fig. 5) zum Verschließen der Durchgangsbohrung 86 ebenfalls weggelassen wird, wodurch die Kosten verringert werden und die Festigkeit des Gehäuses 5 verbessert wird.

Hierzu sind in der zweiten Ausführung Kerben 89, die in radialer Richtung des Lagerungslochs 31 ausgespart sind, an gegenüberliegenden Positionen (zwei Positionen) bezüglich des Durchmessers des Lagerungslochs 31 des Jochs 54 an dem Abschnitt 59 mit kleinerem Durchmesser ausgebildet. Ferner sind Vorsprünge 90, die durch die Kerben 89 verlaufen können, an gegenüberliegenden Positionen (zwei Positionen) der äußeren Umfangsfläche des zugeordneten Endes (oberes Ende in den Fig. 9 und 10) des Kugel-Nut- Verbindungs-Außenlaufrings 58 ausgebildet. In einem mittigen Abschnitt einer äußeren Umfangskante eines der Vorsprünge 90 (Vorsprung auf der rechten Seite in Fig. 10 und rechts und oben in Fig. 11) ist eine Verriegelungskerbe 91 ausgebildet. Im Abschnitt 59 mit kleinerem Durchmesser im Joch 54 ist eine Gewindebohrung 92 in einem Abschnitt, der auf die Verriegelungskerbe 91 ausgerichtet ist, zwischen den Kerben 89 ausgebildet, ferner ist mit der Verriegelungskerbe 91 ein Endabschnitt einer in die Gewindebohrung 92 geschraubten Stellschraube 93 in Eingriff.

Der Aufbau der obenbeschriebenen und gezeigten Ausführung wird folgendermaßen montiert. Das Radial-Nadellager 57 und die Kugel-Nut- Verbindung 56 werden vorher an dem Ende der ersten Schwenkwelle 29 befestigt. Ein Herausfallen der mehreren Kugeln 67, die die Kugel-Nut- Verbindung 56 bilden, wird durch den Anschlagring verhindert, der an der inneren Umfangsfläche des Endes des Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufrings 58 oder der äußeren Umfangsfläche des Endes des Kugel-Nut-Verbindungs- Innenlaufrings 65 verriegelt ist. Sofern die Kerben 89 auf die Vorsprünge 90 ausgerichtet sind, werden die Vorsprünge 90 in das Lagerungsloch 31 eingesetzt. Dann wird die Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufring 58 um 90° gedreht, um die Verriegelungskerbe 91 auf die Gewindebohrung 92 auszurichten. Daraufhin wird die Stellschraube 93 in die Gewindebohrung 92 geschraubt, um den Endabschnitt der Stellschraube 93 in die Verriegelungskerbe 91 einzusetzen. Dadurch sind die Kerben 89 gegenüber den Vorsprüngen 90 versetzt und der Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufring 58 kann in dem Lagerungsloch 31 gehalten werden. Da der übrige Aufbau und die übrigen Funktionen die gleichen wie jene der ersten Ausführung sind, sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei eine nochmalige Erläuterung weggelassen wird.

Dritte Ausführung

Fig. 12 zeigt eine dritte Ausführung. In der dritten Ausführung sind zwischen den Außenlaufring-Kugelnuten 64, die in der inneren Umfangsfläche des Kugel-Nut- Verbindungs-Außenlaufrings 58 ausgebildet sind, und den Innenlaufring- Kugelnuten 66, die in der äußeren Umfangsfläche des Kugel-Nut-Verbindungs- Innenlaufrings 65 ausgebildet sind, Rollen 94 angeordnet. Daher kann die Radiallastkapazität des Keil-Nut-Verbindungsabschnitts erhöht werden. Die Rollen 94 rollen nicht, wenn die ersten Schwenkwellen 29 in Axialrichtung verschoben werden. Obwohl in der dritten Ausführung die zum Verschieben der ersten Schwenkwelle 29 erforderliche Kraft größer wird als jene in den ersten und zweiten Ausführungen, kann ein angemessenes praktisches Ansprechvermögen erhalten werden, da die Axialverschiebungsbewegung der ersten Schwenkwelle 29 durch die Antriebszylinder 53 (Fig. 1 und 9) mit einer hohen Kraft bewirkt wird, solange der Durchmesser und der Öldruck des Antriebszylinders 53 beibehalten werden. Der übrige Aufbau und die Funktionen sind die gleichen wie in der ersten Ausführung.

