DE19929249A1 - Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe - Google Patents

Abstract

Ein stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe schließt ein: zumindest ein Paar Scheiben, die konzentrisch aufeinander angeordnet sind und drehbar unabhängig voneinander gestützt sind; einen Drehzapfen, der um eine Schwenkwelle verschwenkbar ist; eine Verschiebungswelle, die einen Stützwellenbereich und einen Schwenkwellenbereich einschließt, die parallel und exzentrisch zueinander sind, wobei der Stützwellenbereich drehbar durch das kreisförmige Loch des Drehzapfens über ein Radiallager drehbar gelagert ist, wobei der Schwenkwellenbereich von einer Innenfläche des Mittelbereiches des Drehzapfens hervorsteht; eine Kraftrolle, die zwischen den konkaven Flächen des Paares der Scheiben geklemmt ist, während diese drehbar auf einer Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches gestützt ist; und ein Drucklager, das zwischen der Kraftrolle und der Innenfläche des Mittelbereiches der Drehzapfen angeordnet ist. Eine Exzentrizitätsgröße der Verschiebungswelle, die ein Abstand zwischen dem Stützwellenbereich und dem Schwenkwellenbereich ist, ist innerhalb eines Bereiches von 5 mm bis 15 mm.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe, welches als eine Getriebeeinheit verwendet werden kann, die ein Fahrzeuggetriebe bildet oder als Getriebe in verschiedenen Typen von Industriemaschinen montiert wer­ den kann.

Die Untersuchungen zur Anwendung von stufenlos verstellbaren Toroidalgetrieben (wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt) in einem Fahrzeuggetriebe schreitet fort. Ein Beispiel des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes ist in der ungeprüften japanischen Gebrauchs­ musterveröffentlichung Sho. 62-71465 offenbart. Wie gezeigt ist, wird eine eingangssei­ tige Scheibe 2 konzentrisch von einer Eingangswelle 1 gestützt. Eine Ausgangswelle 3 ist ebenfalls konzentrisch zu einer Eingangswelle 1 angeordnet. Eine ausgangsseitige Scheibe 4 ist mit dem inneren Ende der Ausgangswelle 3 befestigt. In der Innenseite eines Gehäuses, in welchem das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe aufgenommen ist, sind ein Paar von Drehzapfen (trunnions) 6, 6 an einer Zwischenposition der beiden Scheiben 2, 4 entlang der Axialrichtung derselben angeordnet. Die Drehzapfen 6, 6 sind um ihre jeweiligen Schwenkwellen 5, 5 jeweils schwenkbar an einer Position entlang einer imaginären Ebene angeordnet, die senkrecht zu einer imaginären Linie ist, die die jeweiligen Achsen der Eingangs- und Ausgangswellen 1 und 3 verbindet und sind von dem Schnittpunkt der imaginären Ebene und der imaginären Linie beabstandet, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Diese physikalische Beziehung wird nachstehend als "Torsionsbeziehung" bezeichnet.

Jeder der Drehzapfen 6, 6, der von der Mittelachse der eingangsseitigen Scheibe 2 und der ausgangsseitigen Scheibe 4 entfernt angeordnet ist, ist konzentrisch zu jeder der Schwenkwellen 5, 5 auf den Außenflächen der beiden Endbereiche derselben vorgese­ hen. Die Basisendbereiche von Verschiebungswellen (displacement shafts) 7, 7 sind jeweils in den Mittelbereichen der Drehzapfen 6, 6 gelagert, und wenn die Drehzapfen 6, 6 um die Schwenkwellen 5, 5 jeweils verschwenkt werden, können die Neigungswinkel der Verschiebungswellen 7, 7 frei eingestellt werden. Auf den Peripherien der beiden Verschiebungswellen 7, 7, die auf den beiden Drehzapfen 6, 6 gelagert sind, sind eine Vielzahl von Kraftrollen (power rollers) 8, 8 jeweils gelagert. Die Kraftrollen 8, 8 sind jeweils zwischen den Innenflächen 2a und 4a der eingangsseitigen Scheibe 2 und der ausgangsseitigen Scheibe 4 gegenüberliegend zueinander angeordnet. Die Innenflä­ chen 2a und 4a sind als konkave Flächen ausgebildet, die durch Drehen eines Bogens erzielt werden kann, der die Schwenkwelle 5 als eine Mitte desselben aufweist. Die Um­ fangsflächen 8a, 8a der Kraftrollen 8, 8, welche als gewölbte konvexe Flächen ausgebil­ det sind, sind jeweils in Kontakt mit den Innenflächen 2a und 4a.

Zwischen der Eingangswelle 1 und der eingangsseitigen Scheibe 2 ist eine Preßvorrich­ tung 9 vom Belastungsnockentyp zwischengesetzt, während die eingangsseitige Schei­ be 2 zu der ausgangsseitigen Scheibe 4 durch die Preßvorrichtung 9 elastisch ange­ preßt wird. Die Preßvorrichtung 9 besteht aus einer Nockenplatte 10, die drehbar zu­ sammen mit der Eingangswelle 1 ist und aus einer Mehrzahl (z. B. vier Stück) von Rollen 12, 12, die jeweils wälzend durch einen Abstandhalter (Käfig) 11 gehalten wird.

Auf einer Fläche auf einer Seite (in Fig. 1 und 2 die Fläche auf der linken Seite) der Nockenplatte 10 ist eine antriebsseitige Nockenfläche 13 ausgebildet, die eine gekrümm­ te Fläche ist, welche sich über die Umfangsrichtung der Nockenplatte 10 erstreckt. Auf der Außenfläche (in den Fig. 1 und 2 auf der rechten Fläche) der eingangsseitigen Scheibe 2 ist ebenso eine abtriebsseitige Nockenfläche 14 ausgebildet, die eine gleiche Form aufweist. Die Mehrzahl von Rollen 12, 12 werden jeweils drehbar um ihre jeweili­ gen Wellen gestützt, welche sich in der Radialrichtung bezüglich zur Mittellinie der Ein­ gangswelle 1 erstrecken.

Das wie oben beschriebene aufgebaute stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe arbeitet auf folgende Weise. Wenn die Nockenplatte 10 mit der Drehung der Eingangswelle 1 gedreht wird, preßt die antriebsseitige Nockenfläche 13 die Mehrzahl der Rollen 12, 12 gegen die abtriebsseitige Nockenfläche 14, die auf der Außenfläche der eingangsseiti­ gen Scheibe 2 ausgebildet ist. Als ein Ergebnis dessen wird die eingangsseitige Scheibe 2 gegen die Mehrzahl der Kraftrollen 8, 8 gedrückt, und gleichzeitig werden die an­ triebsseitige Nockenfläche 13 und die abtriebsseitige Nockenfläche 14 gegen die Mehr­ zahl der Rollen 12, 12 gepreßt, so daß die eingangsseitige Scheibe 2 gedreht wird. Die Drehung der eingangsseitigen Scheibe 2 wird durch die Mehrzahl der Kraftrollen 8, 8 auf die ausgangsseitige Scheibe 4 übertragen, so daß die Ausgangswelle 3, die mit der ausgangsseitigen Scheibe 4 befestigt wird, gedreht wird.

Als nächstes wird eine Beschreibung eines Falles der Änderung eines Drehzahlverhält­ nisses (Geschwindigkeitsänderungsverhältnisses) der Eingangs- und Ausgangswellen 1 und 3 gegeben. Zuerst, wenn die Drehzahl zwischen der Eingangwelle 1 und der Aus­ gangswelle 3 verzögert wird, werden die Drehzapfen 6, 6 um die Schwenkwellen 5, 5 in einer vorbestimmten Richtung jeweils verschwenkt. Dann werden die Verschiebungswel­ len 7, 7 jeweils so geneigt, daß die Umfangsflächen 8a, 8a der Kraftrollen 8, 8, wie in Fig. 1 gezeigt ist, jeweils mit einem mittelpunktnahen Bereich der Innenfläche 2a der ein­ gangsseitigen Scheibe 2 und mit einem außenumfangsnahen Bereich auf der Innenflä­ che 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 in Kontakt gebracht werden.

Wenn andererseits die Drehzahl zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle 1 und 3 beschleunigt wird, werden die Drehzapfen 6, 6 jeweils um die Schwenkwellen 5, 5 in der entgegengesetzten Richtung zu der vorbestimmten Richtung verschwenkt. Dann werden die Verschiebungswellen 7, 7 jeweils so geneigt, daß die Umfangsflächen 8a, 8a der Kraftrollen 8, 8, wie in Fig. 2 gezeigt, jeweils mit einem außenumfangsnahen Bereich der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2 und einem mittelpunktnahen Bereich auf der Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 in Kontakt gebracht werden können. Wenn die Neigungswinkel der Verschiebungswellen 7, 7 auf die Mitte der Neigungswin­ kel, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, festgelegt werden, dann kann ein zwischenlie­ gendes Übersetzungsverhältnis zwischen den Eingangs- und Ausgangswellen 1 und 3 erzielt werden.

Ein spezifisches Beispiel des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Dieses Getriebe ist in der ungeprüften japanischen Gebrauchsmuster­ veröffentlichung Nr. Hei-1-173552 offenbart, das auf Mikrofilm aufgenommen ist. Wie gezeigt ist, werden eine eingangsseitige Scheibe 2 und eine ausgangsseitige Scheibe 4 drehbar um eine zylindrische Eingangswelle 15 mit Hilfe von Nadelrollenlagern 16, 16, die dazwischen eingesetzt sind, gelagert. Eine Nockenplatte 10 ist über ein Keilprofil mit der Außenumfangsfläche des Endbereiches (in Fig. 3 der linke Endbereich) der Ein­ gangswelle 15 in Eingriff, und durch einen Flanschbereich 17 wird verhindert, daß sie sich in einer Richtung wegwärts von der eingangsseitigen Scheibe 2 bewegt. Ferner bilden die Nockenplatte 10 und die Rollen 12, 12 eine Preßvorrichtung eines Bela­ stungsnockentyps. Die Preßvorrichtung 9 dreht entsprechend zu der Drehung der Ein­ gangswelle 15 die eingangsseitige Scheibe 2, während sie gegen die eingangsseitige Scheibe 2 zu der ausgangsseitigen Scheibe 4 hin preßt. Ein Ausgangszahnrad 18 ist so mit der ausgangsseitigen Scheibe 4 mittels Paßfedern 19, 19 so gekoppelt, daß die ausgangsseitige Scheibe 4 und das Ausgangszahnrad 18 synchron gedreht werden.

