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Diese Erfindung betrifft ein stufenlos
veränderbares
Toroidgetriebe nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Solch ein
stufenlos veränderbares
Getriebe ist aus
JP
11325211-A bekannt.
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Die Kraftrolle eines stufenlos veränderbaren Toroidgetriebe
ist zwischen eine Eingangs- und eine Ausgangsscheibe eingeschoben,
um die Drehungen der Eingangsscheibe auf die Ausgangsscheibe zu übertragen.
Der Aufbau solch einer Kraftrolle ist in der JP-A-7-229549 gezeigt
und durch das Japanische Patentamt 1995 veröffentlicht.
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Die Kraftrolle weist eine Innenrolle
auf, die Kontakt mit den Eingangs- und Ausgangsscheiben herstellt
und eine Außenrolle,
die eine auf die Innenrolle durch ein Kugellager angewandte Belastung trägt. Eine
Durchgangsbohrung ist an der Mittelachse der Innenrolle vorgesehen,
um das Einsetzen der Drehwelle eines Drehzapfens zu gestatten. Demzufolge
ist das Problem entstanden, dass wenn eine große Belastung durch die Eingangs-
und Ausgangsscheiben angewandt wird, die Innenrolle eine Tendenz
zeigt, sich im Inneren einer Druckverformung zu unterziehen.
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Diese Verformung führt zu einer
Verschlechterung in der Haltbarkeit der Bauteile und behindert die
glatte Übertragung
eines Drehmomentes durch die Kraftrollen.
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Das Stand der Technik Dokument
US 4,694,704 lehrt ein stufenlos
veränderbares
Getriebe mit Kraftrollen, die jeweils eine Radialbohrung zum Lagern
derselben auf einer Welle haben. Die Radialbohrung ist durch ein
Bodenteil auf einer Seite, die den Eingangs- und Ausgangsscheiben
zugewandt ist, abgedeckt.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung ein stufenlos veränderbares
Toroidgetriebe zu schaffen, das eine hohe Haltbarkeit hat.
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Bezüglich der vorliegenden Erfindung
wird diese Aufgabe durch ein stufenlos veränderbares Toroidgetriebe nach
dem unabhängigen
Anspruch 1 gelöst.
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Es ist ein Vorteil der vorliegenden
Erfindung ein stufenlos veränderbares
Toroidgetriebe zu schaffen, das die Verformung der Innenrolle der
Kraftrolle vermeidet und eine glatte Drehbewegung beibehält.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
niedergelegt.
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Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung mittels bevorzugter Ausführungsbeispiel in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht und erläutert. In den Zeichnungen,
wobei:
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1 eine
schematische Ansicht des gesamten Aufbaus des stufenlos veränderbaren
Toroidgetriebes ist,
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2 eine
Querschnittsdarstellung einer Kraftrolle nach einem Ausführungsbeispiel
ist, das nicht alle Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 lehrt,
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3 eine
Querschnittsdarstellung einer Kraftrolle nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist,
das nicht alle Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 lehrt,
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4 eine
Querschnittsdarstellung einer Kraftrolle nach noch einem weiteren
Ausführungsbeispiel
ist, das nicht alle Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 lehrt,
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5 eine
Querschnittsdarstellung einer Kraftrolle nach einem Ausführungsbeispiel
ist, das der besondere Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 ist.
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1 ist
eine schematische Ansicht des gesamten Aufbaus eines stufenlos veränderbaren
Toroidgetriebes.
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Eine Drehantriebskraft von einem
Motor (nicht gezeigt) wird durch einen Drehmomentwandler 12 auf
das stufenlos veränderbare
Toroidgetriebe 10 eingegeben. Der Drehmomentwandler 12 weist
einen Pumpenimpeller 12a, einen Turbinenläufer 12b, einen
Stator 12c, eine Sperrkupplung 12d, eine Anwendungsölkammer 12e und
eine Freilassungsölkammer 12f.
