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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine stufenlose Toroid-Getriebe-Einheit, die als eine Getriebeeinheit für Kraftfahrzeuge oder verschiedene Typen industrieller Maschinen eingesetzt werden kann.
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Eine stufenlose Doppelhohlraum-Toroid-Getriebeeinheit zum Einsatz beispielsweise in einem Kraftfahrzeug ist, wie in 14 und 15 gezeigt, aufgebaut. Eine Eingangswelle (eine Dreh-Mittelachse) 1 ist, wie in 14 gezeigt, drehbar in einem Gehäuse 50 gelagert, und zwei Eingangsscheiben 2, 2 sowie zwei Ausgangsscheiben 3, 3 sind an einem Außenumfang der Eingangswelle 1 angebracht. Des Weiteren ist ein Ausgangsrad 4 drehbar an einem Außenumfang eines Zwischenabschnitts der Eingangswelle 1 gelagert. Die Ausgangsscheiben 3, 3 sind mittels Keilprofil mit den röhrenförmigen Flanschabschnitten 4a, 4a verbunden, die an einem Mittelabschnitt des Ausgangsrades 4 vorhanden sind.
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Die Eingangswelle 1 wird durch eine Antriebswelle 22 über eine Last-Kurven-Pressvorrichtung 12, die zwischen einer Eingangsscheibe 2, die in der Fig. auf der linken Seite befindlich dargestellt ist, und einer Kurvenplatte (einem Last-Kurvenglied) 7 vorhanden ist, drehend angetrieben. Des Weiteren ist das Ausgangsrad 4 relativ zu einer Trennwand (einer Zwischenwand) 13 gelagert, die hergestellt wird, indem zwei Elemente über Schräglager 107 verbunden werden, und ist im Inneren des Gehäuses 40 über die Trennwand 13 gelagert, so dass sich das Ausgangsrad nicht nur um eine Achse O der Eingangswelle 1 herum drehen kann, sondern auch verhindert wird, dass es in der Richtung der Achse O verschoben wird.
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Die Ausgangsscheiben 3, 3 sind mit Nadellagern 5, 5 gelagert, die zwischen der Eingangswelle 1 und ihnen angeordnet sind, so dass sie sich um die Achse O der Eingangswelle herum drehen. Des Weiteren ist die linke Eingangsscheibe 2 in der Fig. auf der Eingangswelle 1 über einen Kugelgewindetrieb, einen sogenannte Ball-Spline 6, gelagert, und die rechte Eingangsscheibe 2 ist über Keilprofil mit der Eingangswelle 1 verbunden, so dass sich diese Eingangsscheiben 2 zusammen mit der Eingangswelle 1 drehen. Des Weiteren werden Kraftwalzen 11 (siehe 15) drehbar zwischen Innenflächen (Toroidflächen, auch als Traktionsflächen bezeichnet) 2a, 2a der Eingangsscheibe 2, 2 und Innenflächen (Toroidflächen, auch als Traktionsflächen bezeichnet) 3a, 3a der Ausgangsscheibe 3, 3 gehalten.
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Ein abgestufter Abschnitt 2b ist an einer Innenumfangsfläche 2c der Eingangsscheibe 2 vorhanden, die, in 14 gesehen, auf der rechten Seite befindlich dargestellt ist, und ein abgestufter Abschnitt 1b, der an einer Außenumfangsfläche 1a der Eingangswelle 1 ausgebildet ist, wird in Anliegekontakt mit dem abgestuften Abschnitt 2b gebracht, während eine Rückseite (eine in 14 gesehen rechte Seite) der Eingangsscheibe 2 in Anliegekontakt mit einer Lastmutter 9 gebracht wird, die auf einen Gewindeabschnitt aufgeschraubt ist, der an der Außenumfangsfläche der Eingangswelle ausgebildet ist. Durch diese Konstruktion wird im Wesentlichen die Verschiebung der Eingangsscheibe 2 in der Richtung der Achse O relativ zu der Eingangswelle 1 verhindert. Des Weiteren ist eine konische Tellerfeder 8 zwischen der Kurvenplatte 7 und einem Flanschabschnitt 1d der Eingangswelle 1 vorhanden, und diese konische Tellerfeder 8 übt einen Druck auf Anschlagabschnitte zwischen den Toroidflächen 2a, 2a, 3a, 3a der jeweiligen Scheiben 2, 2, 3, 3 und Umfangsflächen 11a, 11a der Kraftwalzen 11, 11 aus.
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Ein Paar Joche 23A, 23B sind, wie in 15 gezeigt, die eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 14 ist, im Inneren des Gehäuses 50 und an Positionen gelagert, die seitlich von den Ausgangsscheiben 3, 3 hegen, um die beiden Scheiben 3, 3 von beiden Seiten derselben zu halten. Die paarigen Joche 23A, 23B werden ausgebildet, indem ein Metall, wie beispielsweise Stahl, in eine rechteckige Form gepresst oder geschmiedet wird. Des Weiteren sind, um Schwenkwellen 14, die an beiden Enden von Drehzapfen 15 vorhanden sind, die weiter unten beschrieben werden, drehbar zu lagern, kreisförmige Lagerungslöcher 18 an vier Ecken der Joche 23A, 23B vorhanden, und kreisförmige Arretierlöcher 19 sind in Mittelabschnitten in einer Breitenrichtung der Joche 23A, 23B ausgebildet.
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Die paarigen Joche 23A, 23B werden von Lagerungsstützen 64, 68 getragen, die an Abschnitten an Innenflächen des Gehäuses 50 ausgebildet sind, die einander gegenüberliegen, so dass sie sich um Lagerungsstützen 64, 68 als Drehpunkte herum hin- und herbewegen. Diese Stützen 64, 68 sind in einem ersten Hohlraum 221 bzw. einem zweiten Hohlraum 222 vorhanden, die zwischen der Innenfläche 2a der Eingangsscheibe 2 und der Innenfläche der Ausgangsscheibe 3 so vorhanden sind, dass sie einander zugewandt sind.
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Daher liegen die Joche 23A, 23B in einem Zustand, in dem die Joche 23A, 23B von den Lagerungsstützen 64 bzw. 68 getragen werden, an Endabschnitten derselben einem Außenumfangsabschnitt des ersten Hohlraums 221 gegenüber, und an ihren anderen Endabschnitten einem Außenumfangsabschnitt des zweiten Hohlraums 222.
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Da der erste und der zweite Hohlraum 221, 222 den gleichen Aufbau haben, wird im Folgenden nur der erste Hohlraum 221 beschrieben.
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In Inneren des Gehäuses 50 sind paarige Drehzapfen 15, 15 in dem ersten Hohlraum 221 vorhanden, die sich um ein Paar Schwenkwellen (Lagewellen) 14, 14 hin- und herbewegen, die sich an Positionen befinden, die relativ zu der Eingangswelle 1 verdreht sind. Des Weiteren wird in 15 auf die Darstellung der Eingangswelle 1 verzichtet. Die Drehzapfen 15, 15 haben jeweils ein Paar gebogener Wandabschnitte 20, 20, die an beiden Längs-Endabschnitten (in 15 vertikal) eines Trageplattenabschnittes 16 ausgebildet sind, der einen Hauptkörperabschnitt derselben bildet, so dass sie zu einer Innenflächenseite des Trageplattenabschnittes 16 hin gebogen sind. Des Weiteren ist ein Aussparungsabschnitt P, der ein vertiefter Aufnahmeraum zum Aufnehmen der Kraftwalze 11 ist, in jedem der Drehzapfen 15, 15 durch diese gebogenen Wandabschnitte 20, 20 ausgebildet. Des Weiteren sind die Schwenkwellen 14, 14 koaxial zueinander an Außenflächen der jeweiligen gebogenen Wandabschnitte 20, 20 vorhanden.
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Ein kreisförmiges Loch 21 ist in einem Mittelabschnitt des Trageplattenabschnittes 16 ausgebildet, und ein hinterer Endabschnitt (ein erster Wellenabschnitt) 23a einer Schiebewelle 23, die als eine Tragewelle dient, die den Drehzapfen 15 drehbar trägt, ist in diesem kreisförmigen Loch 21 drehbar gelagert. Des Weiteren werden die Neigungswinkel der Verschiebewellen 23, die an Mittelabschnitten der Drehzapfen 15, 15 gelagert sind, durch Hin- und Herbewegung der Drehzapfen 15, 15 um ihre dazugehörigen Schwenkwellen 14, 14 herum eingestellt. Weiterhin ist jede Kraftwalze 11 drehbar an einem Umfang eines vorderen Endabschnitts (eines zweiten Wellenabschnitts) 23b der Verschiebewelle 23 drehbar gelagert, die von einer Innenfläche jedes der Drehzapfen 15, 15 vorsteht, und die Kraftwalzen 11, 11 werden zwischen jeder der Eingangsscheiben 2, 2 und jeder der Ausgangsscheiben 3, 3 gehalten. Es ist anzumerken, dass der hintere Endabschnitt 23a und der vordere Endabschnitt 23b jeder der Verschiebewellen 23, 23 zueinander versetzt sind.