Ein Paar Drehzapfen 6, 6, insbesondere deren jeweiligen Endbereiche derselben, wer­ den auf einem Paar Stützplatten 20, 20 in einer solchen Weise gestützt, daß sie in der Axialrichtung (in Fig. 3 in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, oder in Fig. 4 den Hori­ zontalrichtungen) derselben verschwenkt und verschoben werden können. Zwei Ver­ schiebungswellen 7, 7 werden jeweils in kreisförmigen Löchern 21, 21 gestützt, welche jeweils in den Mittelbereichen des Paares von Drehzapfen 6, 6 ausgebildet sind. Die beiden Verschiebungswellen 7, 7 schließen jeweils Stützwellenbereiche 22, 22 und Schwenkwellenbereiche 23, 23 ein, die sich parallel zueinander erstrecken, aber exzen­ trisch zueinander befindlich sind. Die Stützwellenbereiche 22, 22 werden drehbar inner­ halb der kreisförmigen Löcher 21, 21 über Radialnadelrollenlager 24, 24 jeweils gelagert. Auch sind Kraftrollen 8, 8 jeweils in den Peripherien der Schwenkwellenbereiche 23, 23 über andere Radialnadelrollenlager 25, 25 gelagert.

Wie in den Fig. 5 und 6 im Detail gezeigt ist, ist jedes der Radialnadelrollenlager 25, 25 mit einer Mehrzahl von Nadeln (needle roller) 45, 45 und käfigförmigen fensterförmigen Abstandhaltern 53 zum walzbaren Halten der Nadeln 45, 45 aufgebaut. In diesem Fall dient die Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches 23 als eine zylindrische Innenlaufbahn des Radialnadelrollenlagers 25, und die Innenumfangsfläche der Kraftrol­ le 8 dient als die Außenlaufbahn 55 des Radialnadelrollenlagers 25.

Das Paar der Verschiebungswellen 7, 7 ist jeweils auf 180° getrennten gegenüberlie­ genden Seiten bezüglich der Eingangswelle 15 angeordnet. Auch eine Richtung, in welcher die Schwenkwellenbereiche 23, 23 der Verschiebungswellen 7, 7 exzentrisch zu den Stützwellenbereichen 22, 22 sind, ist in der gleichen Weise bezüglich der Drehrich­ tung der eingangs- und ausgangsseitigen Scheiben 2 und 4 festgesetzt. Auch ist die Exzentrizitätsrichtung fast in rechten Winkeln zu der Richtung festgesetzt, in welcher die Eingangswelle 15 angeordnet ist. Daher werden die Kraftrollen 8, 8 in einer solchen Weise gelagert, daß sie etwas in der Anordnungsrichtung der Eingangswelle 15 ver­ schoben werden können. Als ein Ergebnis dessen wird, auch wenn aufgrund der Sum­ mierung der Maßtoleranzen der Bauteile die eingangs- und ausgangsseitigen Scheiben 2 und 4 von den Drehzapfen 6, 6 in der Axialrichtung der Eingangswelle 15 (in Fig. 3 die Horizontalrichtung oder in Fig. 4 die Vorwärts-Rückwärtsrichtung) in einem bestimmten Grad verschoben werden, ein ausreichender Kontakt der Innenfläche 2a und der Innen­ fläche 4a der Scheiben 2 und 4 mit den Umfangsflächen 8a der Kraftrollen 8 abgesi­ chert. Wenn ferner die Bauteile durch große Belastungen verformt werden, die darauf im Übertragungszustand der Rotationskraft übertragen werden, und als ein Ergebnis der Verformung, auch wenn die Kraftrollen 8, 8 wahrscheinlich in der Axialrichtung der Ein­ gangswelle 15 verschoben werden, kann diese Verschiebung der Kraftrollen 8, 8 ohne Aufbringen von übermäßiger Kraft auf die Bauteile aufgenommen werden.

Auch zwischen den Außenflächen der Kraftrollen 8, 8 und den Innenflächen der Mittelbe­ reiche der Drehzapfen 6, 6 sind Druckkugellager 26, 26 zwischengesetzt, und Druckna­ delrollenlager 27 sind in dieser Reihenfolge von den Außenflächen der Kraftrollen 8 angeordnet. Die Druckkugellager 26, 26 werden jeweils verwendet, um den Kraftrollen 8, 8 zu ermöglichen, sich zu drehen, während die Last gestützt wird, die auf die Kraftrollen in der Druckrichtung aufgebracht wird. Die Druckkugellager 26, 26 bestehen jeweils aus einer Mehrzahl von Kugeln 56, 56, ringförmigen Abstandhaltern 57, 57 zum wälzbaren Halten der Kugeln 56, 56 darin und ringförmigen Außenlaufringen 28, 28. Die Innenlauf­ bahnen der Druckkugellager 26, 26 sind jeweils auf den Außenflächen der Kraftrollen 8, 8 ausgebildet, wogegen die Außenlaufbahnen derselben jeweils auf den Innenflächen der Außenlaufringe 28, 28 ausgebildet sind.

Jedes der Drucknadelrollenlager 27, 27 besteht aus einem Laufring 58, einem Abstand­ halter 59 und Nadeln 60, 60. Der Laufring 58 und der Abstandhalter 59 sind in einer solchen Weise miteinander kombiniert, daß sie etwas in der Rotationsrichtung verscho­ ben werden können. Die Drucknadelrollenlager 27, 27 haben die Laufringe 58, zwischen den Innenflächen der Drehzapfen 6, 6 und den Außenflächen der Außenlaufringe 28, 28 in einem solchen Zustand zwischengesetzt, daß die Laufringe 58, 58 in Kontakt mit den Innenflächen der Drehzapfen 6, 6 sind. Die Drucknadelrollenlager 27, 27 ermöglichen den Schwenkwellenbereichen 23, 23 und den Laufringen 28, 28, sich um die Stützwel­ lenbereiche 22, 22 zu drehen, während eine Drucklast (thrust load), die auf die Außen­ laufringe 28, 28 aufgebracht wird, aufgenommen wird.

Antriebsstäbe 29, 29 sind jeweils mit einem Endbereich (linkes Ende in Fig. 4) der Dreh­ zapfen 6, 6 gekoppelt. Antriebskolben 30, 30 sind jeweils stabil mit der Außenfläche der Mittelposition der Antriebsstäbe 29, 29 gekoppelt. Die Antriebskolben 30, 30 sind öldicht innerhalb von Antriebszylindern 31, 31 angeordnet. Eine Größe der Verschiebung jeder der Drehzapfen 6, 6, welche durch Zuführen von Öl in und Ablassen von jeder der An­ triebszylinder 31, 31 bewirkt wird, wird durch einen Präzessionsnocken (nicht gezeigt) nachgewiesen, der mit dem anderen Endbereich der Drehzapfen 6, 6 befestigt ist.

Eine Schmieröl-Zuführvorrichtung, wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist im Inneren des Antriebs­ stabes 29, des Drehzapfens 6 und der Verschiebungswelle 7 vorgesehen. Die Schmier­ öl-Zuführvorrichtung führt eine geeignete Menge an Schmieröl in die Lager 25 und 26, um die Lebensdauer des Radialnadelrollenlagers 25 und des Druckkugellagers 26 ab­ zusichern. Die Schmieröl-Zuführvorrichtung besteht aus einem einspeisungsseitigen Zuführdurchlaß 42, der im Inneren des Antriebsstabes 29 und des Drehzapfens 6 vorge­ sehen ist, aus Ölzuführlöchern 43, 43, die in dem Außenring 28 des Druckkugellagers 26 ausgebildet sind und aus einem aufnahmeseitigen Ölzuführdurchlaß 44, der im Inneren des Schwenkwellenbereiches 23 vorgesehen ist, welcher die erste Hälfte der Verschie­ bungswelle 7 bildet. Wenn das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe im Betrieb befind­ lich ist, führt die Schmieröl-Zuführvorrichtung Schmieröl in den speiseseitigen Ölzuführ­ durchlaß 42 mit Hilfe einer Pumpe (nicht gezeigt), die in dem Getriebe montiert ist, um dadurch die Lager 25 und 26 zu schmieren.

In dem so aufgebauten stufenlosen Toroidalgetriebe wird eine Drehung der Eingangswel­ le 15 auf die eingangsseitige Scheibe 2 über die Preßvorrichtung 9 übertragen. Eine Drehung der eingangsseitigen Scheibe 2 wird über das Paar der Kraftrollen 8, 8 auf die ausgangsseitige Scheibe 4 übertragen, und eine Drehung der ausgangsseitigen Scheibe 4 wird von dem Ausgangszahnrad 18 abgegeben. Um das Drehzahländerungsverhältnis (rotational speed changing ratio) zwischen der Eingangswelle 15 und dem Ausgangs­ zahnrad 18 zu ändern, werden die Antriebskolben 30, 30 in den entgegengesetzten Richtungen zueinander verschoben. In Übereinstimmung mit der Verschiebung der Antriebskolben 30, 30 verschiebt sich das Paar von Drehzapfen 6, 6 in entgegengesetz­ te Richtungen, so daß die untere Kraftrolle 8, die in der unteren Seite von Fig. 4 ange­ ordnet ist, nach rechts verschoben wird, während gleichzeitig die obere Kraftrolle 8, die an der oberen Seite von Fig. 4 angeordnet ist, nach links verschoben wird. Entspre­ chenderweise wird die Richtung der Kräfte in der Tangentialrichtung, welche auf Kon­ taktpositionen wirken, wo die Umfangsflächen 8a, 8a der Kraftrollen 8, 8 in Kontakt mit der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2 und der Innenfläche 4a der aus­ gangsseitigen Scheibe 4 in Kontakt ist, verändert. Entsprechend der Änderung der Richtung der Kräfte werden die Drehzapfen 6, 6 um die Schwenkwellen 5, 5, welche durch die Stützplatten 20, 20 gestützt werden, in entgegengesetzte Richtung zueinander verschwenkt. Als ein Ergebnis werden, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, die Kontakt­ positionen, wo die Umfangsflächen 8a, 8a der Kraftrollen 8, 8 in Kontakt mit der Innenflä­ chen 2a und der Innenfläche 4a der eingangs- und ausgangsseitigen Scheiben 2 und 4 sind, verschoben, wodurch das Drehzahländerungsverhältnis zwischen der Eingangswel­ le 15 und dem Ausgangszahnrad 18 verändert wird. Die Steuerung des Drehzahlände­ rungsverhältnisses auf einen gewünschten Wert wird in einer Weise so durchgeführt, daß die Größen der Verschiebungen der Drehzapfen 6, 6 in den Axialrichtungen der Schwenkwellen 5, 5, welche durch den Präzessionsnocken nachgewiesen werden, durch Einstellen der Mengen an unter Druck stehendem Öl, das zu den und von den Antriebs­ zylindern 31, 31 eingespeist und abgelassen wird, eingestellt wird.