Vierte Ausführung

Nun wird eine vierte Ausführung beschrieben. Die obenbeschriebene Zahnradübertragungsvorrichtung 71 ist im Hinblick auf die Tatsache entworfen worden, daß die Neigungswinkel der Drehzapfen und daher der Antriebsrollen, die durch die axiale Verschiebung der Antriebsstangen 51 verursacht werden, miteinander in Übereinstimmung gebracht werden, es ist jedoch nicht beabsichtigt, die axialen Verschiebungen der Antriebsstangen 51 selbst zu synchronisieren. Die axialen Verschiebungen der Antriebsstangen 51 werden durch Steuern des in die Antriebszylinder 53 eingeleiteten Öldrucks synchronisiert. Somit unterscheiden sich in dem Übergangszustand direkt nach dem Beginn der Drehzahlverhältnisänderung die Neigungswinkel der Drehzapfen 27, 28 geringfügig voneinander, so daß gegebenenfalls in den Kontaktbereichen zwischen den Umfangsflächen 9a der Antriebsrollen 45, 46 und den inneren Flächen 2a, 4a der Scheiben 2, 4, 17, 18, 20, 21 ein Schlupf auftreten kann.

Der in den Kontaktbereichen erzeugte Schlupf kann somit auftreten, wenn die Drehzapfen 27, 28 in axialer Richtung der Schwenkwellen 29, 30 schnell verschoben werden, um eine Drehzahlverhältnisänderung schnell auszuführen. Falls der Schlupf erzeugt wird, ist dieses Auftreten des Schlupfes nicht wünschenswert, da nicht nur der Kraftübertragungswirkungsgrad verschlechtert wird, sondern auch die Lebensdauer jeder Oberfläche aufgrund der Wälzermüdung verkürzt wird. Um eine schnelle Drehzahlverhältnisänderung zuzulassen und dabei eine Verschlechterung des Übertragungswirkungsgrades und eine Verkürzung der Lebensdauer aufgrund der Wälzermüdung zu vermeiden, muß eine Struktur verwirklicht werden, in der die axialen Verschiebungen der Antriebsstangen 51 selbst exakt miteinander synchronisiert sind.

Ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebe gemäß der vierten Ausführung ist angesichts dieser Umstände entwickelt worden.

Die Fig. 13 bis 18 zeigen die vierte Ausführung. Diese Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine spezifische Konstruktion für eine genaue Synchronisation der Neigungswinkel der ersten Drehzapfen 227 mit den Neigungswinkeln der zweiten Drehzapfen 228 (siehe Bezugszeichen 28 in Fig. 26) und außerdem eine spezifische Konstruktion für die Unterstützung der ersten Schwenkwellen 229, die an beiden Enden der ersten Drehzapfen 227 vorgesehen sind, und der zweiten Schwenkwellen 230 (siehe Bezugszeichen 30 in Fig. 26), die an den beiden Enden der zweiten Drehzapfen 228 vorgesehen sind, aufweist. Da der übrige Aufbau und die Funktionen die gleichen wie in der in den Fig. 24 bis 26 gezeigten herkömmlichen Vorrichtung sind, wird die Erläuterung und die Veranschaulichung ähnlicher Elemente weggelassen oder vereinfacht, wobei der Hauptschwerpunkt der Erläuterung auf den Eigenschaften der Ausführung liegt.

Ein Paar Joche 258, 259 sind direkt an gegenüberliegenden Abschnitten des Gehäuses 205 befestigt. Kreisförmige Lagerungslöcher 231 sind an den vier Ecken der Joche 258, 259 in aufeinander ausgerichteten Bereichen ausgebildet. In den Lagerungslöchern 231 sind die ersten Schwenkwellen 229 über Kugel- Nut-Verbindungen 260 und über Radialnadellager 261 für eine axiale Verschiebung und eine Schwenkbewegung gelagert.