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Des Weiteren sind, wie bereits beschrieben, die Schwenkwellen 14, 14 jedes der Drehzapfen 15, 15 so gelagert, dass sie sich frei hin- und herbewegen und relativ zu den paarigen Jochen 23A, 23B axial (vertikal in 15) verschoben werden und die horizontale Bewegung der Drehzapfen 15, 15 durch die jeweiligen Joche 23A, 23B eingeschränkt wird. Die vier kreisförmigen Lagerungslöcher 18 sind, wie bereits beschrieben, in den vier Ecken jedes der Joche 23A, 23B ausgebildet, und die Schwenkwellen 14, die an beiden Endabschnitten des Drehzapfens 15 vorhanden sind, sind in den Lagerungslöchern 18 über radiale Nadellager (Positionslager) 30 jeweils so gelagert, dass sie sich frei hin- und herbewegen (frei neigen). Des Weiteren sind, wie bereits beschrieben, die kreisförmigen Arretierlöcher 19 in dem Mittelabschnitt in der Breitenrichtung (horizontal in 15) der Joche 23A, 23B ausgebildet, und Innenumfangsflächen der Arretierlöcher 19, 19 sind in einer Form einer Innenfläche einer kreisförmigen Röhre so ausgebildet, dass die Lagerungsstützen 64, 68 jeweils in sie eingepasst sind. Das heißt, das obere Joch 23A ist über die sphärische Stütze 64, die an dem Gehäuse 50 über ein Fixierelement 52 gelagert ist, so gelagert, dass es sich hin- und herbewegt, und das untere Joch 23B ist über die sphärische Stütze 68 und einen oberen zylindrischen Körper 61 eines Antriebszylinders 31, der die sphärische Stütze 68 trägt, so gelagert, dass es sich hin- und herbewegt.
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Die Verschiebewellen 23, 23, die an den Drehzapfen 15, 15 vorhanden sind, sind an einander um 180° gegenüberliegenden Positionen relativ zu der Eingangswelle 1 vorhanden. Des Weiteren ist die Richtung, in die die vorderen Endabschnitte 23b der Verschiebewellen 23, 23 relativ zu den hinteren Endabschnitten 23a versetzt sind, die gleiche wie die Drehrichtung beider Scheiben 2, 2, 3, 3 (in 15 vertikal entgegengesetzt). Weiterhin liegt die Versetzungsrichtung im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Richtung, in der die Eingangswelle 1 vorhanden ist. Daher sind die jeweiligen Kraftwalzen 11, 11 so gelagert, dass sie in einer Längsrichtung der Eingangswelle 1 leicht verschoben sind. Dadurch wird, selbst wenn die Kraftwalzen 11, 11 aufgrund elastischer Verformung oder dergleichen der jeweiligen Elemente durch Schublast, die durch die Pressvorrichtung erzeugt wird, in der axialen Richtung der Eingangswelle 1 verschoben werden, die Verschiebung der Kraftwalzen 11, 11 absorbiert, so dass keine unnötige Kraft auf die jeweiligen Einzelteile ausgeübt wird.
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Des Weiteren sind ein Axial-Kugellager (ein Axiallager) 24, das ein Axial-Wälzlager ist, und ein Axial-Nadellager 25 zwischen einer Außenfläche der Kraftwalze 11 und einer Innenfläche des Trage-Plattenabschnitts 16 des Drehzapfens 15 nacheinander in dieser Reihenfolge von der Außenfläche der Kraftwalze 11 her vorhanden. Von diesen Lager lässt das Axial-Kugellager 24 die Drehung jeder Kraftwalze 11 zu und nimmt dabei eine Last auf, die auf die Kraftwalze 11 in einer Axialrichtung ausgeübt wird. Das Axial-Kugellager 24, das so ausgeführt ist, besteht aus einer Vielzahl von Kugeln (Wälzelementen) 26, 26, einem ringförmigen Käfig 27, mit dem diese Kugeln 26, 26 in Wälzbewegung aufgenommen werden, sowie einem äußeren Ring 28. Des Weiteren ist eine Innenring-Laufbahn des Axial-Kugellagers 24 an der Außenfläche (einer großen Abschlussfläche) der Kraftwalze 11 ausgebildet, während eine Außenring-Laufbahn an einer Innenfläche des äußeren Rings 28 ausgebildet ist.
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Weiterhin wird das Axial-Nadellager 25 zwischen der Innenfläche des Trage-Plattenabschnitts 16 des Drehzapfens 15 und einer Außenfläche des äußeren Rings 28 gehalten. Das Axial-Nadellager 25, das so ausgeführt ist, ermöglicht die Hin- und Herbewegung der Kraftwalze 11 und des äußeren Rings 28 um den hinteren Endabschnitt 23a der Verschiebewelle 23 herum und nimmt dabei eine axiale Last auf, die auf den äußeren Ring 28 von der Kraftwalze 11 ausgeübt wird.
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Des Weiteren sind Antriebsstangen (Wellenabschnitte, die sich von der Schwenkwelle 14 aus erstrecken) 29, 29 an Endabschnitten (in 15 unteren Endabschnitten) der jeweiligen Drehzapfen 15, 15 vorhanden, und Antriebskolben (Hydraulikkolben) 33, 33 sind fest an Außenumfangsflächen von Zwischenabschnitten der jeweiligen Antriebsstangen 29, 29 vorhanden. Weiterhin sind diese Antriebskolben 33, 33 fluiddicht in den Antriebszylinder 31 eingepasst, der aus einem oberen Zylinderkörper 61 und einem unteren Zylinderkörper 62 besteht. Die Antriebskolben 33, 33 und der Antriebszylinder 31 bilden ein Antriebssystem 32 zum Verschieben der jeweiligen Drehzapfen 15, 15 in der axialen Richtung der Schwenkwellen 14, 14 der Drehzapfen 15, 15.
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Bei dem stufenlosen Toroidgetriebe, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird die Drehung der Antriebswelle 22 über die Pressvorrichtung 12 auf die jeweiligen Eingangsscheiben 2, 2 und die Eingangswelle 1 übertragen. Dann wird die Drehung der Eingangsscheiben 2, 2 über die paarigen Kraftwalzen 11, 11 jeweils auf die Ausgangsscheiben 3, 3 übertragen, und des Weiteren wird die Drehung der Ausgangsscheiben 3, 3 an dem Ausgangsrad 4 abgenommen.
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Wenn ein Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 verändert wird, werden die paarigen Antriebskolben 33, 33 in einander entgegengesetzten Richtungen verschoben. Die paarigen Drehzapfen 15, 15 werden im Zusammenhang mit der Verschiebung der jeweiligen Kolben 33, 33 in einander entgegengesetzte Richtungen verschoben (versetzt). So wird beispielsweise die linke Kraftwalze 11 in 15 nach unten verschoben, während die rechte Kraftwalze 11 in der gleichen Fig. nach oben in der Fig. verschoben wird. Dadurch werden die Richtungen von Tangentialkräften verändert, die auf die Anliegeabschnitte zwischen den Umfangsflächen 11a, 11a der jeweiligen Kraftwalzen 11, 11 und den Innenflächen 2a, 2a, 3a, 3a der jeweiligen Eingangsscheiben 2, 2 und jeweiligen Ausgangsscheiben 3, 3 wirken. Dann bewegen sich im Zusammenhang mit den Veränderungen der tangentialen Kräfte die jeweiligen Drehzapfen 15, 15 um die Schwenkwellen 14, 14, die an den Jochen 23A, 23B drehbar gelagert sind, in zueinander entgegengesetzten Richtungen hin und her (werden geneigt).
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Aufgrund der Hin- und Herbewegung der Drehzapfen 15, 15 ändern sich Anliegepositionen der Umfangsflächen (Bremsungsflächen) 11a, 11a der jeweiligen Kraftwalzen 11, 11 und der jeweiligen Innenflächen 2a, 3a, so dass sich das Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangswelle 1 und dem Ausgangsrad 4 ändert. Des Weiteren drehen sich die jeweiligen Kraftwalzen 11, 11 und die äußeren Ringe 28, 28, die an den Kraftwalzen 11, 11 angebracht sind, geringfügig um die hinteren Endabschnitte 23a, 23a der jeweiligen Verschiebewellen 23, 23 herum, wenn sich ein zwischen der Eingangswelle und dem Ausgangsrad 4 übertragenes Drehmoment ändert, wodurch es zu einer Änderung des Maßes elastischer Verformung der jeweiligen Einzelteile kommt. Da die Axial-Nadellager 25, 25 jeweils zwischen Außenflächen der jeweiligen äußeren Ringe 28, 28 und Innenflächen der Trageplattenabschnitte 16, die die Drehzapfen 15, 15 bilden, vorhanden sind, läuft die Drehung ungehindert ab. Daher ist nur eine geringe Kraft erforderlich, um die Neigungswinkel der jeweiligen Verschiebewellen 23, 23 zu ändern.