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Eine Impellerwelle 14 durchdringt
einen Mittelteil des Drehmomentwandlers 12 und die Drehungen
des Turbinenläufers 12b werden
auf die Impellerwelle 14 übertragen.
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Die Impellerwelle 14 ist
mit einer Vorwärts-/Rückwärts- Schaltvorrichtung 36 verbunden. Die
Vorwärts-/Rückwärts- Schaltvorrichtung 36 schaltet
wahlweise die Drehrichtung der Motordrehungen, die auf das stufenlos
veränderbare
Getriebe 10 übertragen
werden.
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Zu diesem Zweck ist die Vorwärts-/Rückwärts- Schaltvorrichtung 36 mit
einer Planetengetriebevorrichtung 42, einer Vorwärtskupplung 44 und
einer Rückwärtskupplung 46 versehen.
Die Planetengetriebevorrichtung 42 weist einen Ritzelträger 42a auf,
der die Ritzel trägt,
ein Ringgetriebe 42b, das mit den jeweiligen Ritzeln im
Kammeingriff und auf einer Außenseite
der Ritzel angeordnet ist und ein Sonnenzahnrad 42c, das
auf einer Innenseite der Ritzel angeordnet ist.
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Eine Drehwelle 42d, die
mit dem Ritzelträger 42a der
Planetengetriebevorrichtung 42 verbunden ist, wirkt als
die Ausgangswelle der Vorwärts-/Rückwärts- Schaltvorrichtung 36 und
ist koaxial zu einer Drehmomentübertragungswelle 16 des
stufenlos veränderbaren
Toroidgetriebes 10 angeordnet. Eine erste stufenlos veränderbare
Vorrichtung 18 und eine zweite stufenlos veränderbare
Vorrichtung 20 sind in Tandem auf der Drehmomentübertragungswelle 16 innerhalb
des Getriebegehäuses 22 angeordnet.
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Die erste stufenlos veränderbare
Vorrichtung 18 weist eine Eingangsscheibe 18a und
eine Ausgangsscheibe 18b auf, die gegenüberliegende Toroidalflächen und
ein Paar von Kraftrollen 18c, 18d haben, die zwischen
die gegenüberliegenden
Flächen der
Eingangs- und Ausgangsscheiben 18a, 18b eingeschoben
sind.
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Die Kraftrollen 18c, 18d werden
gelagert, um das Verändern
eines Gyrationswinkels infolge des Lagerns durch ein Lagerteil,
das als Drehzapfen bezeichnet und nachstehend beschrieben wird,
zu ermöglichen.
Die auf die Ausgangsscheibe 18b von der Eingangsscheibe 18a übertragene
Drehzahl wird in Abhängigkeit
zu dem Gyrationswinkel verändert.
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Die zweite stufenlos veränderbare
Vorrichtung 20 hat einen ähnlichen Aufbau zu der ersten
stufenlos veränderbaren
Vorrichtung 18 und ist mit einer Eingangsscheibe 20a,
einer Ausgangsscheibe 20b und einem Paar von Kraftrollen 20c, 20d versehen, die
bei den Eingangs- und Ausgangsscheiben 20a, 20b eingeschoben
sind.
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Die Kraftrollen 18c, 18d und
die Kraftrollen 20c, 20d sind vorgesehen, einen
Gyrationswinkel durch die Verlagerung der Drehzapfen synchron zu verändern.
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Die Ausgangsscheiben 18b, 20b der
beiden stufenlos veränderbare
Vorrichtungen 18, 20 werden gelagert, um sich
koaxial zu der Drehmomentübertragungswelle 16 frei
zu drehen. Die Ausgangsscheiben 18b, 20b sind
angeordnet, um wechselseitig benachbart und gegenüberliegend
zu sein. Überdies
drehen die Ausgangsscheiben 18b, 20b durch das
Verbundensein zusammen.
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Im Gegenteil dazu sind die Eingangsscheiben 18a, 20a in
gegenüberliegenden
Richtungen getrennt und auf der Drehmomentübertragungswelle 16 durch
Kugelpassfedern 24, 26 gelagert. Als ein Ergebnis
sind sie in der Lage, obwohl sich die Eingangsscheiben 18a, 20a zusammen
mit der Drehmomentübertragungswelle 16 drehen,
sich in einer axialen Richtung zu verlagern.