Die Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufringe 262 der Kugel-Nut-Verbindungen 260, sind in die Lagerungslöcher 231 eingepaßt, wodurch die axiale Verschiebung der Laufbahnen begrenzt wird. In inneren Umfangsflächen der Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufringe 262 sind mehrere Außenlaufring- Kugelnuten 263 ausgebildet, die sich in axialer Richtung (Aufwärts-Abwärts- Richtung in den Fig. 13 und 14) erstrecken. Die Kugel-Nut-Verbindungs- Innenlaufringe 264 (die auch als Außenlaufringe der Radial-Nadellager 261 wirken) sind jeweils radial innenliegend bezüglich der Kugel-Nut-Verbindungs- Außenlaufringe 282 koaxial zu den Radial-Nadellagern 261 angeordnet. Die Innenlaufring-Kugelnuten 265, die sich in axialer Richtung erstrecken, sind in Abschnitten der äußeren Umfangsflächen der Kugel-Nut-Verbindungs- Innenlaufringe 264, die den Außenlaufring-Kugelnuten 263 gegenüberliegen, ausgebildet. Zwischen den Innenlaufring-Kugelnuten 265 und den Außenlaufring-Kugelnuten 263 sind mehrere Kugeln 266 angeordnet, wodurch die Kugel-Nut-Verbindungen 260 gebildet werden. Durch elastische Elemente wie etwa konische Tellerfedern 290 wird jegliches Spiel der Kugel-Nut- Verbindungs-Außenlaufringe 262 verhindert.

An den inneren Umfangsflächen der Kugel-Nut-Verbindungs-Innenlaufringe 264 sind zylindrische Außenlaufbahnen 267 für die Radial-Nadellager 261 vorgesehen. Zwischen den jeweiligen Außenlaufbahnen 267 und den entsprechenden zylindrischen Innenlaufbahnen 268, die an den äußeren Umfangsflächen der ersten Schwenkwellen 229 ausgebildet sind, die an den beiden Enden der ersten Drehzapfen 227 vorgesehen sind, sind mehrere Nadeln 269 angeordnet, wodurch die Radial-Nadellager 261 gebildet werden.

Antriebsstangen 251, deren Endabschnitte (obere Enden in Fig. 13) mit den Enden der unteren ersten Schwenkwellen 229 verbunden sind, die an den Enden der ersten Drehzapfen 227 vorgesehen sind, erstrecken sich durch Durchgangslöcher 271, die in einem am Gehäuse 205 befestigten Ventilkörper 270 ausgebildet sind. Aufnahmeteile 272, wie in Fig. 15 gezeigt, sind an Endabschnitten (untere Enden in Fig. 13) der Antriebsstangen 251 befestigt, die von einer äußeren Oberfläche (untere Oberfläche in Fig. 13) des Ventilkörpers 270 vorstehen. Die Aufnahmeteile 272 sind durch Umfangsabschnitte von Umfangskanten eines Paars paralleler Ringabschnitte 273a, 273b über einen teilzylindrischen Verbindungsabschnitt 274 gebildet. Ferner ist ein Öffnungsabschnitt 275 durch vom Verbindungsabschnitt 274 abweichende Abschnitte definiert. Von den Ringabschnitten 273a, 273b ist der Innendurchmesser eines Ringabschnitts (oberer Ringabschnitt in den Fig. 13 und 15) verhältnismäßig klein, so daß nur ein Außengewindeabschnitt, der an der Antriebsstange 251 gebildet ist, durch einen solchen Ringabschnitt verlaufen kann. Andererseits ist der Innendurchmesser des anderen Ringabschnitts 273b (unterer Ringabschnitt in den Fig. 13 und 15) verhältnismäßig groß, so daß eine Mutter 276 auf den Außengewindeabschnitt geschraubt werden kann und ein Werkzeug zum Festziehen der Mutter 276 durch einen solchen Ringabschnitt verlaufen kann.

An Befestigungsplatten 277, die an der äußeren Oberfläche des Ventilkörpers 270 befestigt sind, sind Schwenkträger 279 vorgesehen, die dritte Schwenkwellen 278 aufweisen. Die dritten Schwenkwellen 278 erstrecken sich parallel zu den Drehachsen der ersten und der zweiten Antriebsscheibe 217 und der ersten und zweiten Abtriebsscheibe 220, 221 (Fig. 19) und sind an gegenüberliegenden Positionen der Seiten der ersten und zweiten Hohlräume 234, 235 (Fig. 13) angeordnet. Die dritten Schwenkwellen 278 lagern in Breitenrichtung (Links-Rechts-Richtung in Fig. 16) schwenkbare Mittelabschnitte der beiden (Aufwärts-Abwärts-Richtung in Fig. 16) Enden eines Schwenkarms 280, der als ein im wesentlichen quadratischer Rahmen ausgebildet ist, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Daher werden die beiden Enden des Schwenkarms 280 in Breitenrichtung in entgegengesetzten Richtungen um denselben Betrag in bezug auf die Axialrichtung der Antriebsstangen 251 verschoben.