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Bei der stufenlosen Toroid-Getriebeeinheit, die den oben beschriebenen Aufbau hat, sind, wie oben beschrieben, der vordere Endabschnitt 23b und der hintere Endabschnitt 23a der Verschiebewelle 23, die die Kraftwalze 11 trägt, zueinander so versetzt, dass sich die Kraftwalze 11 relativ zu dem Drehzapfen 15 hin- und herbewegt, um so die Presskraft störungsfrei von der Eingangsscheibe 2 auf die Ausgangsscheibe 3 zu übertragen. Das heißt, die Drehachse der Kraftwalze 11 (der vordere Endabschnitt 23b der Verschiebewelle 23) ist relativ zu der Tragewelle 8 (der hintere Endabschnitt 23a der Verschiebewelle 23) versetzt, die die Kraftwalze 11 relativ zu dem Drehzapfen drehbar trägt, das heißt eine Achse des inneren Lochs 21. Dies gilt auch für eine Konstruktion, bei der ein äußerer Ring 28 eine Einheit mit einer Verschiebewelle 23 bildet, wie dies in 16 gezeigt ist.
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Bei einer derartigen Konstruktion steigen jedoch die Herstellungskosten zwangsläufig, um die Versetzungs-Konstruktion der Verschiebewelle 23 zu realisieren. Des Weiteren werden Verringerung von Größe und Gewicht des Drehzapfens 15 aufgrund einer Einschränkung verhindert, die durch die Versetzungs-Konstruktion bedingt ist. Weiterhin kommt es, da das Lager, das die Schublast trägt, beginnt aufgrund der Hin- und Herbewegung und der Drehvorgänge um die Verschiebewelle 23 der Kraftwalze 11 herum und dergleichen eine Rutschbewegung auszuführen, dahingehend zu einem Problem, dass der Widerstand gegen die Hin- und Herbewegung zunimmt.
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Um dieses Problem zu lösen, sind herkömmlicherweise Verfahren vorgeschlagen worden, mit denen der Versatz an dem Wellenabschnitt, der die Kraftwalze 11 drehbar trägt, unter Verwendung verschiedener Vorrichtungen vermieden wird. Im Patentdokument Nr. 1 beispielsweise wird eine Konstruktion offenbart, bei der ein äußerer Ring 23 gleitend relativ zu einem Drehzapfen 15 geführt wird, indem der äußere Ring 28 nur mittels eines linearen Lagers, das zwischen dem Drehzapfen 15 und dem äußeren Ring 28 angeordnet ist, so in einem Aussparungsabschnitt P des Drehzapfens 15 gelagert wird, dass er in einer axialen Richtung einer Eingangswelle 1 gleitet.
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Des Weiteren wird im Patentdokument Nr. 2 eine Konstruktion offenbart, bei der plane Flächenabschnitte jeweils an einer Tragefläche vorhanden sind, die einer Seite eines Aussparungsabschnitts P eines Trage-Plattenabschnitts 16 eines Drehzapfens 15 und eines äußeren Rings zugewandt ist, und ein Wälzlager zwischen diesen planen Flächenabschnitten angeordnet wird.
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Des Weiteren wird bei den oben beschriebenen stufenlosen Toroid-Getriebeeinheiten Kraftübertragung zwischen den Kraftwalzen 11 und den Eingangsseiten- sowie den Ausgangsscheiben 2, 3 aufgrund einer Traktionskraft kontaktlos umgesetzt, die über einen Ölfilm ausgeübt wird, um Beschädigung der Oberflächen dieser Elemente zu verhindern. Dadurch muss eine ausreichende Menge an Schmieröl (Traktions-Öl) zum Ausbilden eines Ölfilms zum kontaktlosen Übertragen von Drehmoment einer Traktionsfläche zugeführt werden, die zwischen der Kraftwalze 11 und den Eingangs- und Ausgangsscheiben 2, 3 ausgebildet ist, und ausreichend Schmierung muss an Lager gewährleistet werden, die die Scheiben 2, 3 und die Kraftwalzen 11 (im Folgenden auch als Kraftwalzen-Lager bezeichnet) tragen. So wird beispielsweise im Patentdokument Nr. 3 versucht, eine gute Schmierung des Lagers zu gewährleisten, indem ein Netzfilter für eine Verschiebewelle 23 an einem Walzen-Lager angebracht wird, um Verunreinigungen (Fremdkörper) unmittelbar vor einem Axial-Kugellager 24 zu entfernen, das schweren Betriebsbedingungen ausgesetzt ist.
- Patentdokument Nr. 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-7-198014
- Patentdokument Nr. 2: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-2004-138249 (4)
- Patentdokument Nr. 3: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-A-2004-324877 (10)
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Problem, das die Erfindung lösen soll
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Bei der in Patentdokument Nr. 1 offenbarten Konstruktion erhöht sich jedoch, da der äußere Ring 28 nur durch das lineare Lager, das zwischen dem Drehzapfen 15 und dem äußeren Ring 28 angeordnet ist, gleitend relativ zu dem Drehzapfen 15 geführt wird, der Reibungswiderstand, und es ist möglicherweise zu befürchten, dass die Presskraft nicht ungehindert von der Eingangsscheibe 2 auf die Ausgangsscheibe 3 übertragen wird. Dadurch kann es auch dazu kommen, dass die Presskraft an der Seite der Ausgangsscheibe 3 nicht ausreicht.
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Bei der im Patentdokument Nr. 2 offenbarten Konstruktion kommt es dahingehend zu einem Problem, dass die Bearbeitungskosten zunehmen, da der plane Flächenabschnitt, der mit hoher Genauigkeit hergestellt werden muss, sowohl an dem Drehzapfen 15 als auch dem äußeren Ring 28 vorhanden ist. Des Weiteren wird es, da ein Zirkulationsmechanismus des Wälzlagers schwer auszubilden ist, schwierig, eine vollkommene Wälzführung zu realisieren.
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Des Weiteren wird es bei der in Patentdokument Nr. 3 offenbarten Konstruktion, da der Filter an der Verschiebewelle 23 angebracht wird, schwierig, einen ausreichenden Raum zum Anbringen des Filters unter dem Aspekt von Festigkeit und Steifigkeit zu gewährleisten, und daher kann nur ein kleiner Filter angebracht werden. Daher ist zu befürchten, dass der Filter schnell verstopft ist.
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Die Erfindung ist angesichts der oben beschriebenen Situationen gemacht worden, und eine Aufgabe derselben besteht darin, eine stufenlose Toroid-Getriebeeinheit mit guter Bearbeitbarkeit zu schaffen, mit der ein äußerer Ring und eine Kraftwalze relativ zu einem Drehzapfen mit einer kostengünstigen und einfachen Konstruktion rollend geführt werden können, wobei gleichzeitig Versatz an einem Wellenabschnitt vermieden wird, der die Kraftwalze drehbar trägt.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Um die Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine stufenlose Toroid-Getriebeeinheit geschaffen, die enthält:
eine Eingangsscheibe und eine Ausgangsscheibe, die koaxial zueinander und drehbar gelagert sind, so dass Innenflächen derselben einander zugewandt sind;
Kraftwalzen, die zwischen der Eingangsscheibe und der Ausgangsscheibe gehalten werden;
Drehzapfen, die an einer verdrehten Position relativ zu Dreh-Mittelachsen der Eingangsscheibe und der Ausgangsscheibe angeordnet sind, sich jeweils um ein Paar Schwenkwellen herum hin- und herbewegen, die koaxial zueinander vorhanden sind, und die jeweiligen Kraftwalzen drehbar lagern; und
Axiallager, die jeweils enthalten:
einen inneren Ring, der aus der Kraftwalze besteht;
einen äußeren Ring; und
Rollelemente, die zwischen dem inneren Ring und dem äußeren Ring rollen,
wobei die Axiallager eine Last aufnehmen, die auf die Kraftwalze in einer Axialrichtung ausgeübt wird,
wobei paarige Führungsflächenabschnitte an dem Drehzapfen vorhanden sind, die einander gegenüberliegend zugewandt sind und sich in einer Richtung erstrecken, die die Dreh-Mittelachse der Kraftwalze im rechten Winkel schneidet und die Schwenkwellen im rechten Winkel schneidet, so dass eine Außenumfangsfläche des äußeren Rings so eingerichtet ist, dass sie zum Anliegen an dem Führungsflächenabschnitt gebracht wird, wenn eine Tangentialkraft auf die Kraftwalze in einer Richtung ausgeübt wird, die den Schwenkwellen folgt.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sind die paarigen Führungsflächenabschnitte an dem Drehzapfen vorhanden, die einander gegenüberliegend zugewandt sind und sich in einer Richtung erstrecken, die die Drehmittelachse der Kraftwalze im rechten Winkel schneidet und die Schwenkwellen im rechten Winkel schneidet, so dass die Außenumfangsfläche des äußeren Rings zum Anliegen an den Führungsflächenabschnitt gebracht wird, wodurch der äußere Ring auf dem Führungsflächenabschnitt rollen kann, wenn die Tangentialkraft auf die Kraftwalze in der Richtung ausgeübt wird, die den Schwenkwellen folgt, so dass der äußere Ring (und damit die Kraftwalze) in einer Richtung gleitet, die die Drehmittelachse der Kraftwalze im rechten Winkel schneidet und die Schwenkwellen im rechten Winkel schneidet. So kann die Kraftwalze zusammen mit dem äußeren Ring relativ zu dem Drehzapfen ungehindert rollend geführt werden, und daher kann die Presskraft ungehindert von der Eingangsscheibe auf die Ausgangsscheibe übertragen werden. Des Weiteren ist die Konstruktion einfach, da die Funktion und der Vorteil, die oben beschrieben sind, erreicht werden können, indem lediglich das Paar von Führungsflächenabschnitten an dem Drehzapfen bereitgestellt wird, und da eine Anzahl von Bearbeitungsschritten, für die hohe Genauigkeit erforderlich ist, nicht durchgeführt werden müssen (der Wellenabschnitt, der die Kraftwalze trägt, muss nicht versetzt werden), verbessert sich die Bearbeitbarkeit und die Bearbeitung wird kostengünstig.
