DE60223900T2

DE60223900T2 - Stufenlos verstellbares toroidgetriebe

Info

Publication number: DE60223900T2
Application number: DE60223900T
Authority: DE
Inventors: Yasuji Toyota-shi TAKETSUNA; Shigenori Toyota-shi TAMAKI
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2022-01-12
Also published as: US20040043860A1; JP3565169B2; WO2002057655A1; US7211024B2; JP2002213558A; EP1353091A1; EP1881233A3; DE60231847D1; EP1881233A2; DE60223900D1; EP1353091B1; EP1881233B1; EP1353091A4

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos einstellbares Getriebe der Toroidbauart (oder Mitnahmereibungsbauart) entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1, das aufgebaut ist, um das Übersetzungsverhältnis stufenlos durch ein Variieren des Drehmomentübertragungspunkts zwischen dem Rollbauteil und dem Drehbauteil in der Radialrichtung zu ändern, wobei ein Rollbauteil zwischen einem Paar Drehbauteilen geklemmt ist, um ein Drehmoment von einem Drehbauteil zu dem anderen Drehbauteil über das Rollbauteil durch Drehen von dem einem Drehbauteil zu übertragen.
Ein stufenlos einstellbares Getriebe dieser Art ist bspw. durch Klemmen einer scheibenförmigen Rolle zwischen einem Paar von Scheiben aufgebaut, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Abschnitt des Paares Scheiben, wo die Außenseite von einem vorbestimmten Radius angeordnet ist, hat eine bogenförmige Fläche, die kongruent zu dem Bogen ist, der auf den Mittelpunkt von gegenüber liegenden Ebenen dieser Scheiben ausgerichtet ist, und solch eine bogenförmige Fläche führt zu einer Umfangsrichtung. Die derart dreidimensional nach innen gekrümmte Fläche ist eine Toroidfläche. Die Toroidfläche dient als eine Rollfläche und die Rolle ist zwischen diese geklemmt. Die Rolle ist ein scheibenförmiges Bauteil und ihre Schnittabbildung entlang einer Tiefenrichtung des Außenumfangsabschnitts ist kongruent zu der bogenförmigen Abbildung der Rollfläche der Scheiben. Demzufolge wird die Rolle durch Drehen von einer der Scheiben gedreht, und die andere Scheibe dreht folgend. Dann wird die Rolle geneigt, um die radiale Position des Kontaktabschnitts mit einer der Scheiben zu bewegen, d. h. die radiale Position von der Mittelachse der Scheibe nach außen, und auch um die radiale Position des Kontaktabschnitts mit der anderen Scheibe zu einer Innenumfangsseite zu bewegen, so dass das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis entsprechend dem Verhältnis der Radii der jeweiligen Kontaktabschnitte dadurch eingestellt wird.
Der Betrag des Drehmoments, das durch das stufenlos einstellbare Getriebe der Toroidbauart dieser Art übertragen werden soll, wird gemäß der Last geändert, durch die die Rollen durch die Scheiben geklemmt werden. Je größer die sogenannte Klemmkraft der Scheiben zum Klemmen der Rolle wird, desto anteilsmäßig höher wird das übertragbare Drehmoment. Des Weiteren wird in dem stufenlos einstellbaren Getriebe der Toroidbauart eine Übertragung des Drehmoments durch ein Ausbilden eines Ölfilms zwischen der Scheibe und der Rolle ausgeführt, und durch ein Verwenden einer Scherkraft des Ölfilms. Je größer das Drehmoment ist, das zwischen der Scheibe und der Rolle übertragen werden soll, desto größer wird deshalb die Scherkraft des Ölfilms. Demzufolge ist die Menge von Wärme an dem Drehmomentübertragungsabschnitt erhöht.
Im Allgemeinen ist ein Material der zuvor genannten Scheiben und Rollen ein Metall, und eine Behandlung, um einen Oberflächenhärte zu erhöhen, ist auf diese Scheiben und Rollen angewendet, jedoch ist eine mechanische Eigenschaft von diesen, wie eine Härte und eine Abnützungswiderstandsfähigkeit, verschlechtert, falls im Betrieb eine Temperatur aufgrund der vorstehend genannten Wärmeerzeugung angestiegen ist. In diesem Zusammenhang ist eine Vorrichtung vorgesehen, die aufgebaut ist, um ein Kühlen mit einem Ausbilden eines Ölfilms durch aggressives Aufsprühen von Schmieröl auf die Außenumfangsfläche der Rolle und Fördern des Schmieröls durch Drehen der Rolle zu der Grenzfläche auszuführen, wo sich die Scheibe und die Rolle berühren, wie in JP-A-2000-507667 als einem Stand der Technik offenbart ist. Gemäß dem Stand der Technik, der in der zuvor erwähnten Offenlegungsschrift offenbart ist, kann der Ölfilm zwischen der Rolle und der Scheibe ausgebildet werden, indem das Schmieröl, das zu der Außenumfangsfläche der Rolle geblasen wird, durch Drehen der Rolle zu dem Kontaktabschnitt mit der Scheibe transportiert wird. Demzufolge berührt viel Schmieröl die Außenumfangsfläche der Rolle und ein Kühlen des Kontaktabschnitts zwischen der Rolle und der Scheibe kann auf diese Weise ausgeführt werden. Jedoch wird im Allgemeinen ein Temperaturanstieg problematisch, wenn die Rolle mit hoher Geschwindigkeit dreht. Demzufolge wird das meiste des Schmieröls leicht aufgrund einer Zentrifugalkraft unmittelbar verteilt, selbst falls Schmieröl zu der Außenumfangsfläche der Rolle geblasen wird, wie in der zuvor erwähnten Offenlegungsschrift offenbart ist. Deshalb ist eine Menge des Schmieröls, das zu der Scheibe gefördert werden soll, nicht exakt ausreichend, so dass es einen Nachteil gibt, dass die Drehmomentübertragungsfähigkeit aufgrund eines ungenügenden Kühlens der Scheibe begrenzt ist.