Die beiden Enden der beiden Enden in Breitenrichtung des Schwenkarms 280 sind mit dem Öffnungsabschnitt 275 zwischen dem Paar Ringabschnitte 273a, 273b, welche die Aufnahmeteile 272 bilden, in Eingriff, so daß selbst dann keinerlei Spiel erzeugt wird, wenn der Schwenkarm um die dritten Schwenkwellen 278 geschwenkt wird. Hierzu sind in der gezeigten Ausführung kleine Vorsprünge 281 an Bereichen beider Oberflächen der beiden Enden der beiden Enden in Breitenrichtung des Schwenkarms 280 ausgebildet, die den Ringabschnitten 273a, 273b gegenüberliegen, wobei die Endabschnitte der kleinen Vorsprünge 281 an gegenüberliegenden Oberflächen der Ringabschnitte 273a, 273b anschlagen. Daher sind axiale Verschiebungen (in den axialen Richtungen der ersten und zweiten Schwenkwellen 229, 230) der Aufnahmeteile 272 und der ersten und zweiten Drehzapfen 227, 228, die mit den Aufnahmeteilen 272 über die Antriebsstangen 251 fest verbunden sind, mechanisch exakt synchronisiert. An irgendeinem Drehzapfen oder an der Antriebsstange, die mit irgendeinem der Drehzapfen fest verbunden ist, ist ein Präzessionsnocken befestigt, so daß eine Rückkopplungsregelung für die Aktivierung eines Steuerventils zum Zuführen oder Abführen von mit Druck beaufschlagtem Öl an die Antriebszylinder 253 bzw. von diesen durch den Präzessionsnocken ausgeführt wird.

In der gezeigten Ausführung sind die ersten und zweiten Drehzapfen 227 durch eine Zahnradübertragungsvorrichtung 282 miteinander verbunden. Für die Installation der Zahnradübertragungsvorrichtung 282 ist eines der Joche (unteres Joch (259) Fig. 13) mit einem ausgesparten Abschnitt 284 versehen. Wenn daher das Joch 259 und ein Zylindergehäuse 285 miteinander überlappen, wird zwischen diesen Elementen 259, 285 ein Raum 289 definiert, der die Zahnradübertragungsvorrichtung 282 enthält. Die Zahnradübertragungsvorrichtung 282, die in diesem Raum 289 enthalten ist, enthält ein Paar Ritzel 283 mit derselben Konfiguration und derselben Anzahl von Zähnen sowie vier Zahnstangen 287a, 287b mit Verzahnungsabschnitten, die an den beiden Endabschnitten vorgesehen sind und dieselbe Teilung aufweisen. Die Ritzel 283 sind an nichtzylindrischen Abschnitten, die an den Endabschnitten der ersten und zweiten Schwenkwellen 229 gebildet sind, die ihrerseits an den Enden der ersten und zweiten Drehzapfen 227 vorgesehen sind, angebracht und befestigt. Daher werden die ersten und zweiten Drehzapfen 227 synchron mit den Ritzeln 283 gedreht. Wenn das Drehzahlverhältnis geändert wird, werden die ersten und zweiten Drehzapfen 227 in den axialen Richtungen der ersten und zweiten Schwenkwellen 229 verschoben. Daher wird durch Vorsehen eines mäßigen Spiels (mit einem Betrag, der in bezug auf die Übereinstimmung der Neigungswinkel keinerlei Problem erzeugt) in bezug auf die Eingriffbereiche zwischen den Ritzeln 283 und den Zahnstangen 287a, 287b eine relative Verschiebung zwischen den Ritzeln 283 und den Zahnstangen 287a, 287b zugelassen.

Die Zahnstangen 287a, 287b können nur in der axialen Richtung (der zur Ebene von Fig. 13 senkrechten Richtung oder der Links-Rechts-Richtung in Fig. 13; der Links-Rechts-Richtung oder der Aufwärts-Abwärts-Richtung in Fig. 18) der Antriebswelle 201a verschoben werden und sind im Raum 289 gelagert. Hierzu sind in der gezeigten Ausführung die Zahnstangen 287a, 287b durch Paare von Translationswälzlagern (linearen Lagern) 288 für eine parallele Verschiebungsbewegung in bezug auf das Joch 259 gelagert. Daher können die Zahnstangen 287a, 287b mit einer geringen Kraft ohne Neigung gleichmäßig verschoben werden. Falls ferner eine Kraft, die senkrecht zur Verschiebungsrichtung orientiert ist, auf die Zahnstangen 287a, 287b wirkt, nimmt irgendeines der beiden Wälzlager 288 der Zahnstangen 287a, 287b diese Kraft auf, wodurch eine gleichmäßige Verschiebung der Zahnstangen 287a, 287b ermöglicht wird.