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Des Weiteren wird die Härte an den Führungsflächenabschnitten vorzugsweise erhöht, um den Verschleiß der Führungsflächenabschnitte zu verringern. Des Weiteren wird die Oberflächenrauhigkeit der Führungsflächenabschnitte vorzugsweise durch Schleifen erhöht. Des Weiteren wird, um Reibkraft zu reduzieren und den Verschleiß der Führungsflächenabschnitte zu verringern, eine Reibungskoeffizenten-Verringerungsbehandlung vorzugsweise wenigstens an den Führungsflächenabschnitten oder einer Außenumfangsfläche des äußeren Rings durchgeführt. Dadurch wird vorzugsweise ein Film aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Molybdändisulfid (MoS2) wenigstens an den Führungsflächenabschnitten oder der Außenumfangsfläche des äußeren Rings ausgebildet.
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Des Weiteren wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung die stufenlose Toroid-Getriebeeinheit geschaffen, wie sie im ersten Aspekt der Erfindung dargestellt ist, wobei die Führungsflächenabschnitte integral an dem Drehzapfen ausgebildet sind.
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Gemäß dem zweiten Aspekt kann die Konstruktion vereinfacht werden, da die Führungsflächenabschnitte integral an dem Drehzapfen ausgebildet sind.
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Des Weiteren wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung die stufenlose Toroid-Getriebeeinheit geschaffen, wie sie im ersten Aspekt der Erfindung dargestellt ist, wobei die Führungsflächenabschnitte an Führungselementen ausgebildet sind, die an dem Drehzapfen vorhanden sind.
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Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ergibt sich, da die Führungsflächenabschnitte an Führungselementen ausgebildet sind, die an dem Drehzapfen vorhanden sind, wenn die Führungsflächenabschnitte verschleißen und daher ausgetauscht werden müssen, dahingehend einen Vorteil, dass nur die Führungselemente ausgetauscht werden müssen.
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Des Weiteren wird, gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung, die stufenlose Toroid-Getriebeeinheit geschaffen, wie sie im dritten Aspekt der Erfindung dargestellt ist, wobei die Führungselemente integral mit einem Axiallagerelement ausgebildet sind, das zwischen dem äußeren Ring und dem Drehzapfen vorhanden ist.
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Dabei wird, obwohl bezüglich des Axiallagers keine spezielle Beschränkung besteht, vorzugsweise ein sogenanntes Nadellager, bei dem Nadelrollen radial angeordnet sind, oder ein dünnes plattenförmiges Gleitlager eingesetzt.
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Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kann, da die Führungselemente integral mit dem Axiallagerelement ausgebildet sind, das zwischen dem äußeren Ring und dem Drehzapfen vorhanden ist, die Anzahl von Teilen verringert werden, wodurch sich die Herstellungskosten reduzieren lassen.
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Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird die stufenlose Toroid-Getriebeeinheit geschaffen, wie sie im ersten Aspekt der Erfindung dargestellt ist, wobei eine Wölbung wenigstens an den Führungsflächenabschnitten oder der Außenumfangsfläche des äußeren Rings vorhanden ist.
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Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung kann, da die Wölbung wenigstens an den Führungsflächenabschnitten oder der Außenumfangsfläche des äußeren Rings vorhanden ist, selbst wenn der Drehzapfen mittels der Presskraft durch die Eingangsseiten- und die Ausgangsscheibe und die Kraftwalze verformt wird, da ein guter Kontaktzustand des äußeren Rings mit den Führungsflächenabschnitten aufrechterhalten werden kann, eine Zunahme von Verschleiß oder Reibung aufgrund von Linienlast verhindert werden.
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Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird die stufenlose Toroid-Getriebeeinheit geschaffen, wie sie im ersten Aspekt der Erfindung dargestellt ist, wobei der Drehzapfen enthält:
einen Trageplattenabschnitt;
ein Paar gebogener Wandabschnitte, die an beiden Endabschnitten in einer Richtung der Schwenkwellen des Trageplattenabschnittes so ausgebildet sind, dass sie auf eine Innenflächenseite des Trageplattenabschnittes zu gebogen sind; und
einen Verbindungsabschnitt, der vordere Endabschnitte des Paars gebogener Wandabschnitte miteinander verbindet, und
wobei die Kraftwalze zwischen dem Trageplattenabschnitt, dem Paar gebogener Wandabschnitte und dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist.
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Da eine große Kraft, die aus der Presskraft resultiert, die auf die Kraftwalze ausgeübt wird, auf den Drehzapfen wirkt, der die Kraftwalze trägt, wird der Drehzapfen durch die Kraft verformt, und die Kontaktpositionen zwischen der Kraftwalze und den Scheiben ändern sich, wodurch der Kraftübertragungs-Wirkungsgrad reduziert wird. Um die Reduzierung des Kraftübertragungs-Wirkungsgrades zu verhindern, wird vorzugsweise die Steifigkeit des Drehzapfens erhöht. Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung kann, da die vorderen Endabschnitte des Paars gebogener Wandabschnitte des Drehzapfens so ausgeführt sind, dass sie durch den Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind, die Steifigkeit des Drehzapfens erhöht werden. Des Weiteren kann, selbst wenn der Verbindungsabschnitt integral mit dem Paar gebogener Wandabschnitte des Drehzapfens ausgebildet ist, der Kraftwalzenabschnitt von einer Seite des Drehzapfens her eingeführt werden, um ihn zwischen dem Trageplattenabschnitt, dem Paar gebogener Wandabschnitte und dem Verbindungsabschnitt anzuordnen. Daher kann, da der Verbindungsabschnitt integral mit dem Drehzapfen ausgebildet sein kann, um so eine Anbringungseinrichtung zum Anbringen des Verbindungsabschnitts an dem Drehzapfen wegzulassen, die Steifigkeit des Drehzapfens zu geringen Kosten erhöht werden.
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Des Weiteren wird gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung die stufenlose Toroid-Getriebeeinheit geschaffen, wie sie im ersten Aspekt der Erfindung dargestellt ist, wobei der Drehzapfen enthält:
einen Trageplattenabschnitt; und
ein Paar gebogener Wandabschnitte, die an beiden Endabschnitten in einer Richtung der Schwenkwellen des Trageplattenabschnitts so ausgebildet sind, dass sie auf eine Innenflächenseite des Trageplattenabschnitts zu gebogen sind,
wobei ein Aufnahmeraum zum Aufnehmen des äußeren Rings und der Kraftwalze durch eine Innenfläche des Trageplattenabschnitts und das Paar gebogener Wandabschnitte gebildet wird, und
in dem Aufnahmeraum eine Abmessung eines Aufnahmeraums für den äußeren Ring zum Aufnehmen des äußeren Rings in der Richtung der Schwenkwellen kleiner festgelegt ist als eine Abmessung eines Aufnahmeraums für die Kraftwalze zum Aufnehmen der Kraftwalzen entlang der Schwenkwellen.