WO 97/37156 A offenbart ein gattungsgemäßes stufenloses einstellbares Getriebe der Toroidbauart mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Diese Erfindung ist in Anbetracht des vorstehenden technischen Problems gemacht und es ist ihre Aufgabe, ein stufenlos einstellbares Getriebe der Toroidbauart vorzusehen, das einen exzellenten Kühleffekt hat.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem stufenlos einstellbaren Getriebe der Toroidbauart gemäß Anspruch 1 erreicht.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch Vorsehen eines Aufbaus zum Abstrahlen einer Wärme auf einen Abschnitt, der beim Übertragen eines Drehmoments an den vorstehend erwähnten Drehbauteilen, wie Scheiben oder Rollen, nicht direkt beteiligt ist. Genauer gesagt ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein stufenlos einstellbares Getriebe der Toroidbauart vorgesehen, in dem ein Rollbauteil zwischen einem Paar Drehbauteilen angeordnet ist, wobei dessen Außenumfangsfläche eine Rollfläche dieser einander gegenüber liegenden Drehbauteile über einen Ölfilm berührt, und in dem ein Haltebauteil zum Halten des Rollbauteils in einem drehbaren Zustand damit vorgesehen ist, wobei das Getriebe dadurch gekennzeichnet ist, dass: ein Schmierölförderloch zum Sprühen eines Schmieröls auf eine Vielzahl von Abschnitten an der Rotationsmittenseite von wenigstens einer der Endflächen des Rollbauteils in einer Axialrichtung des Rollbauteils an dem Haltebauteil vorgesehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird deshalb das Rollbauteil, das die Rollfläche der Drehbauteile über die Ölfläche berührt, durch eine Drehung von einem der Rollbauteile gedreht, das das Rollbauteil klemmt. Dann wird das Drehmoment von dem Rollbauteil über den Ölfilm zu dem anderen Drehbauteil übertragen, so dass das Drehmoment letzten Endes von dem einem Drehbauteil zu dem anderen Drehbauteil übertragen wird. In diesem Fall unterscheiden sich Radii der Kontaktpositionen der Rollbauteile mit jedem Drehbauteil, wenn das Rollbauteil gegen die Rotationsmittelachse der Drehbauteile geneigt ist, und das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis entsprechend dem Verhältnis der Radii ist dadurch eingestellt. Des Weiteren wird das Schmieröl zu der Vielzahl von Abschnitten an der Rotationsmittenseite von wenigstens einer der Endflächen des Rollbauteils in der Axialrichtung von dem Förderloch des Haltebauteils geblasen. Das Schmieröl fließt durch die Rotation des Rollbauteils, wobei es sich über die gesamte Endfläche ausbreitet, und kühlt das Rollbauteil, wobei es in der Zwischenzeit Wärme von dem Rollbauteil abführt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Haltebauteil eine kreisförmige Platte zum Abdecken des überwiegenden Teils von wenigstens einer der Endflächen des Rollbauteils in der Axialrichtung auf, wobei die Platte zu der Endfläche gegenüberliegend ist.
Mit diesem Aufbau wird deshalb das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis als der vorbestimmte Wert durch Übertragen des Drehmoments von dem einen Drehbauteil über das Rollbauteil zu dem anderen Drehbauteil und Neigen des Rollbauteils gegen die Rotationsmittelachse des Drehbauteils eingestellt. Das Schmieröl wird zu dem Rollbauteil gefördert, wohingegen wenigstens eine der Endflächen des Rollbauteils in der Axialrichtung durch den kreisförmigen Plattenabschnitt des Haltebauteils bedeckt ist. Demzufolge wird das Schmieröl in einem Sättigungszustand zwischen dem Rollbauteil und dem Drehbauteil gehalten. Demzufolge wird das Rollbauteil durch das Schmieröl gekühlt, das an der Endfläche des Rollbauteils gehalten wird, wobei es die Wärme abführt.
Darüber hinaus kann gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Dichtungsbauteil zum Ausbilden eines Ölreservoirs zwischen dem kreisförmigen Plattenabschnitt und der Endfläche des Rollbauteils in der Axialrichtung an dem Außenumfangsabschnitt des kreisförmigen Plattenabschnitts angeordnet sein.
Mit diesem Aufbau ist demzufolge das Ölreservoir an der Seite von wenigstens einer der Endflächen des Rollbauteils in der Axialrichtung ausgebildet, und das Rollbauteil wird durch das Schmieröl gekühlt, das darin gesättigt ist.
Darüber hinaus kann eine schwarze Körper-Endbearbeitung, um eine Wärmestrahlung zu fördern, auf die Fläche des Drehbauteils oder des Rollbauteils angewendet sein.
Mit diesem Aufbau wird deshalb eine Wärmedissipation von der Fläche des Drehbauteils oder des Rollbauteils aggressiv erzeugt, und als eine Folge wird ein Kühlen des Drehbauteils oder des Rollbauteils gefördert, und der Temperaturanstieg von diesen wird verhindert oder unterdrückt.
1 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel einer Rolle in einem stufenlos einstellbaren Getriebe gemäß dieser Erfindung zeigt, und (A) ist eine Draufsicht, und (B) ist eine Schnittansicht;
2 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel der Rolle in einem stufenlos einstellbaren Getriebe gemäß dieser Erfindung zeigt;
3 ist eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel der Rolle mit an dieser ausgebildeten Rippen zeigt, das für ein stufenlos einstellbares Getriebe gemäß dieser Erfindung verwendbar ist;
4 ist eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel der Rolle mit Mikrovorsprüngen zeigt, das für ein stufenlos einstellbares Getriebe gemäß dieser Erfindung verwendbar ist;
5 ist eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel einer Scheibe mit Rippen zeigt, das für ein stufenlos einstellbares Getriebe gemäß dieser Erfindung verwendbar ist;
6 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel einer Scheibe mit Mikrovorsprüngen zeigt, das für ein stufenlos einstellbares Getriebe gemäß dieser Erfindung verwendbar ist;
7 ist eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel einer Scheibe zeigt, bei dem eine Abdeckung an der Rückseite der Scheibe montiert ist;
8 ist eine Seitenschnittansicht, die ein Beispiel einer Hydraulikkammer zeigt, die durch Montieren einer Abdeckung an der Rückseite der Scheibe ausgebildet ist; und
9 ist eine typische Seitenschnittansicht, die ein Beispiel eines Gesamtaufbaus eines stufenlos einstellbaren Getriebes gemäß dieser Erfindung zeigt.