Wenn die Rotationskraft zwischen der Eingangswelle 15 und dem Ausgangszahnrad 18 basierend auf der elastischen Verformung der Bauteile übertragen wird, werden die Kraftrollen 8, 8 in der Axialrichtung der Eingangswelle 15 verschoben. Als ein Ergebnis dessen werden die Verschiebungswellen 7, 7, welche schwenkbar die Kraftrollen 8 stüt­ zen, geringfügig um die jeweiligen Stützwellenbereiche 22 gedreht. Verursacht durch das Drehen der Verschiebungswellen 7, 7 werden die Außenflächen der Außenlaufringe 28, 28 der Druckkugellager 26, 26 relativ zu den Innenflächen der Drehzapfen 6, 6 verscho­ ben. Eine Kraft, die für die relative Verschiebung erforderlilch ist, ist klein, da die Druck­ nadelrollenlager 27 zwischen den Außenflächen der Laufringe 28, 28 und den Innenflä­ chen der Drehzapfen 6, 6 vorhanden sind. Dieser Fakt bedeutet, daß eine Kraft zum Ändern eines Neigungswinkels jeder der Verschiebungswellen 7, 7 klein ist.

Kehrt man zurück zu den Fig. 8 und 9, sind dort stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe gezeigt, die in ihrem übertragbaren Drehmoment erhöht wurden. Wie gezeigt ist, sind ein Paar von Eingangsscheiben 2A und 2B und ein Paar Ausgangsscheiben 4, 4 Seite an Seite um eine Eingangswelle 15a in Getriebeübertragungsrichtung angeordnet. In jedem Aufbau (Fig. 8 und 9) ist ein Ausgangszahnrad 18a in einen Mittelbereich der Eingangs­ welle 15a angeordnet, um um die Eingangswelle herum 15a drehbar gestützt zu sein. Die Ausgangsscheiben 4, 4 sind an beiden Enden einer zylindrischen Hülse 32, die in dem Mittelbereich des Ausgangszahnrades 18a vorgesehen ist, über ein Keilprofil in Eingriff. Nadelrollenlager 16, 16 sind jeweils zwischen den Innenumfangsflächen der Ausgangsscheiben 4, 4 und der Außenumfangsfläche der Eingangswelle 15a vorgese­ hen. Mit dem Vorsehen der Nadelrollenlager 16 werden die Ausgangsscheiben 4, 4 um die Eingangswelle 15a herum gelagert, um drehbar um die Eingangswelle 15a, und beweglich in der Axialrichtung der Eingangswelle 15a zu sein. Die Eingangsscheiben 2A und 2B werden an beiden Enden der Eingangswelle 15a gelagert, während sie drehbar zusammen mit der Eingangswelle 15a sind. Die Eingangswelle 15a wird drehbar durch eine Antriebswelle 33 über die Preßvorrichtung 9 des Nockenbelastungstyps angetrie­ ben. Ein Radiallager 34, wie z. B. ein Gleitlager oder ein Nadelrollenlager, ist zwischen der Außenumfangsfläche des Kopfendes (tip end) (rechtes Ende in den Fig. 8 und 9) der Antriebswelle 33 und der Innenumfangsfläche des Basisendes (linkes Ende in den Fig. 8 und 9) der Eingangswelle 15a angeordnet. Daher sind die Antriebswelle 33 und die Eingangswelle 15a konzentrisch miteinander kombiniert, solcherart, daß die Wellen geringfügig in der Rotationsrichtung beweglich sind.

Die hintere Fläche der eingangsseitigen Scheibe 2A (auf der rechten Seite in den Fig. 8 und 9 angeordnet) wird gegen eine Belastungsmutter 35 direkt (in dem in Fig. 9 gezeig­ ten Aufbau) oder mit einer konischen Tellerfeder 36 gedrückt, die eine große Federwir­ kung hat und dazwischen angeordnet ist (in dem in Fig. 8 gezeigten Aufbau), um da­ durch im wesentlichen die Verschiebung der eingangsseitigen Scheibe 2A in den Axial­ richtungen (Horizontalrichtungen in den Fig. 8 und 9) der Eingangswelle 15a zu verhin­ dern. Andererseits wird die eingangsseitige Scheibe 2B, die der Nockenplatte 10 gegen­ überliegt, gestützt, um in der Axialrichtung der Eingangswelle 15a mit Hilfe einer Kugel­ keilverbindung (ball spline) 37 beweglich zu sein. Eine konische Tellerfeder 38 und ein Drucknadelrollenlager 39 sind nacheinander zwischen der hinteren Fläche (rechte Flä­ che in den Fig. 8 und 9) der eingangsseitigen Scheibe 2B und der vorderen Fläche (rechte Fläche in den Fig. 8 und 9) der Nockenplatte 10 angeordnet. Die konische Teller­ feder 38 funktioniert so, daß sie eine Vorspannung auf die Kontaktbereiche überträgt, wo die Innenflächen 2a der eingangsseitigen Scheiben 2A und 2B und die Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 in Kontakt mit den Umfangsflächen 8a, 8a der Kraftrol­ len 8, 8 sind. Das Drucknadelrollenlager 39 ermöglicht der eingangsseitigen Scheibe 2B sich relativ zu der Nockenplatte 10 zu drehen, wenn die Preßvorrichtung 9 in Betrieb befindlich ist.

In dem Aufbau von Fig. 8 wird das Ausgangszahnrad 18a auf einer Trennwand 40, die innerhalb des Gehäuses vorgesehen ist, durch ein Paar Schrägkugellager 41, 41 dreh­ bar gelagert, während die axiale Verschiebung desselben verhindert wird. In dem Aufbau von Fig. 9 ist das Ausgangszahnrad 18a axial verschiebbar. In dem stufenlos verstellba­ ren Toroidalgetriebe des Doppelhohlraumtyps, in welchem das Paar von eingangsseiti­ gen Scheibe 2A und 2B und das Paar von ausgangsseitigen Scheiben 4, 4 Seite an Seite in der Kraftübertragungsrichtung angeordnet sind, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, ist eine der eingangsseitigen Scheiben 2A und 2B, welche der Nockenplatte 10 ge­ genüberliegt oder beide von ihnen sind axial beweglich in bezug auf die Eingangswelle 15a mittels der Kugelkeilverbindung 37, 37a. Der Grund dafür ist, daß der Getriebeauf­ bau so gestaltet ist, um den eingangsseitigen Scheiben 2A und 2B zu ermöglichen, sich in den Axialrichtungen der Eingangswelle 15a zu verschieben, während die synchronen Drehungen der eingangsseitigen Scheiben 2A und 2B basierend auf der elastischen Verformung der in Beziehung stehenden Bauteile verursacht durch die Arbeitsweise der Preßvorrichtung 9 abgesichert wird.

Die Kugelkeilverbindung 37 und die Kugelkeilverbindung 37a schließen Innendurchmes­ ser-Kugelkeilnuten 62 ein, die in den Innenumfangsflächen der eingangsseitigen Schei­ ben 2A und 2B ausgebildet sind, Außendurchmesser-Kugelkeilnuten 63, die in den In­ nenumfangsflächen des Zwischenbereiches der Eingangswelle 15a ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Kugeln 64, 64, die wälzbar zwischen den Innendurchmesser- Kugelkeilnuten 62 und den Außendurchmesser-Kugelkeilnuten 63 vorgesehen sind, ein. Wie für die Kugelkeilsverbindung 37 zum Stützen der eingangsseitigen Scheibe 2B, die näher an die Preßvorrichtung 9 angeordnet ist, wird ein Sperring 66 in einer Sperrnut 65 festgehalten, die in einem Bereich der Innenumfangsfläche der eingangsseitigen Schei­ be 2A ausgebildet ist, die näher zu der Innenfläche 2a derselben ist, um dadurch die Kugeln 64, 64 beim verschieben zu der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2B zu begrenzen. Ferner verhindert dieser, daß die Kugeln 64, 64 von dem Bereich zwi­ schen den Innendurchmesser-Kugelkeilnuten 62 und den Außendurchmesser- Kugelkeilnuten 63 wegrutschen. Wie für die Kugelkeilverbindung 37a zum Stützen der eingangsseitigen Scheibe 2A, die entfernt von der Preßvorrichtung 9 in dem Getriebe­ aufbau von Fig. 8 angeordnet ist, wird ein Sperring 66a in einer Sperrnut 65a festgehal­ ten, die in der Außenumfangsfläche (einem Bereich näher zu dem linken Ende in Fig. 8) der Eingangswelle 15a ausgebildet ist, um dadurch die Kugeln 64, 64 beim Verschieben zu der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2A zu begrenzen.

In dem bekannten oder vorgeschlagenen stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe wird wenig Aufmerksamkeit den Exzentrizitätsgrößen (eccentric quantities) der Verschie­ bungswelle 7, 7 zum jeweiligen Stützen der Kraftrollen 8, 8 auf den Innenflächen der Zwischenbereiche der Drehzapfen 6, 6 geschenkt. Der Stützwellenbereich 22, 22 und der Schwenkwellenbereich 23, 23 sind parallel zueinander, wobei aber der erstgenannte exzentrisch zu dem letztgenannten ist, nämlich ihre Mitten sind nicht koinzident mitein­ ander (Fig. 13, 24 und 25). Nur wenig qualitative Betrachtungen wurden zu einer Exzen­ trizitätsgröße L₇ ausgeführt, die zwischen dem Stützwellenbereich und dem Schwenkwel­ lenbereich 23, 23 vorhanden ist. Die Untersuchung durch den Erfinder bzw. die Erfinder zu dem stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe zeigte den folgenden Fakt: Um ge­ wünschte Betriebsverhalten des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes zu extrahieren, ist es wichtig, die Exzentrizitätsgröße L₇ innerhalb eines geeigneten Bereiches der Ex­ zentrizitätsgrößenwerte zu positionieren. Dieser Fakt wird unter Verwendung eines Falles beschrieben, wo das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe des Doppelhohlraumtyps, wie in Fig. 10 gezeigt ist, in einem maximalen Verzögerungszustand ist, wo ein Auftreten von Störungen am häufigsten ist.