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Gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung kann, da die Abmessung eines Aufnahmeraums für den äußeren Ring zum Aufnehmen des äußeren Rings in der Richtung der Schwenkwellen kleiner festgelegt ist als die Abmessung eines Kraftwalzen-Aufnahmeraums zum Aufnehmen der Kraftwalze entlang der Schwenkwellen, ein Außendurchmesser des äußeren Rings kleiner sein als ein Außendurchmesser der Kraftwalze, und daher kann verhindert werden, dass der Außenumfangsabschnitt des äußeren Rings in Kontakt mit den Traktionsflächen Innenflächen) der Eingangs- und der Ausgangsscheibe gebracht wird.
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Des Weiteren wird gemäß einem achten Aspekt der Erfindung die stufenlose Toroid-Getriebeeinheit geschaffen, wie sie in dem ersten Aspekt der Erfindung dargestellt ist, wobei der äußere Ring enthält:
einen Hauptkörperabschnitt des äußeren Rings, der einen Abschnitt des äußeren Rings des Axiallagers bildet, und
einen Wellenabschnitt, der sich im Wesentlichen vertikal von dem Hauptkörperabschnitt des äußeren Rings aus erstreckt, um die Kraftwalze drehbar zu lagern,
wobei ein vertiefter Abschnitt, der einen Teil eines Ölwegs zum Zuführen von Schmieröl zu dem Axiallager bildet, in dem äußeren Ring vorhanden ist,
ein Filter in einem Innenraum des vertieften Abschnitts angebracht ist, um Fremdkörper in dem Schmieröl zu entfernen.
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Gemäß dem achten Aspekt der Erfindung sind die Außenumfangsfläche des äußeren Rings und der Führungsflächenabschnitt des Drehzapfens so konFig.iert, dass sie, wenn eine Tangentialkraft auf die Kraftwalze ausgeübt wird, sie zum Anliegen aneinander gebracht werden, so dass die Kraftwalze auf dem Führungsflächenabschnitt rollen kann, und dadurch die Presskraft von der Eingangsscheibe auf die Ausgangsscheibe übertragen wird.
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Des Weiteren kann, da der Wellenabschnitt des äußeren Rings einen Abschnitt bildet, der nicht zu Festigkeit, Steifigkeit und Funktion beiträgt, indem der vertiefte Abschnitt an dem äußeren Ring bereitgestellt wird, insbesondere der vertiefte Abschnitt an dem Wellenabschnitt bereitgestellt wird, der vertiefte Abschnitt weitgehend gesichert werden, ohne dass es zu Problemen hinsichtlich Festigkeit, Steifigkeit und Funktion kommt. Dementsprechend kann ein Filter, der groß ist, in dem vertieften Abschnitt angebracht werden. Dadurch kann nicht nur das Auftreten von Verstopfen in dem Filter reduziert werden, sondern auch das Gewicht des äußeren Rings kann um das Maß reduziert werden, in dem der vertiefte Abschnitt vorhanden ist, wodurch es möglich wird, das Gewicht des gesamten Systems aus Drehzapfen und Kraftwalze zu verringern.
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Des Weiteren wird gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung die stufenlose Toroid-Getriebeeinheit geschaffen, wie sie im achten Aspekt der Erfindung dargestellt ist, wobei sich der vertiefte Abschnitt in einer axialen Richtung von dem Hauptkörperabschnitt des äußeren Rings bis zu dem Wellenabschnitt erstreckt.
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Gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung kann, da sich der vertiefte Abschnitt in der axialen Richtung von dem Hauptkörperabschnitt des äußeren Rings bis zu dem Wellenabschnitt erstreckt, ein Innenvolumen des vertieften Abschnitts weitgehend im maximalen Ausmaß gesichert werden, so dass nicht nur das Auftreten von Verstopfen in dem Filter weiter reduziert werden kann sondern auch die Gewichtsverringerung des gesamten Systems aus Drehzapfen und Kraftwalze gefördert werden kann.
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Vorteil der Erfindung
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Bei der stufenlosen Toroid-Getriebeeinheit der Erfindung sind die paarigen Führungsflächenabschnitte an dem Drehzapfen vorhanden und erstrecken sich in der Richtung, die die Dreh-Mittelachse der Kraftwalze im rechten Winkel schneiden und die Richtung der Schwenkwellen im rechten Winkel schneidet, und, wenn eine Tangentialkraft auf die Kraftwalze in der Richtung der Schwenkwalzen ausgeübt wird, wird die Außenumfangsfläche des äußeren Rings zum Anliegen an einem der Führungsflächenabschnitte gebracht, so dass der äußere Ring auf dem Führungsflächenabschnitt rollen kann. Durch das Rollen können, da der äußere Ring in der Richtung gleitet, die die Dreh-Mittelachse der Kraftwalze im rechten Winkel schneidet und die Richtung der Schwenkwellen im rechten Winkel schneidet, nicht nur der äußere Ring, sondern auch die Kraftwalze relativ zu dem Drehzapfen ungehindert rollend geführt werden, wobei gleichzeitig das Versetzen des Wellenabschnitts, der die Kraftwalze trägt, mit der kostengünstigen und einfachen Konstruktion vermieden wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt Zeichnungen, die eine stufenlose Toroid-Getriebeeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen, wobei (a) eine Schnittansicht eines Hauptteils ist, (b) eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in (a) ist und (c) eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts B in (a) ist.
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2(a) ist eine Perspektivansicht eines Drehzapfens, und 2(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts C.
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3 zeigt Zeichnungen, die eine stufenlose Toroid-Getriebeeinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellen, wobei (a) eine Schnittansicht eines Hauptteils ist, (b) eine Schnittansicht entlang der Linie D-D in (a) ist und (c) eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts E in (a) ist.
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4 zeigt Zeichnungen, die ein Verfahren zum Anbringen eines Führungselementes an dem Drehzapfen darstellen, wobei (a) eine Perspektivansicht eines Hauptteils des Drehzapfens ist und (b) eine Vertikalschnittansicht des Hauptteils des Drehzapfens ist.
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5 zeigt Zeichnungen, die ein weiteres Verfahren zum Anbringen eines Führungselementes an dem Drehzapfen darstellen, wobei (a) eine Perspektivansicht eines Hauptteils des Drehzapfens ist und (b) eine Vertikalschnittansicht des Hauptteils des Drehzapfens ist.
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6 zeigt Zeichnungen, die ein weiteres Verfahren zum Anbringen eines Führungselementes an dem Drehzapfen darstellen, wobei (a) eine Perspektivansicht eines Hauptteils des Drehzapfens ist und (b) eine Vertikalschnittansicht des Hauptteils des Drehzapfens ist.
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7 zeigt Zeichnungen, die eine stufenlose Toroid-Getriebeeinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellen, wobei (a) eine Schnittansicht eines Hauptteils ist, (b) eine Schnittansicht entlang der Linie F-F in (a) ist und (c) eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts G in (a) ist.
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8 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht, die einen Drehzapfen und einen Lagerungsring darstellt.
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9 ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand darstellt, in dem der Lagerungsring in den Drehzapfen eingesetzt ist.
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10 ist eine Zeichnung, die eine stufenlose Toroid-Getriebeeinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt, wobei es sich um eine Schnittansicht eines Hauptteils handelt.
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11 ist eine Perspektivansicht, die die stufenlose Toroid-Getriebeeinheit gemäß der Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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12 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptteil einer stufenlosen Toroid-Getriebeeinheit gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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13 ist eine Schnittansicht, die einen Zuführweg von Schmieröl in der in 13 dargestellten Konfiguration darstellt.
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14 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer speziellen Konstruktion einer bekannten stufenlosen Toroid-Getriebeeinheit darstellt.
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15 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 14.
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16 ist eine Schnittansicht eines Hauptteils einer bekannten stufenlosen Toroid-Getriebeeinheit, bei der ein äußerer Ring und eine Verschiebewelle integral ausgebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Eingangsscheibe;
- 3
- Ausgangsscheibe;
- 11
- Kraftwalze (innerer Ring);
- 14
- Schwenkwelle;
- 15
- Drehzapfen;
- 24
- Axial-Kugellager (Axiallager);
- 26
- Kugel (Rollelement);
- 28
- äußerer Ring;
- 28a
- Hauptkörperabschnitt des äußeren Rings;
- 28b
- Wellenabschnitt;
- 111
- Außenumfangsfläche;
- 120
- Führungsflächenabschnitt;
- 130
- Axial Wälzlager (Axiallager);
- 150
- Führungselement;
- 175
- Verbindungselement;
- 202
- Ölweg;
- 210
- Filter;
- S
- vertiefter Raum (vertiefter Abschnitt);
- P
- Aussparungsabschnitt (Aufnahmeraum).