Als nächstes wird diese Erfindung in Verbindung mit einer bestimmten Ausführungsform beschrieben, die in den Zeichnungen gezeigt ist. Um zuerst einmal ein Beispiel eines stufenlos einstellbaren Getriebes der Toroidbauart zu beschreiben, das Gegenstand dieser Erfindung ist, ist in 9 repräsentativ ein stufenlos einstellbares Getriebe 1 einer Doppelhohlraum-Volltoroidbauart abgebildet. In dem stufenlos einstellbaren Getriebe 1 der Toroidbauart, sind zwei ein Paar bildende Eingabescheiben 2, in einer sogenannten Rücken-an-Rücken Beziehung zueinander angeordnet, und zwei ein Paar bildende Ausgabescheiben 3 sind angeordnet, um diesen Eingabescheiben 2 gegenüber zu liegen, und zwar indem sie diese Eingabescheiben 2 sandwichartig umgeben. Diese Scheiben 2 und 3 sind derart gemacht, dass Abschnitte von ihren gegenüberliegenden Flächen an einer Außenumfangsseite mit einem vorbestimmten Radius geformt sind, wenn sie in einer Ebene an der Mittelachse geschnitten sind, um einen Abschnitt einer bogenförmige Fläche eines vorbestimmten Radius zu haben, in gleicher Weise wie die Scheiben des stufenlos einstellbaren Getriebes der Toroidbauart gemäß dem Stand der Technik. Eine Rolle (ein Rollbauteil) 4, die einem Leerlaufbauteil oder einem Übertragungsbauteil entspricht, ist zwischen Rollflächen 2B und 3B sandwichartig angeordnet, die in solch eine bogenförmige Fläche geformt sind. Das heißt die Ausgabescheibe 3 auf der rechten Seite von 9 ist in der Axialrichtung fixiert, und eine Hydraulikkammer 5 ist in der Rückseite (gegenüberliegende Seite der Rollfläche 2B und 3B) der Ausgabescheibe 3 auf der linken Seite angeordnet. Die Rolle 4 ist durch entsprechende Scheiben von den Eingabescheiben 2 und den Ausgabescheiben 3 durch Fördern des Öldrucks gemäß dem zu übertragenen Drehmoment zu der Hydraulikkammer 5 geklemmt. Und zwar ist das Getriebe aufgebaut, um die Klemmkraft zum Klemmen der Rolle 4 durch entsprechende Scheiben 2 und 3 von dem zu der Hydraulikkammer 5 zu förderenden Öldruck zu erzeugen.
Um einstückig zu drehen, sind hier die Ausgabescheiben 3 durch eine Ausgabewelle 6 verbunden, die entlang der Mittelachse dieser Scheiben angeordnet ist, und die Ausgabewelle 6 geht durch die Mittelabschnitte der Eingabescheiben 2 hindurch. Des Weiteren ist ein Lager 7 zwischen den Eingabescheiben 2 und der Ausgabewelle 6 angeordnet, und diese Eingabescheiben 2 und die Ausgabewelle 6 sind aufgebaut, um relativ zu drehen.
Des Weiteren ist eine Eingabewelle 8 parallel zu der Ausgabewelle 6 und drehbar angeordnet. Die Eingabewelle 8 ist geringfügig länger als die Gesamtlänge des stufenlos einstellbaren Getriebes 1, und Räder 9, 10 und 11 sind an insgesamt drei Stellen montiert, wie an sowohl ihrem vorderen als auch ihrem hinteren Endabschnitt und ihrem mittleren Abschnitt. Das Rad 10 an dem mittleren Abschnitt greift mit einem Rad 12 ein, das mit den Eingabescheiben 2 integriert ist. Demzufolge wird das Drehmoment von der Eingabewelle 8 über diese Räder 10 und 12 zu dem stufenlos einstellbaren Getriebe 1 eingegeben.
Darüber hinaus ist die Rolle 4 ein scheibenförmiges Bauteil und ihr Außenumfang hat eine Schnittform, die in eine gekrümmte Fläche geformt ist, wobei die Krümmung gleich zu dem Bogen der Rollfläche 2B und 3B der Scheiben 2 und 3 ist. Die Rolle ist bezüglich den einzelnen Scheiben 2 und 3 geneigt; deshalb werden radiale Abschnitte der Kontaktabschnitte zwischen der Rolle 4 und den Scheiben 2 und 3 beliebig geändert. Drei Rollen 4 sind zwischen jeder Eingabescheibe 2 und jeder Ausgabescheibe 3 in gleichen Abständen angeordnet, und sechs Rollen sind insgesamt für das stufenlos einstellbare Getriebe 1 als ein Ganzes vorgesehen.
Des Weiteren ist jede Rolle 4 durch einen Träger 13, der als ein Haltebauteil dient, drehbar und neigbar gehalten. Dieser Träger 13 hat eine Schmierölpassage, die zum Fördern des Schmieröls zu der Außenumfangsfläche der Rolle 4 ausgebildet ist, wie nachstehend beschrieben ist.
Daneben ist ein Eingaberad 14 vorgesehen, das mit dem an der Eingabewelle 8 montierten Rad 9 eingreift, und das Eingaberad 14 wird durch die Bewegungsenergie einer Antriebsquelle, wie eine Kraftmaschine (nicht gezeigt), gedreht.