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Eine Eingangsscheibe 18a wird
von ihrer hintere Fläche
in eine axiale Richtung, in Richtung nach rechts in der Zeichnung,
durch eine Lastnockenvorrichtung 34 gedrückt, die
eine Presskraft erzeugt, die durch den Drehmomentwandler 12 in
Abhängigkeit von
einem Drehmoment eingegeben wird, wobei entsprechend zu diesem die
Kraftrollen 18c, 18d, 20c, 20d fest
zwischen den Eingangsscheiben 18a, 20a und den
Aus gangsscheiben 18b, 20b gegriffen werden, so
dass die Kraftrollen nicht rutschen, selbst wenn das große Drehmoment
zwischen den Eingangs- und den Ausgangsscheiben eingegeben wird.
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Die andere Eingangsscheibe 20a wird
durch eine Plattenfeder 40 gedrückt, um eine Vorbelastung auf
die Kraftrollen 18c, 18d, 20c, 20d zu
erzeugen, um ein Rutschen ohne Belastung zu verhindern.
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Die Lastnockenvorrichtung 34 hat
einen Lastnocken 34a und ist gelagert, um sich auf einer Drehmomentübertragungswelle 16 durch
ein Gleitlager 38 frei zu drehen.
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Der Lastnocken 34a der Lastnockenvorrichtung 34,
die sich zusammen mit der Drehwelle 42d dreht, drückt die
hintere Fläche
der Eingangsscheibe 18a und synchronisiert die Drehung
der Eingangsscheibe 18a. Diese Drehung wird auf die gegenüberliegende
Eingangsscheibe 20a durch eine Drehmomentübertragungswelle 16 übertragen.
Auf diese Weise drehen die Eingangsscheiben 18a, 20a der ersten
und der zweiten stufenlos veränderbaren
Vorrichtungen 18, 20 synchron und die Drehung
wird durch die Drehzapfen auf die Ausgangsscheiben 18b, 20b übertragen.
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Die Ausgangsscheiben 18b, 20b sind
mit einem Ausgangszahnrad 28 passfederverbunden, das gelagert
ist, um sich im Verhältnis
zu und koaxial mit der Drehmomentübertragungswelle 16 zu
drehen. Die Drehungen der Ausgangsscheiben 18b, 20b werden
auf ein Zahnrad 30a übertragen,
das mit einer Gegenwelle 30 durch ein Ausgangszahnrad 28 verbunden
ist. Diese Zahnräder 28, 30a weisen
eine erste Drehübertragungsvorrichtung 32 auf. Überdies ist
ein Zahnrad 52, vorgesehen auf der Gegenwelle 30,
und ein Zahnrad 56, vorgesehen auf der Getriebeausgangswelle 50, über ein
Leerlaufzahnrad 54 im Kammeingriff und weisen folglich
eine zweite Drehübertragungsvorrichtung 48 auf.
Die Ausgangswelle 50 überträgt diese
Drehungen auf eine Fahrzeugpropellerwelle 60.
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Die Kraftrolle 18c wird
genommen, um für
die Kraftrollen 18c, 18d, 20c, 20d repräsentativ
zu sein und wird auf der Grundlage der 2 beschrieben. Die anderen Kraftrollen 18d, 20c, 20d haben
denselben Aufbau.
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Die Wellen 19a, 19b sind
an der Spitze und am Boden eines Drehzapfens 17 vorgesehen,
der als ein Lagerteil für
die Kraftrolle 18c funktioniert und ein Lagerteil 17a ist
exzentrisch zu den Wellen 19a, 19b gebildet. Ein
Kraftrollenlagerabschnitt 91 ist auf dem Lagerteil 17a gebildet.