Wenn die Exzentrizitätsgröße L₇ übermäßig klein ist, verschiebt sich das Drehzahlände­ rungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes von einem gewünschten Drehzahländerungsverhältnis aus folgendem Grund. Um die Maßtoleranzen der Bauteile und die elastischen Verformungen jener Teile während der Kraftübertragung aufzuneh­ men, läuft der Schwenkwellenbereich 23, der jede Verschiebungswelle 7 bildet, um den Stützwellenbereich 22 herum. Zum Beispiel drückt zum Zeitpunkt der Kraftübertragung eine Schublast (thrust load), die durch die Preßvorrichtung 9 erzeugt wird, an die aus­ gangsseitige Scheibe 4. Die ausgangsseitige Scheibe 4 wird elastisch von einer Position (gepunktete Linie in Fig. 11) zu einer anderen Position (durchgehende Linie in Fig. 11) verschoben, und die eingangsseitige Scheibe 2B wird zu der ausgangsseitigen Scheibe 4 hin verschoben (rechte Seite in Fig. 11). Entsprechend der Verschiebung bewegt sich die Kraftrolle 8, die zwischen der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2B und der Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 gehalten wird, in der Axialrichtung (zur Vereinfachung der Erläuterung als X-Richtung bezeichnet) der Eingangswelle 15a. Mit der Bewegung ändert sich der Drehzapfen 6, die Verschiebungswelle 7 und die Kraftrolle 8 aus ihrer Anordnung von Fig. 12A in eine andere Anordnung von Fig. 12B. Die Änderung der Anordnung jener Komponenten resultiert aus der Umdrehung des Schwenkwellenbereiches 23 in bezug zu dem Stützwellenbereich 22. Daher bewegt sich der Schwenkwellenbereich 23 und die Kraftrolle 8 auch in der Axialrichtung (zur Verein­ fachung der Erläuterung als Y-Richtung bezeichnet) der Schwenkwellen 5, 5, die schwenkbar den Drehzapfen 6 ebenfalls in der X-Richtung stützt, wie in den Fig. 13A und 13B gezeigt ist.

Die Bewegung des Schwenkwellenbereiches 23 und der Kraftrolle 8 in der Y-Richtung, wie aus der obigen Beschreibung zu sehen ist, ist die gleiche wie die Arbeitsweise in einem Falle, wo die Drehzapfen 6 in der Axialrichtung der Schwenkwellen 5, 5 durch Bewegen der Antriebsstäbe 29 vorwärts und rückwärts (siehe Fig. 4) verschoben wer­ den, um einen Neigungswinkel der Kraftrolle 8 zum Zwecke der Änderung des Dreh­ zahländerungsverhältnisses der eingangsseitigen Scheibe 2B und der ausgangsseitigen Scheibe 4 zu verändern. Wenn entsprechenderweise sich die Kraftrolle 8 in der X- Richtung verschiebt auf der Basis der Verschiebung in der Y-Richtung, die gleichzeitig aufgebracht wird, wird die Kraftrolle 8 um einen Abstand entsprechend zu der Verschie­ bung in der Y-Richtung verschoben, die durch die Umdrehung verursacht wird, obwohl der Drehzapfen 6 per se sich nicht in der Y-Richtung verschiebt. Wenn ein Grad der Drehzahländerung (Drehzahländerungsgröße), welche durch eine Verschiebung der Kraftrolle bewirkt wird, klein ist, tritt kein Problem auf. Wenn dieser viel zu groß ist, kann das Drehzahlverhältnis nicht, wie gewünscht, gesteuert werden.

Um das Drehzahlverhältnis des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes zu steuern, entscheidet ein Steuergerät ein Ziel-Geschwindigkeitsänderungsverhältnis basierend auf einem Signal, das eine Drosselklappenposition, eine Motordrehzahl oder eine Fahrge­ schwindigkeit repräsentiert, wobei ein Befehlssignal, das das Ziel- Geschwindigkeitsänderungsverhältnis angibt, auf einen in Beziehung dazu stehenden Elektromotor aufgebracht wird und das Schalten eines Hydraulikdruck-Steuerventils steuert und somit die Antriebskolben 30 betätigt (Fig. 4). Die Kontaktpositionen, wo die Umfangsflächen 8a der Kraftrollen 8 in Kontakt mit der Innenfläche 2a der eingangsseiti­ gen Scheibe (2A, 2B) in Kontakt sind, und die Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 werden in andere Positionen verschoben, um die Neigungswinkel der Kraftrol­ len 8 zu verändern. Wo jedoch eine Größe Y8 einer Verschiebung der Kraftrolle 8 in der Y-Richtung, bewirkt durch die Umdrehungsbewegung, erhöht wird, existiert keine andere Wirkung, die nicht durch die Signale bewirkt werden, wie oben angegeben, zusätzlich zu der Wirkung der Änderung des Drehzahländerungsverhältnisses, welches durch die Antriebskolben 30, 30 bewirkt wird. Daher ändert das stufenlos verstellbare Toroidalge­ triebe sein Drehzahländerungsverhältnis. Ferner weicht ein tatsächliches Drehzahlände­ rungsverhältnis stark von dem Ziel-Drehzahländerungsverhältnis ab, und das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe arbeitet in einem Bereich außerhalb eines optimalen Berei­ ches seiner Kennlinie, wo der Kraftstoffverbrauch durch den Motor effizient und die Aus­ gangsleistung des Motors hoch ist. Diese Situation sollte vermieden werden.

Bei dem herkömmlichen Verfahren wird berücksichtigt, daß der bevorzugte Weg zur Unterdrückung der Y-gerichteten Bewegung der Kraftrolle 8, welche erzeugt wird, wenn die Kraftrolle 8 in der X-Richtung bewegt wird, darin besteht, die Exzentrizitätsgröße L₇ des Stützwellenbereiches 22, 22 von den Schwenkwellenbereichen 23, 23 so groß wie möglich abzusichern. Ferner wurde erkannt, daß, wenn die Exzentrizitätsgröße L₇ über­ mäßig groß ist, eine Querschnittsfläche des Verbindungsbereiches, wo die Stützwellen­ bereiche 22, 22 und die Schwenkwellenbereiche 23, 23 miteinander verbunden sind, klein ist, und als ein Ergebnis dessen ist eine Spannung, die in dem Verbindungsbereich erzeugt wird, groß, und in diesem Zustand ist es sehr schwierig, eine befriedigende Lebensdauer der Verschiebungswellen 7, 7 abzusichern. Daher berücksichtigt der Kon­ strukteur, daß die Exzentrizitätsgröße L₇ bestimmte Werte mit einer oberen Grenze hat, und bestimmt die Exzentrizitätsgröße L₇ auf der Basis des besten Ausgleiches zwischen der Absicherung der Lebensdauer der Verschiebungswelle und der Unterdrückung der Y-gerichteten Komponente.

Wie oben beschrieben, basiert die herkömmliche Auslegung der Exzentrizitätsgröße L₇ zwischen den Stützwellenbereichen 22, 22 und den Schwenkwellenbereichen 23, 23, die die Verschiebungswellen 7, 7 bilden, nicht auf eindeutigen Regeln, konstruiert unter Berücksichtigung des Betriebsverhaltens auf das Drehzahländerungsverhältnisses des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes. Der Erfinder bzw. die Erfinder entdeckten, daß eine spezifische Wechselbeziehung zwischen der Exzentrizitätsgröße L₇ und dem Dreh­ zahländerungsverhältnis-Betriebsverhalten des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes vorhanden ist, und daß die Exzentrizitätsgröße L₇ mit einem spezifischen Bereich ein befriedigendes Drehzahländerungsverhältnis-Betriebsverhalten schafft.

Ferner wurden beim Entwerten des herkömmlichen stufenlos verstellbaren Toroidalge­ triebes bestimmte Betrachtungen zu Oberflächenbeschaffenheiten der Verschiebungs­ wellen 7 getroffen, die zum Stützen der Kraftrollen 8, 8 auf den Drehzapfen 6, 6 in dreh­ bare und verschiebbare Weise verwendet werden. Daher wird eine befriedigende Le­ bensdauer des Getriebes nicht immer garantiert, wo das Getriebe unter harten Bedin­ gungen verwendet wird. Der Grund dafür wird unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 17 beschrieben. Wenn das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe in Betrieb befindlich ist, wird die Kraftrolle 8 stark zwischen der eingangsseitigen Scheibe 2 und der ausgangs­ seitigen Scheibe 4 zusammengedrückt, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Entsprechenderweise wird die Zentrierbohrung der Kraftrolle 8 verformt, daß sie elliptisch ist, wie übertrieben in Fig. 15 dargestellt ist. In diesem Zustand wird der Schwenkwellenbereich 23 der Ver­ schiebungswelle 7 stark in den Richtungen gedrückt, in welchen die eingangsseitige Scheibe 2 und die ausgangsseitige Scheibe 4 angeordnet sind.

Wenn die Kraftrolle 8 zwischen der eingangsseitigen Scheibe 2 und der ausgangsseiti­ gen Scheibe 4 stark zusammengedrückt wird, drückt eine starke Kraft die Kraftrolle 8 nach außen in den Radialrichtungen der eingangsseitigen Scheibe 2 und der ausgangs­ seitigen Scheibe 4, wenn in Querschnittsrichtung gesehen wird, da die Umfangsflächen 8a der Kraftrolle 8 in Eingriff mit der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2 und der Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 sind. Verursacht durch die Schub­ kräfte wird der Drehzapfen 6, der die Kraftrolle 8 auf seiner Innenfläche stützt, elastisch aus der Konfiguration, die in Fig. 16A gezeigt ist, in die Konfiguration, die in Fig. 16B gezeigt ist, verformt. Da der Stützwellenbereich 22 der Verschiebungswelle 7 etwas von der Mitte des Drehzapfens 6 versetzt ist, wird die Verschiebungswelle 7 durch die elasti­ sche Verformung des Drehzapfens 6 geneigt. Die Neigung der Verschiebungswelle 7 führt zu einem partiellen Kontakt der Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches 23 der Verschiebungswelle 7 mit den Nadeln 45, 45, die das Radialnadelrollenlager 25 bilden. Mehr im besonderen, wie durch schräge Gitterlinien in Fig. 17 gezeigt ist, werden die Wälzflächen der Nadeln 45, 45 stark gegen die Außenumfangsfläche des Schwenk­ wellenbereiches 23 gepreßt.