Ein Beispiel der Rolle 4 und des Trägers 13 ist in (A) und (B) von 1 gezeigt. Der Träger 13, der in dieser Figur gezeigt ist, weist ein Paar kreisförmiger Platten 131 auf, die einen Durchmesser geringfügig als die Rolle 4 haben. Zwei Abschnitte von jeder kreisförmigen Platte 131, die einander in der diametralen Parallele gegenüber liegen, stehen nach außen von dem Außendurchmesser der Rolle 4 vor und sind in Anfügeabschnitte 132 geformt, wobei sie zu der Seite der Flächen führen, die einander gegenüber liegen. Die kreisförmigen Platten 131 sind durch Aneinanderfügen der Anfügeabschnitte 132 einstückig zusammengebaut, und als eine Folge ist ein Raum, der ein wenig größer als die Rolle 4 ist, zwischen diesen kreisförmigen Platten 131 ausgebildet, um die Rolle 4 darin aufzunehmen. Genauer gesagt weist die Rolle 4 einen Wellenabschnitt 41 an ihrem Mittelabschnitt auf, und der Wellenabschnitt 41 ist durch ein Lager 133, das an dem Mittelabschnitt von jeder kreisförmigen Platte 131 montiert ist, in einem drehbaren Zustand gehalten. Demzufolge wird die Rolle 4 durch den Träger 13 in einem drehbaren Zustand gehalten.
Ein Stamm 134 als ein schaft- bzw. wellenförmiges Bauteil ist an einem der Anfügeabschnitte 132 montiert. Dieser Stamm 134 ist mit einem Stellglied der linear arbeitenden Bauart, wie einem hydraulischen Zylinder (nicht gezeigt), in einem schwenkbaren Zustand verbunden. Die Rolle 4, die durch die Scheiben 2 und 3 geklemmt wird, wird durch das Stellglied nach hinten und nach vorne bewegt, und die Rolle 4 wird als eine Folge gegen die Rotationsmittelachse der Scheiben 2 und 3 geneigt.
Des Weiteren ist eine Ölpassage 135 entlang der Mittelachse des Stamms 134 ausgebildet. Ein Endabschnitt der Ölpassage 135 an der Stellgliedseite ist mit einer nicht gezeigten hydraulischen Fördereinheit verbunden. Eine weitere Ölpassage 136, die mit der Ölpassage 135 zu verbinden ist, ist in jeder kreisförmigen Platte 131 ausgebildet. Und zwar ist die Ölpassage 136, die durch die kreisförmige Platte 131 hindurch geht, von dem einen Anfügeabschnitt 132 zu dem anderen Anfügeabschnitt 132 ausgebildet, und die Ölpassage 136 an jeder kreisförmigen Platte 131 ist zu der Anfügefläche geöffnet.
Demzufolge sind, wie in 1 gezeigt ist, die Ölpassagen 136 an der oberen und der unteren Platte 131 an dem Anfügeabschnitt 132 miteinander verbunden. Des Weiteren ist die Ölpassage 135 an dem Stamm 134 mit der Ölpassage 136 der kreisförmigen Platte 131 als eine Folge des Verbindens des Stamms 134 mit einem der Anfügeabschnitte 132 verbunden. Daneben ist die Ölpassage 136 an jeder kreisförmigen Platte 131 als eine Schleife ausgebildet, um den Außenumfang jedes Lagers 133 zu umgeben. Das heißt, sie ist aufgebaut, um das Schmieröl zu dem Lager 133 zu fördern.
Eine Schmierölsprühdüse 137, die mit der Ölpassage 136 zu verbinden ist, ist an jedem Anfügeabschnitt 132 mit Öffnung zu der Außenumfangsfläche der Rolle 4 ausgebildet. Des Weiteren ist eine Vielzahl von Schmierölförderlöchern 138 zum Fördern des Schmieröls zu der Endfläche der Rolle 4 in der Axialrichtung, das heißt zu einer oberen Fläche und einer unteren Fläche in 1, in der Nähe des Mittelabschnitts von jeder kreisförmigen Platte 131 ausgebildet und mit der Ölpassage 136 an jeder kreisförmigen Platte 133 verbunden. Darüber hinaus kann das Schmierölförderloch 138 in eine Vielzahl von Nadellochförmigen Löchern geformt sein, oder ansonsten in eine Form eines schmalen Schlitzes geformt sein, um das Schmieröl in Filmform herausspritzen zu lassen. Demzufolge wird das Schmieröl zu dem Lager 133 gefördert, wobei es gleichzeitig zu der Außenumfangsfläche und sowohl der oberen als auch der unteren Fläche der Rolle 4 herausspritzt, indem das Schmieröl zu der Ölpassage 136 an jeder kreisförmigen Platte 131 durch die Ölpassage 135 des Stamms 134 gefördert wird.
In dem zuvor beschrieben stufenlos einstellbaren Getriebe 1 wird ein Drehmoment zu der Eingabescheibe 2 mittels Drehen des Eingaberads 14 über das mit dem Eingaberad 14 und der Eingabewelle 8 eingreifenden Rad 9 durch eine nicht gezeigte Antriebsquelle, wie eine Kraftmaschine oder dergleichen, übertragen. Die Rolle 4, die die Rollfläche 2B durch den Ölfilm berührt, wird gedreht, wenn sich die Eingabescheibe 2 dreht, und die Ausgabescheibe 3 wird im Anschluss gedreht, weil die Rolle 4 die Rollfläche 3B der Ausgabescheibe 3 durch den Ölfilm berührt. Als eine Folge wird deshalb die Ausgabewelle 6 gedreht, die mit der Ausgabescheibe 3 integriert ist.
In diesem Fall wird die Drehzahl der Rolle 4 in Abhängigkeit der Drehzahl der Eingabewelle 2 und des Radius von der Drehmitte an dem Kontaktabschnitt mit der Rollfläche 2B bestimmt. Des Weiteren wird die Drehzahl der Ausgabescheibe 3 in Abhängigkeit der Drehzahl der Rolle 4 und des Radius von der Drehmitte an dem Kontaktabschnitt der Rolle 4 mit der Rollfläche 3B bestimmt. Demzufolge wird die relative Drehzahl der Ausgabescheibe 3 zu der Eingabescheibe 2 in Verbindung mit der radialen Position der Kontaktabschnitte der Rolle 4 mit jeder Rollfläche 2B und 3B bestimmt, und ein Geschwindigkeitsänderungsverhältnis wird durch Ändern der Kontaktabschnitte der Rolle 4 mit jeder Rollfläche 2B und 3B durch Neigen der Rolle 4 zu der Mittelachse der Ausgabewelle 6 stufenlos geändert.