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Beste Art der Ausführung der Erfindung
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der Er findung beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Erfindung durch eine Lagerungskonstruktion einer Kraftwalze relativ zu einem Drehzapfen gekennzeichnet ist, und da andere Konstruktionen und Funktionen die selben sind wie die bekannten Konstruktionen und Funktionen, die bereits beschrieben worden sind, werden in der folgenden Beschreibung nur charakteristische Abschnitte der Erfindung beschrieben, und anderen Abschnitten als den charakteristischen Abschnitten der Erfindung werden die gleichen Bezugszeichen wie die in 14 bis 16 verwendeten zugeordnet, um die Beschreibung derselben auf eine kurze Beschreibung zu beschränken.
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1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird, wie in den Fig. gezeigt, eine Konstruktion eingesetzt, bei der eine Kraftwalze 11 hin- und herbeweglich und rollend ungehindert relativ zu einem Drehzapfen geführt werden kann, wobei gleichzeitig der Versatz eines Wellenabschnitts vermieden wird, der die Kraftwalze 11 trägt. Das heißt, ein äußerer Ring 28 besteht aus einem im Wesentlichen scheibenförmigen Hauptkörperabschnitt 28a des äußeren Rings, der einen äußeren Ring eines Axial-Kugellagers 24 bildet, und einem Wellenabschnitt 28b, der sich vertikal von einer Mitte einer Innenfläche des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings erstreckt, so dass er die Kraftwalze 11 drehbar trägt (bestehend aus einer Konstruktion, bei der sozusagen der äußere Ring 28 und die Verschiebewelle 23 der erwähnten bekannten Konstruktion integral ausgebildet sind). Der Hauptkörperabschnitt 28a des äußeren Rings hat eine Außenumfangsfläche 110, die konzentrisch zu einer Dreh-Mittelachse der Kraftwalze 11 ist, das heißt einer Dreh-Mittelachse des Wellenabschnitts 28b. Eine Wölbung ist an der Außenumfangsfläche 110 des äußeren Ringabschnitts 28a vorhanden.
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Der äußere Ring 28 ist in einem vertieften Aussparungsabschnitt P im Inneren des Drehzapfens 15 aufgenommen, und paarige Führungsflächenabschnitte 120, 120 erstrecken sich in der Richtung, die die Dreh-Mittelachse (Drehachse) der Kraftwalze 11 im rechten Winkel schneidet und die Schwenkwellen 14 im rechten Winkel schneidet. Jeder Führungsflächenabschnitt 120 wird durch eine Endfläche (eine vordere Fläche) gebildet, die aus einer im Wesentlichen viereckigen Ebene eines vorstehenden Abschnitts besteht, der von einer Innenfläche eines gebogenen Wandabschnitts 20 des Drehzapfens 15 in einer viereckigen plattenartigen Form nach innen vorsteht. Jeder Führungsflächenabschnitt 120 ist an dem gebogenen Wandabschnitt 20 des Drehzapfens 15 an einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt entlang der Dreh-Mittelachsen von Scheiben 2, 3 ausgebildet. Die Härte jedes Führungsflächenabschnitts 120 wird durch Induktionshärten oder dergleichen erhöht, und die Oberflächenrauhigkeit des Führungsflächenabschnitts 120 wird durch Schleifen erhöht. Ein Abstand zwischen diesen Abschnitten 120, 120 wird geringfügig größer festgelegt als eine Außendurchmesserabmessung des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings.
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Des Weiteren wird eine Behandlung zum Verringern des Reibungskoeffizienten wenigstens der Führungsflächenabschnitte 120, 120 oder der Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings 28 durchgeführt. Als eine Behandlung zum Verringern des Reibungskoeffizienten wird ein Film aus Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Molybdändisulfid (MoS2) wenigstens auf den Führungsflächenabschnitten 120, 120 oder die Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings 28 aufgetragen.
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Des Weiteren bildet der vertiefte Aussparungsabschnitt P, der durch eine Innenfläche des Trageplattenabschnitts 16 und ein Paar gebogene Wandabschnitte 20, 20 des Drehzapfens 15 gebildet wird, einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen des äußeren Rings 28 und der Kraftwalze 11. In dem Aufnahmeraum wird eine Abmessung L1 eines Aufnahmeraums für den äußeren Ring zum Aufnehmen des äußeren Rings 28 in einer Richtung der Schwenkwellen kleiner festgelegt als eine Abmessung L2 eines Aufnahmeraums für die Kraftwalze zum Aufnehmen der Kraftwalze 11 in der Richtung der Schwenkwellen.
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Des Weiteren ist ein Axial-Wälzlager 130 zum Aufnehmen einer auf die Lastwalze 11 in einer Schubrichtung (einer Richtung, die von einer kleinen Endflächenseite zu einer großen Endflächenseite der Lastwalze 11 läuft) ausgeübten Last zwischen dem Drehzapfen 15 und dem Hauptabschnitt 28a des äußeren Rings vorhanden.
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Zusätzlich ist ein Radial-Wälzlager 140 zwischen dem Wellenabschnitt 28b und der Kraftwalze 11 vorhanden.
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Daher wird bei der oben beschriebenen Ausführung, wenn eine Tangentialkraft auf die Lastwalze 11 in einer radialen Richtung (einer Richtung entlang der Schwenkwellen 14 des Drehzapfens 15; eine y-Richtung in der Fig.) ausgeübt wird, die Kraftwalze 11 auf eine der Schwenkwellen 14, 14 zu (die y-Richtung in der Fig.) verschoben, und zusammen mit der Verschiebung wird die Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings an einen der Führungsflächenabschnitte 120, 120 des Drehzapfens 15 gepresst. Dann kann der Hauptkörperabschnitt 28a des äußeren Rings auf dem Führungsflächenabschnitt 120 rollen. Das heißt, der Hauptkörperabschnitt 28a des äußeren Rings, das bedeutet, die Kraftwalze 11 kann relativ zu dem Drehzapfen 15 in einer Richtung verschoben werden, die die Dreh-Mittelachse der Kraftwalze 11 im rechten Winkel schneidet und die Schwenkwellen 14 im rechten Winkel schneidet (in einer Zeichnung, die einen Zustand zeigt, bevor der Drehzapfen 15 geneigt wird, eine x-Richtung in der Zeichnung, die einer Dreh-Mittelachse der Scheiben 2, 3 folgt).
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Bei dieser Ausführungsform sind, wie bereits beschrieben, die paarigen Führungsflächenabschnitte 120, 120 an dem Drehzapfen 15 so vorhanden, dass sie einander gegenüberliegend zugewandt sind und sich in die Richtung erstrecken, die die Dreh-Mittelachse der Kraftwalze 11 im rechten Winkel schneidet und die Schwenkwellen 14 im rechten Winkel schneidet. Wenn die Tangentialkraft auf die Kraftwalze in der radialen Richtung ausgeübt wird, wird die Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings 28 zum Anliegen an einem der Führungsflächenabschnitte 120, 120 gebracht, und der Hauptkörperabschnitt 28a des äußeren Rings rollt auf dem Führungsflächenabschnitt 120, so dass, da der äußere Ring 28 und damit die Kraftwalze 11 in der Richtung gleiten, die die Dreh-Mittelachse der Kraftwalze 11 schneidet und die Schwenkwellen 14 im rechten Winkel schneidet, die Kraftwalze 11 zusammen mit dem äußeren Ring 28 mit geringem Reibungswiderstand relativ zu dem Drehzapfen 15 störungsfrei rollend geführt werden kann und dabei Versatz des Wellenabschnitts vermieden wird, der die Kraftwalze 11 trägt. Daher kann eine Presskraft ungehindert von der Eingangsscheibe 2 auf die Ausgangsscheibe 3 übertragen werden. Des Weiteren ist, da die Funktion und der Vorteil, die oben beschrieben worden sind, lediglich durch Bereitstellen der paarigen Führungsflächenabschnitte 120, 120 an dem Drehzapfen 15 erbracht werden können, die Konstruktion einfach, und da eine Anzahl von Bearbeitungsschritten, die hohe Genauigkeit erfordern, nicht ausgeführt werden müssen (der Ringabschnitt, der die Kraftwalze trägt, muss nicht versetzt sein), verbessert sich die Bearbeitbarkeit und die Bearbeitung wird kostengünstig.
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Des Weiteren kann bei dieser Ausführungsform, da die Führungsflächenabschnitte 120, 120 integral an dem Drehzapfen 15 ausgebildet sind, die Konstruktion vereinfacht werden.
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Weiterhin kann, da die Wölbung an der Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnittes 28a des äußeren Rings 28 vorhanden ist, selbst wenn der Drehzapfen 15 durch die Presskraft von der Eingangs- und der Ausgangsscheibe 2, 3 und der Kraftwalze 11 verformt wird, da der gute Kontaktzustand zwischen der Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings und dem Führungsflächenabschnitt 120 aufrechterhalten werden kann, eine Zunahme von Verschleiß oder Reibung durch Linienlast verhindert werden.