Die Kraftrolle 18c ist gelagert, um sich durch eine Drehwelle 15 in
dem Kraftrollenlagerabschnitt 91 zu drehen. Die Drehwelle 15 ist
auf dem Lagerteil 17a des Drehzapfens 17 in rechten Winkeln
zu den Wellen 19a, 19b vorgesehen.
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Wenn der Drehzapfen 17 durch
einen Hydraulikzylinder (nicht gezeigt) vertikal verlagert wird, wird
an dem Berührungspunkt
zwischen der Kraftrolle 18c und den Ein gangs- und Ausgangsscheiben 18c, 18b eine
Gyrationskraft entsprechend der Abweichung von der Mittelachse der
Eingangs- und Ausgangsscheiben 18c, 18d und der
Drehwelle 15 erzeugt, so dass der Gyrationswinkel der Kraftrolle 18c durch
eine Schwankungsbewegung des Drehzapfens 17 um die Welle 19a, 19b verändert wird.
Somit wird die übertragene
Drehzahl von der Eingangsscheibe 18a zu der Ausgangsscheibe 18b verändert.
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Die Kraftrolle 18c weist
auf eine Innenrolle 93, die den Reibungskontakt mit den
Eingangs- und Ausgangsscheiben 18a, 18b herstellt,
und einer Außenrolle 94,
die eine auf die Innenrolle 93 durch ein Kugellager 92 angewandte
Druckkraft trägt.
Eine Lagerplatte 95 ist an einem flachen Teil des Kraftrollenlagerabschnittes 91 auf
einer hinteren Fläche
der Außenrolle 94 befestigt.
Ein Drucklager 96 ist zwischen der Lagerplatte 95 und
der Außenrolle 94 eingebracht.
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Eine schräge Einbringbelastung wird in
einer durch den Pfeil in der 5 gezeigten
Richtung als Verweis auf die Innenrolle 93 eingebracht,
die durch die Eingangs- und Ausgangsscheiben 18, 18b gegriffen
ist, wobei eine Druckkraft als eine Komponente der Belastung durch
die Außenrolle 94 durch
ein Kugellager 92 gelagert wird. Gleichzeitig wird die
Druckkraft von der Außenrolle 96 zu
dem Lagerteil 17a durch ein Drucklager 96 übertragen,
wobei schließlich
diese Druckbelastung durch den Drehzapfen 17 getragen wird.
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Eine innere radiale Bohrung 93a ist
in einem Mittelteil der Innenrolle 93 gebildet, um das
Einsetzen eines Abschnittes der Drehwelle 15 zu gestatten.
Die innere radiale Bohrung 93a hat eine Öffnung,
die der Außenrolle 94 zugewandt
ist, jedoch ist das Bodenteil 93b der Bohrung abgedeckt,
wobei die innere radiale Bohrung 93a die Form einer ausgesparten
Bohrung annimmt. Dieser Aufbau erzeugt in der Innenrolle 93 eine
hohe Steifigkeit und mechanische Festigkeit, weil die Seite, die
eine große,
von den Eingangs- und Ausgangsscheiben 18, 18b Einbringlast
lagert, durch das Bodenteil 93b verbunden ist.
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Weil die innere radiale Bohrung 93a das
Einsetzen eines Teiles der Drehwelle 15 gestattet, verhindert
der Vorsprung einer ausgesparten Bohrung die Verformung der Innenrolle 93 nach
innen, selbst in Bezug auf die Belastungen, die nicht durch eine Durchgangsbohrung,
wie sie in dem Stand der Technik verwendet wird, ausgehalten würde.
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Die Drehwelle 15 weist einen
Drehzapfen- Wellenabschnitt 90a und einen zu dem Drehzapfen- Wellenabschnitt 90a exzentrisch
angeordneten Kraftrollen- Wellenabschnitt 90b auf. Die
Drehwelle 15 ist durch ein erstes Walzenlager 97 an
dem Drehzapfen- Wellenabschnitt 90a gelagert, um sich in
Bezug zu dem Drehzapfen 17 zu drehen. Die Innenrolle 93 ist frei
gelagert, um sich zu dem Kraftrollen- Wellenabschnitt 90b durch
ein zweites Walzenlager 98 zu drehen, und die Außenrolle 94 ist
auch an dem Kraftrollen-Wellenabschnitt 90b gelagert.