Das Schmieröl wird durch die Ölpassage 135 des Stamms 134 zu dem Träger 13 gefördert, wenn das stufenlos variable Getriebe auf diese Weise in Betrieb ist. Demzufolge wird das Schmieröl zu der Ölpassage 136 von jeder kreisförmigen Platte 131 gefördert, wobei es druckbeaufschlagt wird, und das Schmieröl spritzt als eine Folge von der Schmierölsprühdüse 137 zu der Außenumfangsfläche der Rolle 4. Das Schmieröl, das auf diese Weise an der Außenumfangsfläche der Rolle 4 anhaftet, wird durch eine Drehung der Rolle 4 zu den Kontaktabschnitten mit jeder Scheibe 2 und 3 übertragen und bildet einen Ölfilm hauptsächlich zwischen diesen aus. Des Weiteren wird die Übertragung des Drehmoments zwischen der Rolle 4 und jeder Scheibe 2 und 3 unter Verwendung einer Scherkraft des Ölfilms ausgeführt. Des Weiteren wird ein Teil des Schmieröls, das in der Rolle 4 spritzt, durch eine Zentrifugalkraft verteilt, jedoch führt das Schmieröl Wärme von der Rolle 4 ab, und die Rolle 4 wird dadurch gekühlt.
Des Weiteren wird das Schmieröl, das zu der Ölpassage 136 gefördert wird, von dem Schmierölsprühloch 138 zu dem Abschnitt nahe der Drehmitte der Rolle 4 gespritzt. Das Schmieröl fließt durch die Zentrifugalkraft, die durch die Drehung erzeugt wird, zu der Außenumfangsseite der oberen und unteren Fläche der Rolle 4 und breitetet sich überall über diese Flächen aus. Insbesondere in dem vorstehend beschriebenen stufenlos einstellbaren Getriebe 1 ist sowohl die obere als auch die untere Fläche der Rolle 4 mit der kreisförmigen Platte 131 bedeckt, und es gibt keinen vollständig offenen Raum, und deshalb wird das Schmieröl, das aus dem Schmierölförderloch 138 herausspritzt, aggressiv auf sowohl die obere als auch die untere Fläche der Rolle 4 aufgetragen. Demzufolge wird der Kontaktbereich zwischen der Rolle 4 und dem Schmieröl größer, und die Wärmeübertragung von der Rolle 4 zu dem Schmieröl wird dadurch gefördert. Demzufolge wird die Rolle 4 aggressiv gekühlt.
Und zwar wird die Rolle wirksam gekühlt, weil sich das Schmieröl, das aus dem Schmierölförderloch 138 herausspritzt, sowohl zu der oberen als auch der unteren Fläche der Rolle 4 ausbreitet und die Wärme von der Rolle 4 abführt, und weil das Schmieröl von dem Außenumfang der Rolle durch die Zentrifugalkraft weggeschleudert wird.
Darüber hinaus wird das Schmieröl fein über die Rollflächen 2B und 3B der Scheiben 2 und 3 gesprüht, und deshalb wird jede Scheibe 2 und 3 durch das Schmieröl gekühlt, wobei deren Wärme abgeführt wird.
Das zuvor beschriebene stufenlos einstellbare Getriebe 1 ist aufgebaut, um das Schmieröl zu der Endfläche der Rolle 4 in der Axialrichtung, d. h. zu der oberen Fläche oder der unteren Fläche in 1, von einer Vielzahl von Abschnitten zu fördern. Deshalb ist es möglich, das filmförmige Schmieröl zu der oberen Fläche oder der unteren Fläche der Rolle 4 zu fördern, wobei es sich vollständig verbreitet, und als eine Folge ist dadurch eine Wärmeleitfähigkeit zwischen der Rolle 4 und dem Schmieröl verbessert und die Rolle 4 wird wirksam gekühlt. Darüber hinaus ist die obere Fläche oder die untere Fläche der Rolle 4 mit der kreisförmigen Platte 131 des Trägers 13 bedeckt; deshalb ist es möglich, das Schmieröl in der oberen Flächenseite oder der unteren Flächenseite der Rolle 4 verbleibend zu halten. Demzufolge ist die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Rolle 4 und dem Schmieröl verbessert und die Rolle 4 wird dadurch wirksam gekühlt.
Wie vorstehend beschrieben ist, falls das Schmieröl zwischen der Rolle 4 und der kreisförmigen Platte 131 gehalten wird, ist ein Kontakt zwischen der Rolle 4 und der kreisförmigen Platte 131 erleichtert und die Rolle 4 kann wirksam gekühlt werden. Demzufolge kann das Getriebe auch aufgebaut sein, um ein Ölreservoir zwischen der Rolle 4 und dem Träger 13 auszubilden, um das Schmieröl aufzunehmen. Ein Beispiel ist in 2 gezeigt.
Das Beispiel, das hier gezeigt ist, ist das Beispiel des Vorsehens eines Dichtungsbauteils 139 zum fluiddichten Abdichten des Raums zwischen der kreisförmigen Platte 131 und der Rolle 4 an der Außenumfangsseite der kreisförmigen Platte 131, die der Rolle 4 gegenüber liegt. Das heißt das Dichtungsbauteil 139 ist an dem Träger 13 montiert und berührt schabend die obere Fläche oder die untere Fläche der Rolle 4. Demzufolge fließt das Schmieröl, das aus dem zuvor beschriebenen Schmierölförderloch 13 spritzt, auf die obere Fläche oder die untere Fläche der Rolle 4 und breitet sich zu der Außenumfangsseite aus, jedoch ist das Ölreservoir an dem Abschnitt der Innenumfangsseite von dem Dichtungsbauteil 139 gebildet, weil der Fluss durch das Dichtungsbauteil 139 gehindert wird. Als eine Folge ist der größte Teil der Rolle 4 mit dem Schmieröl bedeckt und dessen Wärme wird durch das Schmieröl abgeführt, und deshalb kann die Rolle 4 wirksam gekühlt werden.