Der partielle Kontakt durch die elastische Verformung der Kraftrolle 8 und der partielle Kontakt durch die Neigung der Verschiebungswelle 7 werden summiert, so daß die Belastungsbereiche, wie durch schräge Gitterlinien in Fig. 18 angegeben ist, in den Schwenkwellenbereichen 23 erscheinen. In diesen Belastungsbereichen wird ein großer Flächendruck von den Wälzflächen der Nadeln 45, 45 auf die Außenumfangsflächen der Schwenkwellenbereiche 23 aufgebracht. Die Oberflächenrauheit der Wälzfläche (die Innen- und Außen-Laufbahnbereiche sind in Kontakt mit den Wälzflächen der Nadeln 45, 45) eines allgemeinen Radialnadelrollenlagers, das in einem Hochdrehzahlbereich von 10 000 U/min oder höher verwendet wird, ist etwa 0,4 µmRa. Da jedoch die Wälzflä­ chen der Nadeln 45, 45 stark mit der Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches 23 in den obigen Belastungsbereichen kontaktieren, ist es schwierig, einen Ölfilm auf den Kontaktbereichen zu bilden, wenn die Oberflächenrauhheit der Außenumfangsflä­ che etwa 0,4 µmRa ist.

In den Bereichen, auf welche ein großer Flächendruck ausgeübt wird, wird eine große Wärmemenge erzeugt entsprechend der Arbeitsweise des stufenlos verstellbaren Toroi­ dalgetriebes. Jene Bereiche sind auch nahe zu den Rollreibungsbereichen angeordnet, wo die Umfangsflächen 8a der Kraftrolle 8 in Kontakt mit der Innenfläche 2a der ein­ gangsseitigen Scheibe 2 und der Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 sind. Eine Erhöhung der Temperatur, die durch die Wärme bewirkt wird, die in den Rollrei­ bungsbereichen erzeugt wird, ist groß. Entsprechenderweise ist es erforderlich, die Wärmebeständigkeit jener Bereiche, die den großen Flächendruck aufnehmen, abzusi­ chern, um eine befriedigende Lebensdauer der Verschiebungswelle 7 abzusichern.

Zusätzlich sind bei dem herkömmlichen stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe die Radialnadelrollenlager 25, die drehbar die Kraftrollen 8 um die Schwenkwellenbereiche 23 der Verschiebungswellen 7 lagern, nicht immer in ihrer Lebensdauer zufriedenstel­ lend. Der Grund dafür wird nachstehend beschrieben.

Wo das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe für eine Getriebeeinheit eines Kraftfahr­ zeuges verwendet wird, wird eine Kraftfahrzeugleistung (automotive power), die von dem Motor zu den Eingangswellen 15, 15a abgegeben wird, auf die ausgangsseitige Scheibe 4 über die eingangsseitige Scheibe 2, 2A, 2B und die Kraftrollen 8, 8 übertragen. Das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe kann in der Form von Radialnadelrollenlagern 25 betrachtet werden, welche die Kraftrollen 8, 8 um die jeweiligen Schwenkwellenbereiche 23 lagern. In diesem Fall wird es betrieben in einer Außenring-Rotationsbetriebsart, bei der die Kraftrolle 8, die die Außenlaufbahn 55 aufweist, umläuft. Eine Last, die auf das Radialnadelrollenlager 25 aufgebracht wird, ist eine Radialkomponente einer Kraft, d. h., eine Rollreibungskraft (traction force), die auf die Rollreibungsbereiche der Kraftrolle 8, gelagert durch das Radialnadelrollenlager 25, aufgebracht wird, nämlich die Kontaktbe­ reiche, wo die Innenflächen 2a der Eingangsscheiben 2A und 2B und die Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 in Kontakt mit den Umfangsfläche 8a der Kraftrollen 8 sind.

Die radiale Last, die auf das Radialnadelrollenlager 25 aufgebracht wird, ändert sich in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung (insbesondere des Drehmomentes) des Motors und eines Änderungszustandes des Drehzahländerungsverhältnisses des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes. Im Fall eines normalen Ansaugmotors mit einem Hub­ raum von 2000 bis 3000 cm³ ist die radiale Last annähernd 500 bis 700 kgf (5000 bis 7000 N) unter der Bedingung, daß das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe in einem maximalen Verzögerungszustand und einem maximalen Drehmomenteingangszustand befindlich ist. Im Falle des natürlichen Ansaugmotors mit 800 cm³ bis 1500 cm³ Hubraum ist sie annähernd 200 bis 400 kgf (2000 bis 4000 N) im selben Zustand wie oben.

Das Radialnadelrollenlager 25 ist in der Lage, solch eine radiale Last in genügender Weise auszuhalten, wenn es in einem allgemeinen Last-Belastungszustand befindlich ist. Die Kraftrolle 8 jedoch, welche als die Außenlaufbahn des Radialnadelrollenlagers 25 arbeitet, wird wiederholt elastisch verformt verursacht durch die Belastungen von der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2, 2A, 2B und der Innenfläche 4a der aus­ gangsseitigen Scheibe 4. Daher wirkt ein übermäßiger Flächendruck auf einen Teil der Wälzkontaktfläche, und die Haltbarkeit der Kraftrolle 8 geht möglicherweise verloren. Dieses wird unter Bezugnahme auf die Fig. 19 bis 22 beschrieben.

Wenn das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe in Betrieb befindlich ist, werden Lasten, die durch einen Pfeil α in den Fig. 19 bis 20 angegeben sind, auf beide entgegengesetz­ te Positionen auf jeder der Kraftrollen 8, 8 von der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2, 2A, 2B und der Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 übertragen. Wie aus den Fig. 19 bis 20 zu sehen ist, werden jene Lasten zu den Positionen auf den Kraftrollen 8, 8, näher zu den Drehzapfen 6, 6 gerichtet. Wenn die Lasten, die zu dem Pfeil α gerichtet sind, im Wert vergrößert werden, werden die Innendurchmesser der Kraftrollen 8, 8 elastisch verformt, wie übertrieben in Fig. 21 gezeigt ist. Die Außenlauf­ bahn 55 wird verformt, um im Querschnitt elliptisch zu sein, wie übertrieben in Fig. 22 dargestellt ist. In diesem Fall wird die Größe der Verformung der Außenlaufbahn 55 nicht in der Axialrichtung des Radialnadelrollenlagers 25 bewirkt und erhöht sich in der Größe zu den Drehzapfen 6, 6 hin in bezug zu der Radialrichtung derselben. An einem spezifi­ schen Bereich in der Umfangsrichtung der Außenlaufbahn 55 wird die elastische Ver­ formung nach innen in der Radialrichtung derselben zweimal während einer Drehung jeder Kraftrolle 8 durchgeführt.

Als das Ergebnis der elastischen Verformung der Außenlaufbahn 55 wird der Abstand zwischen der Innenlaufbahn 54 und der Außenlaufbahn 55 des Radialnadelrollenlagers 25 schmaler an den beiden entgegengesetzten Positionen in der Radialrichtung, wo es der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2, 2A, 28 und der Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 gegenüberliegt, und ist nahe zu dem Drehzapfen 6. In diesen Positionen werden die Nadeln 45, 45 des Radialnadelrollenlagers 25 gewaltsam zwischen der Innenlaufbahn 54 und der Außenlaufbahn 55 zusammengedrückt. Als ein Ergebnis dessen wird ein übermäßiger Flächendruck, welcher durch eine Kantenpres­ sung (edge load) verursacht wird, auf Teile der Innenlaufbahn 54 und der Außenlauf­ bahn 55 aufgebracht, welcher der Enden der Nadeln 45, 45 gegenüberliegen (wenn axial gesehen). Der übermäßige Flächendruck bewirkt ein frühes Abblättern (flaking-off) auf jene Bereiche.

Wenn die Bereiche durch ein solches Druckabblättern (pressure flaking) beschädigt werden, werden Geräusche und Schwingungen, die an dem Radialnadelrollenlager 25 erzeugt werden, groß. Als ein Ergebnis dessen werden die Geräusche und Schwingun­ gen, nicht nur durch das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe, die die Radialnadelrol­ lenlager aufweisen, die darin montiert sind, sondern auch die Getriebeeinheit, die das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe aufweist, erhöht. Dies beeinflußt nachteilig das Fahrgefühl des Fahrzeugs, das die Getriebeeinheit aufweist. Wenn ferner Plättchen (flakes), die von den Laufbahnen abgetrennt werden, in den Rollreibungsbereich eintre­ ten, der die Kraftfahrzeugleistung überträgt, wächst der Flächendruck übermäßig an. Dieses bewirkt möglicherweise Schäden, wie das Abblättern im frühen Zustand an der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2, 2A, 2B und der Innenfläche 4a der aus­ gangsseitigen Scheibe 4 und den Umfangsflächen 8a, 8a der Kraftrollen 8, 8, welche den Rollreibungsbereich bilden. Darüber hinaus können der Ölfilter und die Filter mit den Plättchen, die so verursacht werden, verstopft werden. Dieses resultiert in einer Vermin­ derung der Fördermenge der Pumpe zum Zuführen des Schmieröls, einer mangelhaften Schmierung und Verminderung der Lebensdauer anderer Teile.

Entsprechenderweise ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein stufenlos ver­ stellbares Toroidalgetriebe zu schaffen, bei welchem die Exzentrizitätsgröße zwischen dem Stützwellenbereich und dem Schwenkwellenbereich im Wert optimiert wird und daher ein gutes Drehzahlverhältnis-Betriebsverhalten abgesichert wird.

Ferner ist es ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung, ein stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe mit Schwenkwellenbereichen zu schaffen, welches eine hohe Lebens­ dauer und Zuverlässigkeit hat, dadurch, daß es leicht gemacht wird, einen Ölfilm auf den Kontaktbereichen zu bilden, wo die Außenumfangsflächen der Schwenkwellenbereiche mit den Wälzflächen der Nadeln in Kontakt gebracht werden, und durch Erhöhung der Le­ bensdauer der Verschiebungswelle, die den Schwenkwellenbereich einschließt, durch Verbesserung der Wärmebeständigkeit der Außenumfangsflächen der Schwenkwellen­ bereiche.

Entsprechenderweise ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Eingangsschei­ beneinheit eines stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes zu schaffen, welches erfolg­ reich ist bei der Lösung der Probleme, die sich aus der radialen Belastung der Radial- Nadelrollenlager ergeben.

Entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein stufenlos verstell­ bares Toroidalgetriebe geschaffen, welches einschließt: zumindest ein Paar von Schei­ ben, von denen jede eine Fläche in der Axialrichtung eine konkave Fläche hat, die im Querschnitt bogenförmig ist, wobei die Scheiben konzentrisch aufeinander angeordnet sind und drehbar unabhängig voneinander in einem Zustand gestützt werden, bei der die konkaven Flächen gegenüberliegend zueinander sind, einen Drehzapfen, der um eine Schwenkwelle schwenkbar ist, die an einer Torsionsbeziehung bezüglich zu einer Mitte­ lachse des Paares der Scheiben gelegen ist, wobei der Drehzapfen ein kreisförmiges Loch aufweist, das in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der Schwenkwelle in einem Mittelbereich derselben ausgebildet ist, eine Verschiebungswelle, die einen Stützwellenbereich und einen Schwenkwellenbereich einschließt, die parallel und exzen­ trisch zueinander sind, wobei der Stützwellenbereich drehbar zu der Innenfläche des kreisförmigen Loches über ein Radiallager gelagert wird, wobei der Schwenkwellenbe­ reich von einer Innenfläche des Mittelbereiches des Drehzapfens hervorsteht, eine Kraf­ trolle, die eine bogenförmige konvexe Fläche auf der Umfangsfläche derselben aufweist, wobei die Kraftrolle zwischen die konkaven Flächen des Paares der Scheiben geklemmt ist, während sie drehbar auf einer Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches gelagert sind, und ein Drucklager, das zwischen der Kraftrolle und der Innenfläche des Mittelbereiches der Drehzapfen angeordnet ist, wobei eine Exzentrizitätsgröße der Ver­ schiebungswelle, die ein Abstand zwischen dem Stützwellenbereich und dem Schwenk­ wellenbereich ist, innerhalb eines Bereiches von 5 mm bis 15 mm liegt.

Das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe überträgt, wie das herkömmliche, eine Rota­ tionskraft zwischen der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangsseitigen Scheibe und verändert das Drehzahlverhältnis der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangs­ seitigen Scheibe durch Ändern des Neigungswinkels des Drehzapfens.

Im Falle des stufenlos verstellbaren Getriebes nach der Erfindung wird die Exzentrizi­ tätsgröße der Verschiebungswelle, die die Kraftrolle auf dem Drehzapfen stützt, inner­ halb eines vorbestimmten Bereiches gesteuert. Daher kann der Neigungswinkel des Drehzapfens und der Kraftrolle um die Schwenkwellen exakt in Übereinstimmung mit der Verschiebungsgröße des Drehzapfens über die Axialrichtung der Schwenkwelle einge­ stellt werden. Als ein Ergebnis dessen kann das Drehzahlverhältnis der eingangs- und ausgangsseitigen Scheiben präzise, wie gewünscht, eingestellt werden, um dadurch das Drehzahl-Betriebsverhalten des stufenlos verstellbaren Getriebes zu verbessern.

Entsprechend dem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein stufenlos verstellbares Toroidal­ getriebe vorgesehen, welches einschließt: zumindest ein Paar von Scheiben, von denen eine Fläche in Axialrichtung eine konkave Fläche hat, die im Querschnitt bogenförmig ist, wobei die Scheiben konzentrisch aufeinander angeordnet sind und drehbar unabhängig voneinander in einem Zustand gestützt werden, bei der die konkaven Flächen gegen­ überliegend zueinander sind, einen Drehzapfen, der um eine Schwenkwelle ver­ schwenkbar ist, die in einer Torsionsbeziehung bezüglich einer Mittelachse des Paares der Scheiben gelegen ist, wobei der Drehzapfen ein kreisförmiges Loch aufweist, das in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der Schwenkwelle in einem Mittelbereich derselben ausgebildet ist, eine Verschiebungswelle, die einen Stützwellenbereich und einen Schwenkwellenbereich einschließt, die parallel zu exzentrisch zueinander sind, wobei der Stützwellenbereich drehbar auf der Innenfläche des kreisförmigen Loches über ein Radiallager gelagert wird, wobei der Schwenkwellenbereich von einer Innenflä­ che des Mittelbereiches des Drehzapfens hervorsteht, eine Kraftrolle, die eine bogen­ förmige konvexe Fläche auf der Umfangsfläche derselben aufweist, wobei die Kraftrolle zwischen den konkaven Flächen des Paares der Scheiben geklemmt ist, während sie drehbar auf einer Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches über ein Radial­ nadelrollenlager gelagert wird, und ein Drucklager, das zwischen der Kraftrolle und der Innenfläche des Mittelbereiches der Drehzapfen angeordnet sind, wobei ein Bereich der Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches mit den Wälzflächen der Nadeln des Radialnadelrollenlagers in Kontakt bringbar sind, der eine geglättete Oberfläche mit einer Oberflächenrauhheit von 0,2 µmRa oder weniger hat und durch Feinstziehschleifen ausgebildet ist.

Ferner sind bei dem stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe der Erfindung die Verschie­ bungswellen aus Stahl hergestellt, wobei die Außenumfangsfläche zumindest des Schwenkwellenbereiches der Verschiebungswelle mit einer Karbonitrierungsschicht ausgebildet ist, die 0,8 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff enthält und wobei zumindest die Außenumfangsfläche nach dem Karbonitrierungspro­ zeß abgeschreckt und angelassen ist.

Ferner sind bei dem stufenlos verstellbaren Getriebe die Verschiebungswellen aus Stahl hergestellt, und eine Karbonitrierungsschicht, die 0,8 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff enthält, ist auf einem Oberflächenbereich der Außenum­ fangsfläche zumindest der Antriebswelle der Verschiebungswelle ausgebildet, und nachfolgend zu dem Karbonitrierungsprozeß ist zumindest der Oberflächenbereich ab­ geschreckt und angelassen.

Das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe überträgt, wie das herkömmliche, eine Rota­ tionskraft zwischen der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangsseitigen Scheibe und ändert ein Drehzahlverhältnis der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangsseiti­ gen Scheibe durch Ändern des Neigungswinkels des Drehzapfens.

Bei dem stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe entsprechend dem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Ölfilm leicht auf dem Kontaktbereich zu bilden, wo die Außenumfangs­ fläche des Schwenkwellenbereiches in Kontakt mit den Wälzflächen der Nadeln des Radialnadelrollenlagers ist. Der wirksam ausgebildete Ölfilm verhindert Schäden (z. B. frühes Abblättern) der Außenumfangsfläche der Schwenkwellenbereiche.

Da die Karbonitrierungsschicht auf der Außenumfangsfläche der Schwenkwellenberei­ che ausgebildet wird, ist deren Wärmebeständigkeit hoch genug, um eine Schädigung der Außenumfangsfläche, wie z. B. das frühe Abblättern (early flakes), zu verhindern.

Darüber hinaus wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ein stufenlos verstellba­ res Toroidalgetriebe geschaffen, welches einschließt: erste und zweite Scheiben, die konzentrisch aufeinander angeordnet sind und drehbar über eine gegenseitige Mitte­ lachse gestützt werden, wobei die erste und zweite Scheibe jeweils bogenförmige kon­ kave Fläche aufweisen, welche gegenüberliegend zueinander sind, Drehzapfen, die schwenkbar um eine Schwenkwelle sind, die in einer Torsionsbeziehung gelegen ist, welche sich nicht mit der Mittelachse schneidet und in einer Position senkrecht zu der Mittelachse ist, eine Verschiebungsweile, die auf einem Mittelbereich des Drehzapfens angeordnet ist und in einer solchen Weise gestützt wird, daß sie von einer Innenfläche des Drehzapfens hervorsteht, und eine Kraftrolle, die auf einer Innenfläche des Drehzap­ fens angeordnet ist und zwischen den ersten und zweiten Scheiben in einer solchen Weise geklemmt ist, daß sie drehbar auf dem Umfang der Verschiebungswelle über ein Radiallager gestützt wird, wobei die Umfangsfläche der Kraftrolle eine bogenförmige konvexe Fläche hat, die mit den konkaven Flächen der ersten und zweiten Scheiben kontaktierbar sind, wobei das Radiallager ein Radialnadelrollenlager mit einem Abstand­ halter und einer Mehrzahl von Nadeln ist, wobei die Nadeln an beiden Endbereichen in der Axialrichtung derselben ballig sind und wobei eine Balligkeitsgröße der Nadel 0,15 bis 0,65% des Außendurchmessers des Mittelbereiches der Nadel in der Axialrichtung derselben in einer Position näher zu dem Mittelbereich der Nadel von einer Endfläche derselben um 5 bis 15% der axialen Länge der Nadel ist.

Das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe überträgt, wie das herkömmliche, eine Rota­ tionskraft zwischen der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangsseitigen Scheibe und verändert ein Drehzahlverhältnis der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangs­ seitigen Scheibe durch ein Drehzahlverhältnis der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangsseitigen Scheibe durch Ändern des Neigungswinkels des Drehzapfens.

Bei dem stufenlos verstellbaren Getriebe entsprechend dem dritten Aspekt der Erfindung werden geeignete Balligkeitsgrößen auf die Nadeln der Radialnadelrollenlager aufge­ bracht, welche drehbar die Kraftrollen auf den Verschiebungswellen stützen. Daher verhindert die Erfindung, daß ein übermäßiger Flächendruck auf die Bauteile des Ra­ dialnadelrollenlagers aufgebracht wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, die schematisch einen grundlegenden Aufbau eines herkömmlichen stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes zeigt, wenn es in einem maxi­ malen Verzögerungszustand befindlich ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht, die schematisch den grundlegenden Aufbau des stufen­ los verstellbaren Toroidalgetriebes zeigt, wenn es in einem maximalen Beschleuni­ gungszustand befindlich ist,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht, die einen spezifischen Aufbau eines herkömmlichen ersten stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes zeigt, auf welches die Erfindung gerich­ tet ist,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 verläuft,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht, die einen Hauptbereich des herkömmlichen stu­ fenlos verstellbaren Toroidalgetriebes zeigt, bei welchem die Kraftrollen in einem freien Zustand sind,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht, die auf der Linie XI-XI in Fig. 5 verläuft,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht, die einen Hauptbereich zeigt, in welchem ein Schmieröl-Zuführpfad darin untergebracht ist,

Fig. 8 eine teilweise Querschnittsansicht, die einen spezifischen Aufbau eines herkömmlichen zweiten stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes zeigt, auf welches die Erfindung gerichtet ist,