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Des Weiteren kann bei dieser Ausführungsform, da die Härte der Führungsflächenabschnitte 120, 120 durch Induktionshärten oder dergleichen erhöht ist, der Verschleiß der Führungsflächenabschnitte 120, 120 verringert werden.
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Des Weiteren kann, da die Oberflächenrauhigkeit der Führungsflächenabschnitte 120, 120 durch Schleifen erhöht ist und der Film zum Reduzieren des Reibungskoeffizienten ausgebildet ist, die Reibungskraft reduziert werden, um so Verschleiß zu vermindern.
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Des Weiteren kann bei der Ausführungsform, da das Axial-Wälzlager 130 zum Aufnehmen der auf die Kraftwalze 11 in der Schubrichtung ausgeübten Last zwischen dem Drehzapfen 15 und dem äußeren Ring 28 vorhanden ist, die Wälzführungsleistung der Kraftwalze 11 relativ zu dem Drehzapfen 15 weiter verbessert werden.
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Des Weiteren wird bei dieser Ausführungsform des Aussparungsabschnitts P (des Aufnahmeraums), da die Abmessung L1 des Aufnahmeraums für den äußeren Ring zum Aufnehmen des äußeren Rings 28 in der Richtung der Schwenkwellen kleiner festgelegt ist als die Abmessung des Aufnahmeraums für die Kraftwalze zum Aufnehmen der Kraftwalze 11 in der Richtung der Schwenkwellen, der Außendurchmesser des äußeren Rings 28 kleiner als der Außendurchmesser der Kraftwalze 11, und daher kann, wenn die Kraftwalze 11 geneigt wird, verhindert werden, dass ein Außenumfangsabschnitt des äußeren Rings 28 mit den Traktionsflächen (den Innenflächen) der Eingangs- und der Ausgangs-Scheibe in Kontakt gebracht wird.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform sind paarige Führungsflächenabschnitte 120, 120 nicht integral an einem Drehzapfen 15 ausgebildet, sondern bestehen aus vorderen Flächen, die aus viereckigen Ebenen eines Paars viereckiger plattenförmiger Führungselemente 150, 150 bestehen, die an dem Drehzapfen 15 vorhanden sind. Des Weiteren ist, obwohl keine Wölbung an einer Außenumfangsfläche 110 eines Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings vorhanden ist, eine Wölbung an dem Führungsflächenabschnitt 120 jedes Führungselementes 150 vorhanden. Da die anderen Konstruktionen einschließlich der Konstruktion der paarigen Führungsflächenabschnitte 120, 120 die gleichen sind wie die der ersten Ausführungsform, erhalten gleiche Einzelteile gleiche Bezugszeichen, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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Das Führungselement 150 kann an dem Drehzapfen 15 so angebracht werden, dass es sich relativ zu dem Drehzapfen 15 nicht dreht, wenn eine stufenlose Toroid-Getriebeeinheit in Betrieb ist. Als ein Verfahren zum Anbringen des Führungselementes 150 an dem Drehzapfen 15 auf die oben beschriebene Weise dient beispielsweise, wie in 4 gezeigt, ein Verfahren, bei dem Klemmen K, K eingesetzt werden. Das heißt, ein im Wesentlichen viereckiger plattenförmiger vertiefter Abschnitt 151, der sich nach innen und zu einer einem Trageplattenabschnitt 16 entgegengesetzten Seite hin öffnet, ist an einer Innenfläche eines gebogenen Wandabschnitts 20 des Drehzapfens 15 vorhanden, und das im Wesentlichen viereckiger plattenförmige Führungselement 115 wird so in den vertieften Abschnitt eingeführt, dass es von der Innenfläche des gebogenen Wandabschnitts 20 leicht vorsteht, und Positionen in der Nähe beider Seiten der Öffnung gegenüber dem Trageplattenabschnitt 16 werden festgeklemmt.
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Des Weiteren ist, wie in 5 gezeigt, eine Bodenfläche 152 des vertieften Abschnitts 151 zu einer konischen Fläche ausgebildet, und eine Rückseite 153 des Führungselementes 150 ist zu einer konischen Fläche ausgebildet, die mit der konischen Fläche des vertieften Abschnitts 151 verbunden ist, so dass das Führungselement 150 in den vertieften Abschnitt 151 eingeführt wird.
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Des Weiteren ist, wie in 6 gezeigt, ein im Wesentlichen viereckig plattenförmiger vertiefter Abschnitt 155 an der Innenfläche des gebogenen Wandabschnitts 20 des Drehzapfens 15 vorhanden, und das Führungselement 150 ist in den vertieften Abschnitt 155 eingeführt.
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Bei dieser Ausführungsform muss, da die Führungsflächenabschnitte 120 an den Führungselementen 150 ausgebildet sind, die separat von dem Drehzapfen 15 vorhanden sind, und die paarigen Führungselemente 150, 150 an dem Drehzapfen 15 angebracht sind, wenn der Führungsflächenabschnitt 120 ausgewechselt werden muss, da er verschlissen ist, der Drehzapfen 15 nicht ausgetauscht werden, sondern nur die Führungselemente 150 müssen ausgetauscht werden. Zusätzlich dazu können die gleiche Funktion und der gleiche Vorteil wie bei der ersten Ausführungsform gewährleistet werden.
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Des Weiteren kann bei dieser Ausführungsform, obwohl die Wölbung an den Führungsflächenabschnitten 120 der Führungselemente 150 vorhanden ist, stattdessen eine Wölbung an der Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings vorhanden sein, und darüber hinaus können Wölbungen an beiden vorhanden sein. Die Wölbung kann die Form einer Wölbung des Endabschnitts oder einer Wölbung der gesamten Fläche haben.
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7 bis 9 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind paarige viereckige plattenförmige Führungselemente 150, 150 integral mit einem plattenförmigen Lagerungsring 160 eines Axial-Wälzlagers (eines Axiallagers) 130 ausgebildet. Das heißt, paarige vorstehende Teile 161, 161, die, im Querschnitt gesehen, in L-Form nach außen vorstehen, sind an einer Außenumfangsfläche des Lagerungsrings 160 an Positionen vorhanden, die punktsymmetrisch sind, und viereckige plattenförmige vertikale Abschnitte der jeweiligen vorstehenden Teile 161, 161 bilden die Führungselemente (Führungsabschnitte) 150, 150. Innenflächen, die aus viereckigen Ebenen der jeweiligen Führungselemente 150, 150 bestehen, bilden jeweils Führungsflächen 120, 120.
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Das Axial-Wälzlager 130 ist, wie bereits beschrieben, zwischen einem Drehzapfen 15 und einem Hauptkörperabschnitt 28a des äußeren Rings angeordnet, um eine Last zu tragen, die auf eine Kraftwalze 11 in einer Axialrichtung (einer Richtung, die von einer kleinen Endflächenseite zu einer großen Endflächenseite der Kraftwalze 11 verläuft), ausgeübt wird. Dieses Axial-Wälzlager 130 besteht aus einem Axial-Nadellager (einem Axiallager) und rollt auf Flächen jeweiliger Rollbahnen, die durch eine Außenfläche des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings und den Lagerungsring 160 gebildet werden. Obwohl Nadelwalzen des Axial-Nadellagers in einer Richtung angeordnet sein können, sind die Nadelwalzen vorzugsweise radial angeordnet. Der Lagerungsring 160 ist in einen vertieften Abschnitt 171 eingepasst, der an einer Innenfläche eines Trageplattenabschnitts 16 des Drehzapfens 15 ausgebildet ist, und die paarigen Vorsprungsteile 161, 161, die an dem Lagerungsring 160 vorhanden sind, sind jeweils in vertiefte Abschnitte 172 eingepasst, die von der Innenfläche des Trageplattenabschnitts 16 bis zu Innenflächen gebogener Wandabschnitte 20 des Drehzapfens 15 so ausgebildet sind, dass sie einen L-förmigen Querschnitt haben.
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Eine Wölbung ist an einer Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings vorhanden. Da die anderen Konstruktionen einschließlich der Konstruktion paariger Führungsflächenabschnitte 120, 120 denen der zweiten Ausführungsform gleichen, erhalten gleiche Einzelteile gleiche Bezugszeichen, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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Bei dieser Ausführungsform kann, da die Führungselemente 150 mit den Führungsflächenabschnitten 120 integral an dem Lagerungsring 160 des Axial Wälzlager 130 vorhanden sind, die Anzahl von Teilen verringert werden, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können. Des Weiteren können die gleiche Funktion und der gleiche Vorteil wie die der zweiten Ausführungsform gewährleistet werden.
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Des Weiteren kann bei der vorliegenden Ausführungsform, obwohl die Wölbung an der Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings vorhanden ist, stattdessen eine Wölbung an den Führungsflächenabschnitten 120 der Führungselemente 150 vorhanden sein, und des Weiteren können Wölbungen an ihnen beiden vorhanden sein. Die Wölbung kann die Form einer Wölbung eines Endabschnitts oder einer Wölbung der gesamten Fläche haben.