Darüber hinaus, falls das Schmieröl vollständig in dem Ölreservoir der Innenumfangsseite von dem Dichtungsbauteil 139 verbleibt, wird eine Temperatur allmählich höher und es wird keine Kühlwirkung mehr erzeugt. Um solch einen Nachteil zu vermeiden, ist es deshalb bevorzugt, die Strömung des Schmieröls an sowohl der oberen als auch der unteren Seite der Rolle 4 zu erzeugen, wobei das Schmieröl nach und nach entweicht, indem ein Kerbenabschnitt an einem Abschnitt des Dichtungsbauteils 139 ausgebildet ist oder indem das Durchgangsloch an der kreisförmigen Platte 131 ausgebildet ist.
Ein Kühlen der Rolle 4 wird durch Abstrahlen der Wärme zu dem Schmieröl oder der Umgebungsluft ausgeführt, wie vorstehend beschrieben ist, und deshalb ist es bevorzugt, konkav-konvexe Abschnitte an der Fläche der Rolle 4 auszubilden, um die Kühlwirkung zu verbessern.
Ein Beispiel des Ausbildens einer Rippe 15 zum Vergrößern des Wärmeabstrahlbereichs ist in 3 als ein Beispiel der konkav-konvexen Abschnitte gezeigt. Eine Vielzahl von dünnen Rippen 15 ist sowohl an der oberen als auch der unteren Fläche der Rolle 4 ausgebildet, wie in 3 gezeigt ist. Die Rippen 15 können in eine Ringform, eine Spiralform, oder in eine geeignete Form geformt sein, die in bestimmten Abständen angeordnet ist, wie eine Bogenform.
Die vorstehend genannten Rippen 15 können durch den Träger 13 gehalten werden, der die kreisförmige Platte 131 hat, wie in 1 oder 2 gezeigt ist, weil es ihre Funktion ist, den Wärmeabstrahlbereich gegenüber dem umgebenden Schmieröl und der umgebenden Luft zu erhöhen. Ansonsten kann die in 3 gezeigte Rolle 4 auch durch einen Träger gemäß dem Stand der Technik, der aus einem Paar rechteckiger plattenförmiger Bauteile besteht, anstelle des Trägers 13 gehalten werden. Und zwar wird der Betrag der Wärmeabstrahlung durch die Rippen 15 erhöht und die Rolle 4 kann wirksam gekühlt werden, selbst in dem Fall, in dem die Rolle 4 durch ein Sprühen des Schmieröls nur auf ihre Außenumfangsfläche gekühlt wird und sowohl ihre obere als auch ihre untere Fläche zu der Umgebungsluft ausgesetzt ist.
Ein weiteres Beispiel der konkav-konvexen Abschnitte ist in 4 gezeigt. Das hier gezeigte Beispiel ist ein Beispiel des Kühlens der Rolle 4 mit dem Schmieröl, und es sind Mikrovorsprünge 16, um eine Strömung des Schmieröls turbulent zu machen, an sowohl der oberen als auch der unteren Fläche der Rolle 4 ausgebildet. Die Mikrovorsprünge 16 sind, wie in 4 gezeigt ist, Sägezahnförmige Vorsprünge, derart, dass eine Fläche zu der Mitte der Rolle 4 vertikal ist und die Fläche, die zu der Außenumfangsseite von der vertikalen Fläche führt, eine geneigte Fläche ist, um ein Schnittdreieck auszubilden. Des Weiteren ist das Verhältnis zwischen einer Teilung bzw. einem Abstand p und einer Höhe h (p/h) von 7 bis 10 festgelegt. Daneben können die Mikrovorsprünge 16 als eine Kreisformation in der Umfangsrichtung angeordnet sein, oder können mit bestimmten Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet sein und in der Radialrichtung abwechselnd verschoben ausgebildet sein.
Des Weiteren können die Mikrovorsprünge 16 durch eine mechanischen Bearbeitung, wie Schneiden oder Pressen, in regelmäßig angeordnete Vorsprünge ausgebildet sein. Ansonsten können die Mikrovorsprünge 16 in unregelmäßig angeordnete Vorsprünge durch Anrauhen der Oberfläche der Rolle 4 ausgebildet sein. In diesem Fall ist das Verhältnis zwischen der Teilung bzw. dem Abstand der Höhe der Mikrovorsprünge 16 vorzugsweise ungefähr 10 bis 13 im Durchschnitt.
Es ist bevorzugt, dass die Rolle 4, an der die vorstehend genannten Mikrovorsprünge 16 ausgebildet sind, so verwendet wird, dass sie an dem Träger 13 installiert ist, der die kreisförmige Platte 131 hat, wie in 1 oder 2 gezeigt ist, und dass das Schmieröl zu dem Abschnitt an der Rotationsmittenseite von sowohl der oberen als auch der unteren Fläche gefördert wird, wenn das Drehmoment übertragen wird. Auch strömt das Schmieröl durch die Zentrifugalkraft, die durch die Rotation der Rolle 4 erzeugt wird zu der Außenumfangsseite; jedoch ist die Strömung des Schmieröls mittels der Mikrovorsprünge 16 turbulent gemacht. Als eine Folge wird eine Wärmeleitfähigkeit zwischen der Fläche der Rolle 4 und dem Schmieröl höher, und die Menge der Wärme wird größer, die von der Rolle 4 auf das Schmieröl übertragen wird. Deshalb wird die Rolle 4 wirksam gekühlt.