Die in dieser Weise gelagerten Ritzel 283 und Zahnstangen 287a, 287b werden in der Weise montiert, daß die an den äußeren Umfangskanten der Ritzel 283 gebildeten Zähne mit den Zähnen in Eingriff gelangen, die an den beiden Endabschnitten der Zahnstangen 287a, 287b vorgesehen sind, wodurch die Zahnradübertragungsvorrichtung 282 gebildet wird. Die Zahnradübertragungsvorrichtung 282 dient der Minimierung des Spiels und der Erhöhung der Wälzkreisdurchmesser der Ritzel 283 in gewissem Umfang (innerhalb eines Bereichs, der eine Störung mit anderen Elementen verhindern kann). Daher können die Neigungswinkel der ersten und zweiten Drehzapfen 227 an denen die Ritzel 283 befestigt sind, mit den Neigungswinkel der ersten und zweiten Antriebsrollen 245, die durch die ersten und zweiten Drehzapfen 227 gelagert sind, exakt in Übereinstimmung gebracht werden.

Wie oben erwähnt worden ist, sind in dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe der Ausführung die Verschiebungen der ersten und zweiten Drehzapfen 227 in den axialen Richtungen der ersten und zweiten Schwenkwellen 229 durch den Schwenkarm 280 mechanisch exakt miteinander synchronisiert. Während der Drehzahlverhältnisänderung gelangen die Verschiebungsbeträge der ersten und zweiten Drehzapfen 227 schnell und exakt in gegenseitige Übereinstimmung, so daß während der Drehzahlverhältnisänderung die Erzeugung jeglichen Schlupfes in den Kontaktbereichen zwischen den inneren Oberflächen der ersten und zweiten Antriebsscheiben 217, 218 und den ersten und zweiten Abtriebsscheiben 220, 221 und den Umfangsflächen 209a (Fig. 13, 25 und 26) der ersten und zweiten Antriebsrollen 245 verhindert werden kann.

Nun werden mit Bezug auf die Fig. 20A bis 21B Ergebnisse von Tests erläutert, die ausgeführt wurden, um die Wirkung der Ausführungen der stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe in diesem Zusammenhang zu bestätigen. Die Tests wurden unter Verwendung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes des Doppelkammertyps ausgeführt, in dem ein Paar Antriebsrollen für jeden der Hohlräume vorgesehen ist, wie in Fig. 19 gezeigt ist. In den Tests wurden für vier Drehzapfen 227 während der Drehzahlverhältnisänderung die axialen Verschiebungsbeträge und Schwenkwinkel der Drehzapfen 227, die erzeugt wurden, nachdem in die Antriebszylinder eine vorgegebene Menge von mit Druck beaufschlagtem Öl eingeleitet wurde, in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Jeder der Drehzapfen 227 lagert eine Antriebsrolle, d. h. es werden insgesamt vier Antriebsrollen gelagert. Die Antriebsrollen in der Nähe der Pressvorrichtung 210 werden als vordere rechte (FR) und vordere linke (FL) Antriebsrolle bezeichnet, und die Antriebsrollen entfernt von der Pressvorrichtung werden als hintere rechte (RR) und hintere linke (RL) Antriebsrolle bezeichnet. Die Fig. 20A und 20B zeigen ein Testergebnis für das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe der Ausführung, wobei Fig. 20A die axialen Verschiebungsbeträge der Drehzapfen und Fig. 20B die Schwenkwinkel der Drehzapfen zeigt. Die Fig. 21A und 21B zeigen den Fall, in dem die Verschiebungen der Drehzapfen lediglich durch Einstellen des Öldrucks eingestellt wurden, wobei Fig. 21A die axialen Verschiebungsbeträge der Drehzapfen zeigt und Fig. 21B die Schwenkwinkel der Drehzapfen zeigt. Wie aus den Fig. 20A bis 21B, welche die Testergebnisse zeigen, hervorgeht, können die Verschiebungen der Drehzapfen selbst bei Ausführung einer schnellen Drehzahlverhältnisänderungsoperation exakt miteinander synchronisiert werden.

In dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe dieser Ausführung sind die Joche 258, 259, welche die erste und die zweite Unterstützungseinrichtung bilden, durch die innere Oberfläche des Gehäuses 205 direkt gelagert und an dieser befestigt. Somit können die Lagerzapfen (siehe die Bezugszeichen 33a, 33b in den Fig. 25 und 26), die in der herkömmlichen Anordnung erforderlich sind, weggelassen werden, so daß die Anzahl der Teile verringert wird, um die Herstellung, die Kontrolle und die Zusammenfügung der Teile zu erleichtern, wobei die Höhe des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes verringert wird, so daß das Getriebe unter Beibehaltung der Lebensdauer kompakte Abmessungen und ein geringes Gewicht aufweist.

Da ferner die Kugel-Nut-Verbindungen 260 und die Radial-Nadellager 261 zwischen den Schwenkwellen 229 und den Jochen 258, 259 angeordnet sind, können die Verschiebungen der ersten und zweiten Drehzapfen 227 in bezug auf die Joche 258, 259 gleichmäßig und korrekt ausgeführt werden. Das heißt, wie aus den obenerwähnten Erläuterungen hervorgeht, daß während der Drehzahlverhältnisänderung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes die ersten und zweiten Drehzapfen 227 in den axialen Richtungen der ersten und zweiten Schwenkwellen 229 verschoben werden, mit dem Ergebnis, daß die Drehzapfen um die ersten und zweiten Schwenkwellen 229 aufgrund der axialen Verschiebungen schwenkend verschoben werden. In der gezeigten Ausführung werden von diesen Verschiebungen die axialen Verschiebungen durch die Kugel-Nut-Verbindungen 260 gleichmäßig ausgeführt und werden die Schwenkverschiebungen durch die Radialnadellager 261 gleichmäßig ausgeführt, so daß die Drehzahlverhältnisänderung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes auf der Grundlage dieser Verschiebungen schnell und korrekt ausgeführt werden kann.

Da in der gezeigten Ausführung die Zahnradübertragungsvorrichtung 282 vorgesehen ist, können die Neigungswinkel der ersten und zweiten Antriebsrollen 245 selbst dann, wenn eine Öldruck-Zufuhrleitung an die Antriebszylinder 252 beschädigt ist, miteinander in Übereinstimmung gebracht werden. Selbst bei einer Fehlfunktion kann daher ein ernsthafter Schlupf in den Kontaktbereichen zwischen den Umfangsflächen 209a der ersten und zweiten Antriebsrollen 245 und den inneren Oberflächen der Scheiben 217, 218, 220, 221 verhindert werden, wodurch eine Beschädigung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes vermieden werden kann.

Durch den obenerwähnten Aufbau und die obenerwähnten Funktionen kann eine schnelle Drehzahlverhältnisänderung unter Beibehaltung der Lebensdauer ausgeführt werden, wodurch die Möglichkeit der Anwendung des stufenlos verstellbaren Toroidgetriebes auf leistungsstarke Fahrzeuge wie etwa Sportfahrzeuge erhöht wird. Daher trägt die vorliegende technische Lehre zum praktischen Gebrauch stufenloser Toroidgetriebe bei.

Bei einer Ausführung wird eine Vorrichtung für die Erzielung einer Übereinstimmung der Neigungswinkel der Drehzapfen nicht auf die Zahnradübertragungsvorrichtung 282, 71 oder 156 eingeschränkt, statt dessen kann auch eine Vorrichtung verwendet werden, die ein Seil verwendet, wie in den Fig. 27 und 28 gezeigt ist.

Nun wird mit Bezug auf diese Fig. 27 und 28 eine herkömmliche Synchronisationsvorrichtung, die ein Seil verwendet, beschrieben.

Derartige Vorrichtungen sind wohlbekannt und beispielsweise in JP 63-67458-A (1988), JP 4-52512-Y2 (1992) und in JP 62-200852-U (1987) offenbart. Die Fig. 27 und 28 zeigen vergleichbare Beispiele. Nun wird auf der Grundlage dieser Figuren eine Vorrichtung zum Synchronisieren der Schwenkbewegungen der ersten und zweiten Drehzapfen in dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe des Doppelkammertyps erläutert.