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Die Schmierung der Lager wird nachstehend beschrieben.
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Ein erster Schmierölkanal 100 ist
in dem Drehzapfen 17 gebildet, um durch eine Öldruckeinheit
(nicht gezeigt) zugeführtes
Schmieröl
einzuleiten. Zwei Verzweigungsölkanäle 101, 102 sind
gebildet, um ein Schmieröl
zu dem Drucklager 96 von dem ersten Schmierölkanal 100 zuzuführen. Ein
zweiter Schmierölkanal 103 ist
an der Außenrolle 94 gebildet, um
weiter Schmieröl
in dem Drucklager 96 zu dem Kugellager 92 zuzuführen.
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Ein Schmierölkanal 104 ist in
dem Kraftrollen- Wellenabschnitt 90b der Drehwelle 15 gebildet, um
Schmieröl
von dem Drucklager 96 durch den Verzweigungsölkanal 101 in
einer axialen Richtung einzuleiten. Radiale Schmierölkanäle 105, 106 sind
gebildet, die in rechten Winkel von dem Schmierölkanal 104 verzweigen
und die Schmieröl
jeweils zu dem Kugellager 92 und dem Rollenlager 98 zuführen.
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Nachstehend wird die Wirkung der
Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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Eine große Belastung wird auf die Innenrolle 93 in
Abhängigkeit
zu der zwischen der Innenrolle 93 und den Eingangs- und
Ausgangsscheiben 18a, 18b übertragenen Antriebskraft angewandt.
Diese Belastung tendiert eine Verformung in der Innenrolle 93 zu erzeugen.
Die innere radiale Bohrung 93a, vorgesehen in einem Innenteil
der Innenrolle 93, ist jedoch durch ein Bodenteil 93b auf
der Seite abgedeckt, zu der die Belastung von den Eingangs- und
Ausgangsscheiben 18a, 18b angewandt wird, demzufolge
ist es möglich,
die Haltbarkeit der Bauteile zu erhöhen und eine Verformung zu
verhindern.
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Als ein Ergebnis, da sich die Innenrolle 93 nicht
verformt, führt
die Kraftrolle 18c eine glatte Übertragung der Drehungen aus,
während
sie zwischen die Eingangsscheibe 18a und die Ausgangsscheibe 18b eingeschoben
ist.
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Die Innenrollen der anderen Kraftrollen 18d, 20c, 20d zeigen
denselben Effekt.
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Die innere radiale Bohrung 93a der
Innenrolle 93 ist durch ein Bodenteil 93b abgedeckt
und Schmieröl
wird zu dem zweiten Rollenlager 98 oder dem Kugellager 92 durch
den radialen Schmierölkanal 105, 106 und
dem Schmierölkanal 104 der
Drehwelle 15 von dem Verzweigungsölkanal 101 und dem ersten
Schmierölkanal 100 des
Drehzapfens 17 wirksam zugeführt. Diese Anordnung gestattet
eine ausreichende Schmierung der Lager der Innenrolle 93 und
es ist möglich,
eine glatte Drehbewegung aufrecht zu erhalten. Dies erhöht die Haltbarkeit
der Lager 92, 98 und der Kraftrolle 18c.
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Die anderen Kraftrollen 18d, 20c, 20d zeigen denselben
Effekt.
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Während
der Herstellung der Stand der Technik Vorrichtungen ist eine Unterlegscheibe
oder ein Sprengring an den Teilen vorgesehen, in denen die Drehwelle
von der Spitze der Innenrolle vorspringt, um die Loslösung der
Innenrolle zu verhindern. Da je doch die innere radiale Bohrung 93a der Innenrolle 93 ein
Bodenteil 93b hat, ist es möglich, den Sprengring oder
die Unterlegscheibe wegzulassen, was folglich die Anzahl der Bauteile
vermindert und auch die Herstellungsschritte vermindert, da eine Sprengringnut
nicht vorgesehen werden braucht.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird nachstehend
beschrieben.