In dem stufenlos einstellbaren Getriebe 1 der Toroidbauart, das vorstehend beschrieben ist, wird Wärme als eine Folge einer Übertragung eines Drehmoments zwischen den Scheiben 2 und 3 und der Rolle 4 erzeugt, und eine Temperatur der Scheiben 2 und 3, die beim Übertragen des Drehmoments beteiligt sind, wird demzufolge höher. Falls eine Flächenpressung und eine Temperatur der Rollflächen 2B und 3B der Scheiben 2 und 3 höher wird, ist eine Haltbarkeit und eine Abnützungswiderstandsfähigkeit verschlechtert. Deshalb ist es wünschenswert, die Scheiben 2 und 3 aggressiv zu kühlen.
Beide Arten der Kühlung, das heißt mit der Luft oder mit dem Schmieröl, können im Fall des Kühlens der Scheiben 2 und 3 verwendet werden, in gleicher Weise wie bei dem Kühlen der Rolle 4, wie vorstehend beschrieben ist. Wie in 5 gezeigt ist, kann ein Aufbau, in dem eine Anzahl von dünnplattigen Rippen 17 an der Rückfläche, d. h. an der gegenüber liegenden Seite der Rollflächen 2B und 3B, ausgebildet sind, als ein Aufbau zum Ausführen einer Luftkühlung verwendet werden. Darüber hinaus ist es zulässig, dass die Rippen 17 in geeignete Formen, so wie ringförmige Rippen, die zu der Umfangsrichtung führen, oder in bogenförmige Rippen geformt sind, die mit Unterbrechung in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
Demzufolge strömt die Umgebungsluft relativ zu den Scheiben 2 und 3, wenn die Scheiben 2 und 3, an denen die Rippen 17 ausgebildet sind, gedreht werden, und der Zustand wird Zustand des Zwangskühlens, in dem Luft zu den Rippen 17 geblasen wird. Demzufolge werden die Scheiben 2 und 3 durch die Luft von ihrer Rückseitenfläche in Verbindung mit der Vergrößerung des Wärmeabstrahlbereichs aggressiv gekühlt, die von dem Vorsehen der Rippen 17 resultiert. Deshalb wird ein Temperaturanstieg verhindert oder unterdrückt.
Andererseits ist ein Aufbau zum Kühlen mit dem Schmieröl in 6 gezeigt. In dem dort gezeigten Beispiel sind Mikrovorsprünge 18 an der Rückseite der Scheiben 2 und 3 ausgebildet. Die Mikrovorsprünge 18 haben eine selbe Art von Form, wie die der vorstehend genannten Mikrovorsprünge 16 der Rolle 4, die in 4 gezeigt ist. Ein Querschnitt, in der eine Fläche zu der Drehmitte der Scheiben 2 und 3 vertikal ist, ist in eine Sägezahnform geformt, und das Verhältnis zwischen einer Teilung bzw. einem Abstand p und einer Höhe h (p/h) ist von 7 bis 10 festgelegt. Die Mikrovorsprünge 18 können durch mechanische Bearbeitung in regelmäßig angeordnete Vorsprünge ausgebildet sein, oder können ansonsten durch chemische Behandlung zum Anrauhen der Oberfläche in unregelmäßig angeordnete Vorsprünge ausgebildet sein. Darüber hinaus ist eine Ölpassage 19 zum Spritzen des Schmieröls zu der Rückseite der Scheiben 2 und 3 in einer Ausgabewelle 6 ausgebildet, die die Scheiben 2 und 3 abstützt. Gemäß dem in 5 gezeigten Aufbau wird das Schmieröl zu der Rückseite der Scheiben 2 und 3 von der Ölpassage 19 gespritzt, wenn die Scheiben 2 und 3 gedreht werden, und dann strömt das Schmieröl durch die Zentrifugalkraft in Verbindung mit der Drehung der Scheiben 2 und 3 zu der Außenumfangsseite. Die Strömung des Schmieröls wird an der Oberfläche, wo das Schmieröl strömen soll, turbulent gemacht, weil dort die Mikrovorsprünge 18 ausgebildet sind und die Oberfläche wie eine sogenannte raue Fläche ist. Demzufolge wird eine Wärmeleitfähigkeit zwischen den Scheiben 2 und 3 und dem Schmieröl höher, und die als eine Folge der Übertragung des Drehmoments erzeugte Wärme wird aggressiv zu dem Schmieröl geleitet. Demzufolge werden die Scheiben 2 und 3 dadurch gekühlt.
Darüber hinaus wird der Betrag einer Wärmeübertragung zwischen dem Schmieröl und den Scheiben 2, 3 größer, falls eine Berührzeit von diesen einigermaßen. lang ist. In diesem Zusammenhang ist es bspw. bevorzugt, eine Berührzeit von dem Schmieröl und den Scheiben 2, 3 in gewisser Hinsicht länger zu machen, indem eine Abdeckung 21 montiert wird, die ein Durchgangsloch 20 an ihrem Außenumfangsabschnitt hat und die Rückseite der Scheiben 2, 3 abdeckt, um das Schmieröl aufzunehmen, das aus der Ölpassage 19 ins Innere der Abdeckung 21 spritzt, wie in 7 gezeigt ist. Des Weiteren kann, wie in 8 gezeigt ist, eine hydraulische Kammer 23 durch Berührung eines Endabschnitts einer Innenumfangsseite der Abdeckung 21 mit einer Außenumfangsfläche eines Flanschabschnitts 6A, der an der Ausgabewelle 6 ausgebildet ist, im Inneren der Abdeckung 21 ausgebildet sein.
Nebenbei bemerkt wird eine Wärmedissipation in Verbindung mit einer Wärmestrahlung (Wärmeemission) erzeugt, die sich von einer Wärmeübertragung unterscheidet. Deshalb wird eine schwarze Körper-Endbearbeitung auf wenigstens eine der Flächen der vorstehend genannten Scheiben 2, 3, der Rolle 4 oder des Trägers 13 aufgebracht, um deren Emissionsvermögen zu erhöhen. Ein geeignetes Verfahren, wie eine Wärmebehandlung oder eine Beschichtungsbehandlung mit einer Keramik oder einem Kunststoff ist für die schwarze Körper-Endbearbeitung ausreichend. Mit diesem Aufbau wird der Betrag einer Wärmedissipation in Verbindung mit einer Wärmestrahlung im Anteil größer als ein Temperaturanstieg der Scheiben 2, 3 oder der Rolle 4, und deshalb kann der Temperaturanstieg der Scheiben 2, 3 und der Rolle 4 verhindert oder unterdrückt werden.