In der Konstruktion der Synchronisationsvorrichtungen sind an den axialen Enden (an den Enden in der zu den Ebenen der Fig. 27 und 28 senkrechten Richtung) der ersten und zweiten Drehzapfen 327, 328 Seilscheiben 354 befestigt. Die Umfangsflächen der Seilscheiben 354 sind als gekrümmte Oberflächen ausgebildet, die zu den Schwenkwellen 329, 330 koaxial sind (siehe die Bezugszeichen 29, 30 in den Fig. 25 und 26). Um die in den Umfangsflächen der Seilscheiben 354 gebildeten Nuten sind Seilabschnitte 355, 355a, 355b eingesetzt und gewickelt, so daß insgesamt vier erste und zweite Drehzapfen 327, 328 synchron geschwenkt werden. Das heißt, daß in irgendeiner der Anordnungen jedes Seil 355 nur die beiden Seilscheiben 354, die an den Enden der ersten und zweiten Drehzapfen 327, 328 befestigt sind, gewickelt ist, durch jedes Paar überkreuz angeordnet ist. Daher kann das Paar erster und zweiter Drehzapfen 327, 328 (das sich im selben Hohlraum befindet) um denselben Winkel in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden, wobei die Seilscheiben 354, die längs einer diagonalen Linie angeordnet sind (und sich in verschiedenen Hohlräumen befinden und an diametral gegenüberliegenden Positionen in bezug auf die Antriebswelle 301a angeordnet sind) in der gleichen Richtung um denselben Betrag gedreht werden können.

Hierzu ist in der Anordnung gemäß dem in Fig. 27 gezeigten ersten Beispiel das Seil 355a nur zwischen den längs der diagonalen Linie angeordneten Seilscheiben 354 angebracht, wobei das Seil 355 an den Seilscheiben 354, die längs der diagonalen Linie angeordnet sind, durch Befestigungseinrichtungen 356 befestigt ist. Andererseits ist das Seil 355b in der Anordnung gemäß dem in Fig. 28 gezeigten zweiten Beispiel um sämtliche Seilscheiben 354 gewickelt, wobei das Seil 355b an den beiden Seilscheiben 354 Befestigungseinrichtungen 356 befestigt ist, die längs der diagonalen Linie angeordnet sind. Zwischen den übrigen Seilscheiben 354 und dem Seil 355b kann jeglicher Schlupf erzeugt werden, so daß die Bewegung des Seils 355b nicht an die verbleibenden Seilscheiben 354 übertragen wird. Die in Fig. 28 gezeigte Anordnung wird verwendet, um eine Störung zwischen dem Seil 355b und den anderen das stufenlos verstellbare Toroidgetriebe bildenden Elementen wie etwa den ersten und zweiten Abtriebsscheiben 320, 321 und dem Abtriebszahnrad mit großem Durchmesser zu verhindern. Auch in dem stufenlos verstellbaren Toroidgetriebe des sogenannten Einkammertyps, in dem eine einzige Antriebsscheibe und eine einzige Abtriebsscheibe vorgesehen sind, können die Schwenkbewegungen der mehreren Drehzapfen durch Vorsehen des Seils 355 des Kreuzwicklungstyps wie in den Fig. 27 und 28 gezeigt miteinander synchronisiert werden. Obwohl nicht gezeigt, offenbaren JP 4-52512-Y2 (1992), JP 6-117515-A (1994) und JP 7-243496-A (1995) Vorrichtungen zum Synchronisieren von Neigungswinkeln mehrerer Drehzapfen durch eine Zahnradübertragungsvorrichtung.

Claims (5)

1. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe, mit:
einem Gehäuse (5, 205);
Antriebs- und Abtriebsscheiben (17, 18, 20, 21, 217, 218, 220, 221), die in dem Gehäuse (5, 205) koaxial zueinander und unabhängig voneinander drehbar um eine Mittelachse gelagert sind;
einer geraden Anzahl von Schwenkwellen (29, 30, 229), die parallel zueinander zwischen der Antriebsscheibe (17, 18, 217, 218) und der Abtriebsscheibe (20, 21, 220, 221) angeordnet sind, wobei die Schwenkwellen (29, 30, 229) von der Mittelachse der Antriebs- und Abtriebsscheiben (17, 18, 20, 21, 217, 218, 220, 221) beabstandet sind und sich in Richtung senkrecht zu der Mittelachse erstre­ cken;
Drehzapfen (27, 28, 227), die schwenkbar mit den Schwenkwellen (29, 30, 229) vorgesehen sind;
Antriebsrollen (45, 46, 245), die jeweils mittels einer Exzenterwelle (40, 41) drehbar auf den Drehzapfen (27, 28, 227) gelagert und zwischen der Antriebs­ scheibe (17, 18, 217, 218) und der Abtriebsscheibe (20, 21, 220, 221) eingesetzt sind;
Aktuatoren (53, 253) zur Verschiebung der Drehzapfen (27, 28, 227) in Axial­ richtung der Schwenkwellen (29, 30, 229);
eine Unterstützungseinrichtung (54, 55, 88, 258, 259), welche die Schwenkwel­ len (29, 30, 229) schwenkbar und axial bewegbar lagert, und direkt an einer in­ neren Oberfläche des Gehäuses (5, 205) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwenkwellen (29, 30, 229) jeweils mit einer Nut-Verbindung (56, 260) axi­ al bewegbar und mit einem Nadellager (57, 261) schwenkbar gelagert sind.

2. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebsscheiben eine erste und eine zweite Antriebsscheibe (17, 18, 217, 218) umfassen, die jeweils eine Oberfläche (2a) aufweisen, die einander zugewandt und in Kontakt mit den Antriebsrollen (45, 46, 245) sind, und die Abtriebsscheiben eine erste und eine zweite Abtriebsscheibe (20, 21, 220, 221) umfassen,
die erste Abtriebsscheibe (20, 220) eine Oberfläche (4a) aufweist, die in Kontakt mit einem Paar erster Antriebsrollen (45, 245) ist und der Oberfläche (2a) der ersten Antriebsscheibe (17, 217) zugewandt ist, und
die zweite Abtriebsscheibe (21, 221) eine Oberfläche (4a) aufweist, die in Kon­ takt mit einem Paar zweiter Antriebsrollen (46) ist und der Oberfläche (2a) der zweiten Antriebsscheibe (18, 218) zugewandt ist,
die erste und die zweite Antriebsscheibe (17, 18, 217, 218) synchron miteinan­ der drehbar sind, und die erste und die zweite Abtriebsscheibe (20, 21, 220, 221) synchron miteinander drehbar sind,
die Schwenkwellen vier erste Schwenkwellen (29, 229) umfassen, die koaxial oder parallel zueinander zwischen der ersten Antriebsscheibe (17, 217) und der ersten Abtriebsscheibe (20, 220) angeordnet sind, und vier zweite Schwenk­ wellen (30) umfassen, die koaxial oder parallel zueinander zwischen der zweiten Antriebsscheibe (18, 218) und der zweiten Abtriebsscheibe (21, 221) angeord­ net sind, und
die Unterstützungseinrichtung eine erste und eine zweite Unterstützungsein­ richtung (54, 55, 88, 258, 259) umfasst, die im Wesentlichen parallel und gege­ nüberliegend zueinander vorgesehen sind, und die erste und die zweite Unter­ stützungseinrichtung (54, 55, 88, 258, 259) jeweils direkt an gegenüberliegen­ den Oberflächen des Gehäuses befestigt sind.

3. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nutverbindung eine Kugel-Nut-Verbindung (56, 260) mit einem Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufring (58) ist, wobei die äußere Um­ fangsfläche (60) des Kugel-Nut-Verbindungs-Außenlaufrings (58) als halbsphä­ rische, konvexe Oberfläche ausgebildet ist, die schwenkbar in kreisförmigen Lö­ chern (31) der Unterstützungseinrichtung zur Lagerung der Schwenkwellen (29) aufgenommen ist.

4. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zahnradübertragungsvorrichtung (71, 282) zwischen den Drehzapfen (27, 28, 227, 228) zur Synchronisation der Nei­ gungsbewegungen der Drehzapfen (27, 28, 227, 228) vorgesehen ist.

5. Stufenlos verstellbares Toroidgetriebe nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Aktuatoren (253) zur Verschiebung der Drehzap­ fen (227) in Axialrichtung der Schwenkwellen (229), einer Synchronisationsvor­ richtung, die einen Schwenkarm (280) aufweist zur mechanischen Synchronisa­ tion der Verschiebung der jeweiligen Drehzapfen (227) in Axialrichtung der Schwenkwellen (229), wobei die Aktuatoren (253) zur Verschiebung der Dreh­ zapfen (227) Antriebsstangen (251) aufweisen, die jeweils mit den Schwenk­ wellen (229) verbunden sind, und Endabschnitte der Antriebsstangen (251) je­ weils Aufnahmeteile (272) aufweisen, die in Eingriff mit dem Schwenkarm (280) sind.