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In dem, wie in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, ist das Kugellager 92 so
festgelegt, dass sich die Kontaktposition mit der Innenrolle 93 und
der Außenrolle 94 in
einer radialen Richtung um die Drehmitte der Kraftrolle 18c unterscheidet.
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Eine Anwendungslinie L der Belastung
auf das Kugellager 92 ist festgelegt, um sich in Bezug
zu der Drehmitte der Kraftrolle 18c zu neigen, so dass der
Kontaktpunkt zwischen dem Umlauf 93c der Innenrolle 93 und
dem Kugellager 92 von der Drehmitte der Kraftrolle 18c abweicht
und sich der Kontakt des Umlaufs 94a und des Kugellagers 92 in
Richtung der Mittelachse der Kraftrolle 18c nähert.
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Als ein Ergebnis, da die auf die
Innenrolle 93 angewandte radiale Belastung durch das Kugellager 92,
vorgesehen in einem geneigte Kontaktwinkel, getragen wird, tendiert
die Innenrolle 93 nicht, sich in radialer Richtung zu verlagern,
was folglich die Lagersteifigkeit dieses Bauteiles erhöht.
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Die in dem Innenteil der Innenrolle 93 vorgesehene
innere radiale Bohrung 93a ist auch durch ein Bodenteil 93b auf
der Seite abgedeckt, auf die die Belastung von den Eingangs- und
Ausgangsscheiben 18a, 18b angewandt wird, demzufolge
ist es möglich,
die Haltbarkeit des Bauteiles zu erhöhen und eine Verformung zu
verhindern.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird nachstehend
in Bezug auf 4 beschrieben.
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Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von dem zweiten Ausführungsbeispiel
dadurch, dass ein Schmierölkanal 104,
der an dem Kraftrollen- Wellenabschnitt 90b vorgesehen
ist, in einer radialen Richtung durchdrungen wird, um Schmieröl zu dem zweiten
Rollenlager 98, angeordnet zwischen der Innenrolle 93 und
der Drehwelle 15, zuzuführen.
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D. h., der durchgeleitete Schmierölkanal ist durch
die Bezugszahl 104' bezeichnet.
Schmieröl aus
dem Schmierölkanal 104' der Kraftrollen-
Wellenabschnitt 90b erreicht den Bodenteil 93b der
inneren radialen Bohrung 93a und es ist möglich, zu
dem zweiten Rollenlager 98 ausreichend Schmieröl zuzuführen.
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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes des
unabhängigen
Anspruchs 1 wird nachstehend beschrieben.
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Wie in der 5 gezeigt, sind Schmierölbohrungen 107,
die Schnieröl
zu den bewegten Flächen der
Eingangs- und Ausgangsscheiben 18a, 18b zuführen, an
zwei Positionen an dem Bodenteil 93b der Innenrolle 93 vorgesehen.
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Das Schmieröl, das zu der inneren radialen Bohrung 93a durch
den Schmierölkanal 104 des
Innenteils der Drehwelle 15 eingeleitet wird, wird von den
Schmierölbohrungen 107 nach
außen
abgegeben und wird zu den Bewegungsflächen der Eingangs- und Ausgangsscheiben 18a, 18b zugeführt.
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Auf diese Weise wird die Schmierung
der Bewegungsflächen
der Eingangs- und Ausgangsscheiben 18a, 18b, die
in Kontakt mit der Kraftrolle 18c kommen, wirksam ausgeführt und
somit ist es möglich,
die Haltbarkeit der Bewegungsflächen
der Eingangs- und Ausgangsscheiben in Bezug auf die Ermüdungsfestigkeit
zu verbessern.
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In diesem Fall kann der in dem Kraftrollen- Wellenabschnitt 90b gebildete
Schmierölkanal 104 als
ein durchgebohrter Schmierölkanal 104' vorgesehen
werden.