Hier sollte die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen begrenzt werden, die soweit beschrieben worden sind, sondern sie kann auch auf ein stufenlos einstellbares Getriebe der Einzelhohlraum-Volltoroidalbaurart oder auf ein stufenlos einstellbares Getriebe der Halbtoroidalbauart angewendet werden. Darüber hinaus ist es kurz gesagt ausreichend, dass die Rippen zum Ausführen der Luftkühlung an dem Abschnitt ausgebildet sind, der sich von der Rollfläche unterscheidet, und es ist auch möglich, dass die Rippen an der Fläche der Außenumfangsseite ausgebildet sind.
Nun werden die Vorteile, die durch diese Erfindung erreicht werden, zusammengefasst beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschrieben worden ist, wird das Schmieröl zu einer Vielzahl von Abschnitten an der Drehmittenseite von wenigstens einer der Endflächen des Rollbauteils in der Axialrichtung von dem Förderloch des Haltebauteils gespritzt. Das Schmieröl fließt, wobei es sich vollständig über die Endfläche ausbreitet, durch die Zentrifugalkraft, und das Schmieröl kühlt das Rollbauteil, wobei es in der Zwischenzeit Wärme von dem Rollbauteil ableitet. Demzufolge wird ein Temperaturanstieg der Rollbauteile und der Drehbauteile verhindert oder unterdrückt, und als eine Folge kann eine Drehmomentübertragungsfähigkeit des stufenlos einstellbaren Getriebes erhöht werden und seine Haltbarkeit kann auch verbessert werden.
Des Weiteren ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wenigstens eine der Endflächen des Rollbauteils in der Axialrichtung mit der kreisförmigen Platte des Haltebauteils bedeckt, und das Schmieröl ist dazwischen gesättigt gehalten. Deshalb wird das Rollbauteil durch das Schmieröl gekühlt, das an der Endflächenseite des Rollbauteils aufgenommen wird, wodurch die Wärme abgeführt wird. Demzufolge wird der Temperaturanstieg des Rollbauteils und des Drehbauteils verhindert oder unterdrückt. Als eine Folge kann eine Drehmomentübertragungsfähigkeit des stufenlos einstellbaren Getriebes erhöht werden, und dessen Haltbarkeit kann auch verbessert werden.
Darüber hinaus ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das Ölreservoir mit dem Dichtungsbauteil an wenigstens einer von den Endflächen des Rollbauteils in der Axialrichtung ausgebildet, und das Rollbauteil wird durch das Schmieröl gekühlt, das darin gesättigt ist. Demzufolge wird der Temperaturanstieg des Rollbauteils und des Drehbauteils verhindert oder unterdrückt. Als eine Folge kann eine Drehmomentübertragungsfähigkeit des stufenlos einstellbaren Getriebes erhöht werden, und dessen Haltbarkeit kann auch verbessert werden.
Des Weiteren ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die schwarze Körper-Endbearbeitung zum Fördern der Wärmestrahlung auf die Fläche des Rollbauteils oder des Drehbauteils aufgebracht, so dass die Wärmestrahlung aggressiv von der Fläche des Rollbauteils oder des Drehbauteils erzeugt wird. Deshalb wird das Kühlen des Rollbauteils oder des Drehbauteils gefördert, und der Temperaturanstieg von diesen wird verhindert oder unterdrückt. Des Weiteren kann eine Drehmomentübertragungsfähigkeit des stufenlos einstellbaren Getriebes erhöht werden, und dessen Haltbarkeit kann auch verbessert werden.
Diese Erfindung kann in dem Gebiet zum Herstellen des stufenlos einstellbaren Getriebes und in dem Gebiet zum Verwenden des stufenlos einstellbaren Getriebes verwendet werden. Insbesondere kann diese Erfindung in dem Gebiet verwendet werden, das sich auf ein Fahrzeug bezieht, in dem das stufenlos einstellbare Getriebe montiert ist.

Claims

Stufenlos einstellbares Getriebe der Toroidbauart, in dem ein Rollbauteil (4) zwischen einem Paar Drehbauteilen (2, 3) angeordnet ist, wobei dessen Außenumfangsfläche eine Rollfläche (2B, 3B) dieser einander gegenüber liegenden Drehbauteile (2, 3) durch einen Ölfilm berührt, und in dem ein Haltebauteil (13) zum Halten des Rollbauteils (4) in einem drehbaren Zustand damit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes aufweist: ein an dem Haltebauteil (13) angeordnetes Schmierölförderloch (138) zum Sprühen eines Schmieröls zu einer Vielzahl von Abschnitten an der Rotationsmittenseite von wenigstens einer der Endflächen des Rollbauteils (4) in einer Axialrichtung des Rollbauteils (4).
Stufenlos einstellbares Getriebe der Toroidbauart (1) gemäß Anspruch 1, des Weiteren mit einer an dem Haltebauteil (13) vorgesehenen kreisförmigen Platte (131) zum Bedecken des größten Teils wenigstens einer der Endflächen des Rollbauteils (4) in der Axialrichtung, wobei die Platte zu der Endfläche gegenüber liegend ist.
Stufenlos einstellbares Getriebe der Toroidbauart gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es des Weiteren Folgendes aufweist: ein an dem Außenumfangsabschnitt der kreisförmigen Platte (131) vorgesehenes Dichtungsbauteil (139) zum Ausbilden eines Ölreservoirs zwischen der kreisförmigen Platte (131) und der Endfläche des Rollbauteils (4) in der Axialrichtung.
Stufenlos einstellbares Getriebe der Toroidbauart gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine schwarze Körper-Endbearbeitung zum Fördern einer Wärmestrahlung auf die Fläche des Drehbauteils (2, 3) oder des Rollbauteils (4) angewendet ist.