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10 und 11 zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist ein Verbindungsabschnitt 175, der vordere Endabschnitte eines Paars gebogener Wandabschnitte 20, 20 an beiden Längs-Endabschnitten eines Trageplattenabschnitts 16 eines Drehzapfens 15 miteinander verbindet, integral an dem Drehzapfen 15 ausgebildet. Da die anderen Konstruktionen einschließlich der Konstruktion paariger Führungsflächenabschnitte 120, 120 die gleichen sind wie die der ersten Ausführungsform, erhalten gleiche Einzelteile gleiche Bezugszeichen, und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
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Bei dieser Ausführungsform kann, da die vorderen Endabschnitte der paarigen gebogenen Wandabschnitte 20, 20 des Drehzapfens 15 so ausgeführt sind, dass sie durch den Verbindungsabschnitt 175 verbunden werden, die Steifigkeit des Drehzapfens 15 erhöht werden. Des Weiteren können, selbst wenn der Verbindungsabschnitt 175 integral mit dem Drehzapfen 15 ausgebildet ist, eine Kraftwalze 11, ein äußerer Ring 29 mit einem Wellenabschnitt 28b und der dergleichen von einer Seite des Drehzapfens 15 her so eingeführt werden, dass sie zwischen dem Trageplattenabschnitt 16, dem Paar gebogener Wandabschnitte 20, 20 und dem Verbindungsabschnitt 175 angeordnet sind, und daher kann eine Anbringungseinrichtung zum Anbringen des Verbindungsabschnitts 175 weggelassen werden, und die Steifigkeit des Drehzapfens 15 kann auf kostengünstige Weise erhöht werden.
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Es ist anzumerken, dass der Verbindungsabschnitt 175 separat von dem Paar gebogener Wandabschnitte 20, 20 so hergestellt werden kann, dass er sich zwischen den paarigen gebogenen Wandabschnitten 20, 20 erstreckt.
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12 und 13 zeigen eine fünfte Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform ist ein Ölzuführweg 200 in einem Drehzapfen 15 zum Zuführen von Schmieröl zu einem Abschnitt (einem äußeren Ring 28 entgegengesetzt zugewandt) ausgebildet, der zu einer Aussparung P reicht. Dieser Ölzuführweg 200 verläuft von einer Antriebsstange 29, die mit einem Innenraum eines Antriebszylinders 31 in Verbindung steht. Des Weiteren ist ein Ölweg 202, der mit dem Ölzuführweg 200 in Verbindung steht, in dem äußeren Ring 28 ausgebildet. Dieser Ölweg 202 erstreckt sich in einer axialen Richtung von einer Endfläche eines Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings, die einem Endabschnitt des Ölzuführwegs 200 gegenüberliegend zugewandt ist, bis zu einer Endfläche eines Wellenabschnitts 28b, und ein Teil desselben (bei der vorerwähnten Ausführungsform nahezu der gesamte Ölweg 202 mit Ausnahme eines Abschnitts, der in der Nähe eines Endabschnitts des Wellenabschnitts 28b liegt) ist als ein breiter vertiefter Raum S ausgebildet, der weitgehend in einer radialen Richtung aufgeweitet ist. Des Weiteren ist ein Filter 210 in diesem vertieften Raum S zum Entfernen von Fremdkörpern in dem Schmieröl vorhanden.
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Bei der oben beschriebenen Konstruktion fließt, wie in 13 gezeigt, nachdem Fremdkörper durch den großen Filter 210, der in dem vertieften Raum S in dem äußeren Ring 28 angebracht ist, aus dem Schmieröl entfernt worden sind, das über den Ölzuführweg 200 zugeführt wird, dieses, wie mit einem Pfeil angedeutet, von dem Endabschnitt des Wellenabschnitts auf dem Ölweg 200 zu einem Radial-Wälzlager 140 über einen Spalt zwischen dem Wellenabschnitt 28b und einer kleiner Endflächenseite einer Kraftwalze 11 und wird dann von dort einem Axial-Kugellager 24 zugeführt.
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Es werden, wie beschrieben, bei dieser Ausführungsform, wenn eine Tangentialkraft auf die Kraftwalze 11 ausgeübt wird, eine Außenumfangsfläche des äußeren Rings 28 und ein Führungsflächenabschnitt 120 des Drehzapfens 15 zum Anlieger aneinander gebracht, so dass die Kraftwalze 11 auf dem Führungsflächenabschnitt 120 rollen kann und eine Presskraft von einer Eingangsscheibe auf eine Ausgangsscheibe übertragen wird. So kann, da der Wellenabschnitt 28b des äußeren Rings 28 einen Abschnitt bildet, der nicht zu Festigkeit, Steifigkeit und Funktion beiträgt, indem der vertiefte Abschnitt S in dem äußeren Ring 28 bereitgestellt wird oder der vertiefte Abschnitt insbesondere in dem Wellenabschnitt 28b bereitgestellt wird, der vertiefte Abschnitt S weitgehend gesichert werden, ohne dass Probleme bezüglich Festigkeit, Steifigkeit und Funktion auftreten. So kann der Filter 210, der groß ist, in dem vertieften Abschnitt S angebracht werden. Dadurch kann das Auftreten von Verstopfen des Filters 210 verringert werden, und das Gewicht des äußeren Rings 28 kann um das Maß verringert werden, in dem der vertiefte Abschnitt S vorhanden ist, wodurch es möglich wird, das Gewicht des Systems aus Drehzapfen und Kraftwalze insgesamt zu reduzieren.
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Des Weiteren kann bei der vorliegenden Ausführungsform, da sich der vertiefte Abschnitt S in der axialen Richtung von dem Hauptkörperabschnitt 28a des äußeren Rings bis zu dem Wellenabschnitt 28b erstreckt, ein Innenvolumen des vertieften Abschnitts S weitgehend in maximalem Umfang gesichert werden, so dass nicht nur das Auftreten von Verstopfung des Filters 210 weiter verringert werden kann, sondern auch die Verringerung des Gewichtes des Systems aus Drehzapfen und Kraftwalze insgesamt gefördert werden kann.
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Des Weiteren sind bei dieser Ausführungsform paarige Führungsflächenabschnitte 120, 120 an dem Drehzapfen 15 so vorhanden, dass sie einander gegenüberliegend zugewandt sind und sich in einer verdrehten Richtung erstrecken, die eine Dreh-Mittelachse (eine Drehachse) der Kraftwalze 11 schneidet, und wenn eine Tangentialkraft auf die Kraftwalze 11 in einer radialen Richtung ausgeübt wird, wird eine Außenumfangsfläche 110 des Hauptkörperabschnitts 28a des äußeren Rings zum Anliegen an einem der Führungsflächenabschnitte 120, 120 gebracht, und der Hauptkörperabschnitt 28a des äußeren Rings kann an dem Führungsflächenabschnitt 120 rollen, so dass der äußere Ring 28 und damit die Kraftwalze 11 an einer Dreh-Mittelachse der Scheiben 2, 3 entlang gleiten. Daher kann die Kraftwalze 11 zusammen mit dem äußeren Ring 28 mit geringem Reibungswiderstand relativ zu dem Drehzapfen 15 ungehindert rollend geführt werden, wobei gleichzeitig das Versetzen des Wellenabschnitts vermieden wird, der die Kraftwalze 11 trägt, so dass die Presskraft ungehindert von der Eingangsscheibe 2 zu der Ausgangsscheibe 3 übertragen werden kann. Des Weiteren wird, da die oben beschriebene Funktion und der Vorteil erzielt werden können, indem lediglich die paarigen Führungsflächenabschnitte 120, 120 an dem Drehzapfen 15 vorgesehen werden, die Konstruktion vereinfacht, und eine Anzahl von Bearbeitungsschritten, die hohe Genauigkeit erfordern, müssen nicht durchgeführt werden (da der Wellenabschnitt, der die Kraftwalze trägt, nicht versetzt werden muss), so dass eine gute Bearbeitbarkeit gewährleistet ist und die Bearbeitungskosten reduziert werden.
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Weiterhin basiert die vorliegende Patentanmeldung auf der
japanischen Patentanmeldung (Nr. 2006-180390 ), eingereicht am 29. Juni 2006, der
japanischen Patentanmeldung (Nr. 2006-283309 ), eingereicht am 1. September 2006, der
japanischen Patentanmeldung (Nr. 2007-47102 ), eingereicht am 27. Februar 2007, sowie der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-142917 ), eingereicht am 30. Mai 2007, und der Inhalt derselben wird hiermit in seiner Gesamtheit durch Verweis einbezogen.
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Industrielle Einsetzbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann bei stufenlosen Einfachhohlraum- und Doppelhohlraum-Toroid-Getriebeeinheiten in verschiedenen Formen eingesetzt werden.