Fig. 9 eine teilweise Querschnittsansicht, die einen spezifischen Aufbau eines herkömmlichen dritten stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes zeigt, auf welches die Erfindung gerichtet ist,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht, die schematisch das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe von Fig. 8 zeigt, wenn es in einem maximalen Verzögerungszustand ist,

Fig. 11 eine vergrößerte Ansicht, die einen oberen linken Bereich von Fig. 10 zeigt,

Fig. 12A eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau zeigt, der einen Drehzapfen und eine Kraftrolle einschließt, wenn in Richtung eines Pfeiles B in Fig. 11 gesehen wird, in einem Zustand, bei der keine Leistung übertragen wird,

Fig. 12B eine Schnittansicht, die einen Aufbau zeigt, der einen Drehzapfen und eine Kraftrolle einschließt, gesehen in Richtung eines Pfeiles B in Fig. 11 in einem Zu­ stand, bei der eine große Leistung übertragen wird,

Fig. 13A und 13B Diagramme zum Erläutern einer Verschiebung des Mittelpunk­ tes der Drehung der Kraftrolle in einem Zustand, bei der eine große Leistung übertragen wird,

Fig. 14 eine teilweise Querschnittsansicht zum Erläutern einer Last, die auf die Kraftrolle aufgebracht wird, wenn das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe in Betrieb befindlich ist,

Fig. 15 eine Querschnittsansicht, die auf der Linie XV-XV in Fig. 14 verläuft,

Fig. 16A und 16B Querschnittsansichten, die eine Verformung des Drehzapfens zeigt, wenn das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe in Betrieb befindlich ist,

Fig. 17 eine Querschnittsansicht zum Erläutern der Lastbereiche des Schwenk­ wellenbereiches, verursacht durch eine Neigung der Schwenkwelle,

Fig. 18 eine graphische Darstellung, die Lastbereiche der Schwenkwellenberei­ che, verursacht durch die Neigung der Schwenkwellen und eine Verformung der Kraftrol­ len, zeigt,

Fig. 19 eine Querschnittsansicht zum Erläutern der Lasten, die auf die Kraftrollen aufgebracht werden, wenn das stufenlos verstellbare Getriebe ähnlich zu dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau in Betrieb befindlich ist,

Fig. 20 eine Querschnittsansicht zum Erläutern von Lasten, die auf die Kraftrollen aufgebracht werden, wenn das stufenlos veränderliche Getriebe ähnlich zu dem Aufbau, das in Fig. 13 gezeigt ist, in Betrieb befindlich ist,

Fig. 21 eine Querschnittsansicht, die einen Hauptbereich des herkömmlichen stufenlos verstellbaren Getriebes, das in Fig. 5 gezeigt ist, in einem Zustand zeigt, bei dem die Kraftrolle verformt ist,

Fig. 22 eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXII-XXII in Fig. 21 ver­ läuft,

Fig. 23 einen Graph, der zeigt, wie die Umdrehung der Schwenkwelle entspre­ chend einer Exzentrizitätsgröße der Verschiebungswelle eine Verschiebung der Kraftrol­ le in der Axialrichtung der Schwenkwelle entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung beeinflußt,

Fig. 24A und 24B graphische Darstellungen, die die Verschiebungswelle zeigt, gesehen von der Axialrichtung der eingangsseitigen Scheibe und der ausgangsseitigen Scheibe zum Erläutern einer Kraft, die auf die Verschiebungswelle während der Lei­ stungsübertragung wirkt,

Fig. 25 eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXV-XXV in Fig. 8 ver­ läuft,

Fig. 26A und 26B graphische Darstellungen, die die beiden spezifischen Ver­ schiebungswellen zeigen, die zum gleichen Zweck wie von Fig. 24 dargestellt sind,

Fig. 27A und 27B Ansichten, die die Beziehung der Exzentrizitätsgrößen mit den Querschnittsbereichen und dem Flächenträgheitsmoment der Verbindungsbereiche zeigt und die Verformungsgrößen der Verschiebungswellen in der Axialrichtung der Schwenkwellen zeigt, in bezug zu den beiden Verschiebungswellen, die in den Fig. 26A und 26B gezeigt sind, von denen jede drei unterschiedliche Exzentrizitätsgrößen hat,

Fig. 28 einen Graph, der zeigt, wie die elastische Verformung entsprechend der Exzentrizitätsgröße die Verschiebungsgröße der Verschiebungswelle in der Axialrichtung der Schwenkwelle in Beziehung zu der Verschiebungswelle, die in Fig. 26A gezeigt ist, bewirkt,

Fig. 29 einen Graph, der zeigt, wie die elastische Verformung entsprechend der Exzentrizitätsgröße die Verschiebungsgröße der Verschiebungswelle in der Axialrichtung der Schwenkwelle in bezug zu der Verschiebungswelle, die in Fig. 26B gezeigt ist, be­ wirkt,

Fig. 30 eine graphische Darstellung, die eine zweite Ausführungsform eines stu­ fenlos verstellbaren Toroidalgetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welchem eine Verschiebungswelle aus der gleichen Richtung, wie in Fig. 4 zu sehen ist,

Fig. 31 eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau zeigt, die eine Kraftrolle und ein Druckkugellager entsprechend der zweiten Ausführungsform einschließt,

Fig. 32 eine Querschnittsansicht, die einen Hauptbereich einer dritten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher eine Kraftrolle in einem freien Zustand ist,

Fig. 33 eine Querschnittsansicht, die die Kraftrolle zeigt, die elastisch verformt wird, entsprechend der dritten Ausführungsform,

Fig. 34 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie XXXIV-XXXIV in Fig. 33 verläuft,

Fig. 35 eine Querschnittsansicht, die eine Nadel des Radialnadelrollenlagers zeigt,

Fig. 36 einen Graph, der eine Beziehung zwischen einer Lebensdauer des Ra­ dialnadelrollenlagers und einer Balligkeitsgröße zeigt, die in einem ersten Test erzielt wurden, und

Fig. 37 einen Graph, der eine Beziehung zwischen einer Lebensdauer des Ra­ dialnadelrollenlagers und einer Balligkeitsgröße zeigt, die in einem zweiten Test erzielt wurde.

Einige bevorzugte Ausführungsformen eines stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes, die entsprechend der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, werden unter Bezugnah­ me auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

[Erste Ausführungsform]

Das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe einer ersten Ausführungsform kann dadurch gekennzeichnet werden, daß eine Exzentrizitätsgröße (eccentric quantity) L₇ zwischen dem Stützwellenbereich 22 und dem Schwenkwellenbereich 23, die die Verschiebungs­ welle 7 bilden, zum Stützen der Kraftrolle 8 bezüglich zu dem Drehzapfen 6, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches von Quantitätswerten ausgewählt ist, wobei ein Dreh­ zahlverhältnis der eingangsseitigen Scheibe 2 (2A, 2B) zu der ausgangsseitigen Scheibe 4 auf ein gewünschtes Verhältnis festgelegt ist. Der restliche Aufbau des stufenlos ver­ stellbaren Getriebes ist im wesentlichen der gleiche wie der des herkömmlichen oder vorgeschlagenen stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes, welches schon unter Bezug­ nahme auf die Fig. 3 bis 8 beschrieben wurde. Aus diesem Grund wird keine weitere Beschreibung und Abbildung des Aufbaus gegeben, außer in einigen Bereichen, die zur Erläuterung der Erfindung erforderlich sind. Eine Beschreibung des Prozesses wird gegeben, bei dem der Erfinder bzw. die Erfinder die Tatsache entdeckten, daß, wenn die Exzentrizitätsgröße L₇ des Stützwellenbereiches 22 in bezug zu dem Schwenkwellenbe­ reich 23 so ausgewählt ist, daß er innerhalb eines Bereiches von 5 bis 15 mm ist, das Drehzahlverhältnis auf ein gewünschtes Verhältnis festgelegt werden kann.

Die entdeckte Tatsache ist gültig, wenn ein stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe für eine Getriebeeinheit eines allgemeinen Kraftfahrzeuges verwendet werden kann, und wenn die Bauteile des stufenlos verstellbaren Getriebes die folgenden Abmessungen haben:

• - Außendurchmesser der eingangs- und ausgangsseitigen Scheiben 2 (2A, 2B) und 4: 80 bis 200 mm
• - Außendurchmesser der Kraftrolle 8: 50 bis 120 mm
• - Außendurchmesser des Stützwellenbereiches 22: 10 bis 40 mm
• - Außendurchmesser des Schwenkwellenbereiches 23: 10 bis 40 mm
• - Stützlänge der Kraftrolle 8, wenn sie durch den Schwenkwellenbereich 23 gestützt wird (= L₂₃ in Fig. 25, was später angegeben wird): 10 bis 40 mm
• - Drehmoment, das in das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe einzuleiten ist: 3 bis 70 kg.m.

Eine erste Aufmerksamkeit wurde darauf gerichtet, wie die Exzentrizitätsgröße L₇ einen Neigungswinkel der Kraftrolle 8 beeinflußt, welche direkt mit dem Drehzahlverhältnis verbunden ist. Um die Maßtoleranzen der Bauteile und die elastischen Verformungen jener Teile während der Leistungsübertragung aufzunehmen, dreht sich der Schwenk­ wellenbereich 23 der Verschiebungswelle 7 um die Mitte des Stützwellenbereiches 23 desselben, wie in Fig. 13A gezeigt ist, und die Mitte des Schwenkwellenbereiches 23 wandert von einem Punkt zu einem anderen Punkt von Fig. 13A. In diesem Fall verbleibt die Mitte des Stützwellenbereiches 24 an einem Punkt von Fig. 13A. Eine Verschiebung des Schwenkwellenbereiches 23, die erzeugt wird, wenn der Schwenkwel­ lenbereich 23 sich um den Stützwellenbereich 22 dreht, wie in Fig. 13A gezeigt wird, kann unter Bezugnahme auf Fig. 13B analysiert werden. In Fig. 13B ist L₇ eine Exzen­ trizitätsgröße des Schwenkwellenbereiches 23 von dem Stützwellenbereich 22, x₈ ist eine Verschiebung der Kraftrolle 8 zu der ausgangsseitigen Scheibe 4, und y₈ ist eine Verschiebung der Kraftrolle 8, die erzeugt wird, wenn sie zu der Schwenkwelle 5 ver­ schoben wird, welche schwenkbar den Drehzapfen 6 stützt, in Übereinstimmung mit der Verschiebung der Kraftrolle 8 zu der ausgangsseitigen Scheibe 4 hin. In der graphischen Darstellung von Fig. 13B wird die folgende Gleichung eingesetzt:

L₇ ² = (L₇ - y₈)² + x₈ ²

Stellt man die obige Gleichung nach y₈ um, dann haben wir

y₈ ² - 2L₇y₈ + x₈ ² = 0

Eine Verschiebung y₈ zu der Schwenkwelle 5 wird gegeben durch

y₈ = L₇ - √(L₇ ² - x₈ ²)

Die Gestaltung und der Test verschiedener stufenlos verstellbarer Toroidalgetriebe von kleiner Leistung bis zu großer Leistung wurden ausgeführt. Die Erfahrung zeigt, daß in dem Fall des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes für Kraftfahrzeuge, wenn es in einem maximalen Verzögerungszustand ist und in einem maximalen Drehmomentein­ gangszustand ist, wie schon in Fig. 10 gezeigt wurde, die Verschiebung x₈ innerhalb von annähernd 1,5 bis 2,5 mm als die Summe der Maßtoleranzen und der Verformungen der Bauteile des stufenlos verstellbaren Getriebes ist. Das heißt, die Verschiebung x₈ im Falle des stufenlos verstellbaren Getriebes für eine kleine Leistung ist im wesentlichen 1,5 mm, und die Verschiebung x₈ im Falle des stufenlos verstellbaren Getriebes für eine große Leistung ist im wesentlichen 2,5 mm. Der Wert der Verschiebung x₈ wird aus den elastischen Verformungsgrößen der Bauteile berechnet, die durch eine FEM-Analyse berechnet wurde, und wurde durch eine Messung unter Verwendung eines tatsächlich zusammengebauten stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes bestätigt. Bei der Mes­ sung waren die Außenflächen (gegenüberliegend zu den Kraftrollen 8) der Außenlauf­ bahnen 28, 28 (Fig. 3 bis 11) der Druckkugellager 26, 26 geschwärzt und das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe wurde tatsächlich betrieben. Die Verschiebung x₈ wurde aus den Kontaktspuren bestätigt, die auf den Außenflächen hinterlassen wurden, welche aus ihrem Kontakt mit den Drucknadelrollenlagern 27, 27 resultieren (Fig. 3, 4, 10 und 11).

Die Verschiebung x₈ der Kraftrolle 8 zu der außenseitigen Scheibe 4 hin ist 1,5 bis 2,5 mm, wie gerade erwähnt. Die Größen der Verschiebung y₈, bewirkt durch die Verschie­ bung x₈, wurden unter Verwendung der obigen Gleichung berechnet, und das Ergebnis der Berechnungen ist graphisch in Fig. 23 dargestellt. In dem Graph von Fig. 23 sind die Größen der Verschiebung y₈ graphisch dargestellt, um drei Verschiebungen x₈ von 1,5 mm, 2,0 mm und 2,5 mm. Wie von dem Graph der Verschiebung x₈ zu ersehen ist, die innerhalb des Bereiches vom 1,5 mm bis 2,5 mm ist, erhöht sich die Verschiebung y₈, wenn die Exzentrizitätsgröße L₇ innerhalb von 7 mm ist, ungeachtet der Werte der Ver­ schiebung x₈. Besonders wenn die Exzentrizitätsgrößen L₇ kleiner als 5 mm ist, hat die Verschiebung y₈ einen großen Wert. Daraus ist zu sehen, daß zum Vermindern der Verschiebung y₈ die Exzentrizitätsgröße L₇ 5 mm oder größer ist, bevorzugterweise 7 mm oder größer.

Die Exzentrizitätsgröße L₇ beeinflußt das Drehzahlverhältnis der eingangsseitigen Scheibe 2 (2A, 2B) zu der ausgangsseitigen Scheibe 4 in Verbindung mit den Abmes­ sungen des tatsächlichen stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes. Es wird nun der Einfluß der Exzentrizitätsgröße berechnet. Die folgenden Vorbedingungen für die Be­ rechnung wurden aufgestellt: 1) die Verschiebung x₈ der Kraftrolle 8 zu der ausgangs­ seitigen Scheibe 4 basierend auf den Maßtoleranzen der Bauteile und die elastischen Deformationen jener Teile war 2 mm; 2) ein voller Drehzahländerungsverhältniswinkel (full speed-change-ration angle) als ein Drehungswinkel der Kraftrolle 8 zwischen einer maximalen Beschleunigungsposition (Fig. 1) und einer maximalen Verzögerungsposition (Fig. 2) war 60°; und 3) eine Nockensteigung des Präzessionsnockens war 45 mm/360° in Verbindung mit dem Drehungswinkel. Allgemein ist der Drehungswinkel (voller Dreh­ zahländerungsverhältniswinkel) der Kraftrolle 8 auf innerhalb 50° bis 70° ausgewählt, obwohl er von der Breite des Drehzahländerungsverhältnisses abhängt. Ein Test, der durch die Firma der vorliegenden Patentanmeldung durchgeführt wurde, zeigte, daß eine bevorzugte Nockensteigung von 40 mm/360° bis zu 60 mm/360° reicht.

Mit den obigen Bedingungen wird eine Berechnung über den Einfluß der Exzentrizitäts­ größe L₇ zu dem Drehzahländerungsverhältnis gemacht. Zum Berechnen wird ange­ nommen, daß die Exzentrizitätsgröße L₇ 3 mm ist. Wenn die Kraftrolle 8 in der X- Richtung 2 mm verschoben wird, verschiebt sich die Kraftrolle 8 um 0,764 mm in der Y- Richtung bei der Umdrehung des Schwenkwellenbereiches 23 um den Stützwellenbe­ reich 22. In diesem Fall ist ein Drehungswinkel des Drehzapfens 6, der durch die Y- gerichtete Bewegung bewirkt wird, d. h., ein Drehzahländerungsverhältniswinkel von der Kraftrolle 8 (0,764/45) × 360° = 6,112°.

Wenn dieser Wert mit 60° vom vollen Drehzahländerungsverhältniswinkel verglichen wird, dann haben wir 6,1120/60° = 0,102. Diese Zahl lehrt, daß wenn der Schwenkwel­ lenbereich 23 sich um den Stützwellenbereich 22 dreht, um die Kraftrolle 8 in der Y- Richtung zu verschieben, sich der Drehzahländerungsverhältniswinkel der Kraftrolle 8 um 10,2% vom vollen Drehzahländerungsverhältniswinkel ändert. Diese Zahl, 10,2%, ist sehr groß, und führt nicht zu der Ausführung eines gewünschten Drehzahländerungs­ verhältnis-Betriebsverhaltens.

Wenn die Exzentrizitätsgröße 10 mm ist, bewegt sich die Kraftrolle 8 0,202 mm in der Y-Richtung unter den gleichen Bedingungen, wie in dem obigen Fall. Ein Drehzahlände­ rungsverhältniswinkel der Kraftrolle 8 entsprechend der Bewegung ist (0,202/45) × 360° = 1,616°. Wenn dieser Wert mit dem Wert des vollen Drehzahländerungsverhältniswin­ kels verglichen wird, dann ist er 1,6160/60° = 0,027. Dieser Wert ist sehr viel kleiner, als der im Falle von L₇ = 3 mm; eine Abweichung des Drehzahländerungsverhältniswinkels ist nur 2,7%, und daher führt er zu der Ausführung eines gewünschten Drehzahlände­ rungsverhältnis-Betriebsverhaltens. Wenn ferner L₇ = 15 mm und L₇ 20 mm ist, sind die Verschiebungen y₈ der Kraftrolle in der Y-Richtung 0,134 mm und 0,100 mm, und die Änderungsraten der Drehzahländerungsverhältniswinkel sind 1,8% und 1,3%. Dort besteht keine große Differenz zwischen dem Rechenergebnis im Falle von L₇ = 15 mm und dem im Falle von L₇ = 20 mm. Dieser Fakt lehrt, daß die Erhöhung der Exzentrizi­ tätsgröße L₇ auf einen Wert über 15 mm unbedeutet ist bei der Bewahrung des Dreh­ zahländerungsverhältnis-Betriebsverhaltens durch das Unterdrücken der Verschiebung y₈ in der Y-Richtung.

Obwohl der Grund, warum die untere Grenze der Exzentrizitätsgröße L₇ auf 5 mm ge­ setzt ist, bevorzugterweise 7 mm ist, wie oben erläutert wurde, wird die obere Grenze der Exzentrizitätsgröße L₇ beschrieben. Der Stützwellenbereich 22 der Verschiebungswelle 7 wird durch die Radialnadelrollenlager 24 innerhalb der ringförmigen Löcher 21 gelagert, welcher in dem Mittelbereich des Drehzapfens 6 vorgesehen ist. Die Verschiebungswelle 7 wird auf dem Drehzapfen 6 in einer freitragenden Weise gestützt, wie in Fig. 24A ge­ zeigt ist. Wenn das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe in Betrieb befindlich ist, wird eine große Kraft in einer Pfeilrichtung von α von den Fig. 24A und 25 auf die Kraftrollen 8, 8 aufgebracht, welche drehbar auf dem Schwenkwellenbereich 23 der Verschie­ bungswelle 7 mittels des Radialnadelrollenlagers 25 gelagert wird. Das heißt, eine Kraft, deren Richtung die Rota­ tionsrichtung der eingangsseiten Scheibe 2 (2A, 2B) ist, wird auf den Kontaktbereich aufgebracht, wo die Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2 (2A, 2B) in Kontakt mit den Umfangsflächen 8a der Kraftrolle 8< 36020 00070 552 001000280000000200012000285913590900040 0002019929249 00004 35901/BOL< ist. Eine Kraft, deren Richtung gegenüberlie­ gend zu der Rotationsrichtung der ausgangsseitigen Scheibe 4 ist (d. h., die gleiche wie die Rotationsrichtung der eingangsseitigen Scheibe 2) wird auf den Kontaktbereich auf­ gebracht, wo die Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 in Kontakt mit den Umfangsflächen 8a der Kraftrolle 8 ist. Diese Kraft wird aufgebracht, wie in einer Pfeil­ richtung von β in 24B gezeigt ist, auf die Mittelposition in der Axialrichtung des Radialna­ delrollenlagers 25 auf der Mittelachse des Schwenkwellenbereiches 23, so daß die Kraft so wirkt, daß sie die Verschiebungswelle 7 biegt. Wenn die Verschiebungswelle 7 eine niedrige Festigkeit hat, wird die Verschiebungswelle 7 stark verformt, und es ist leicht, die Kraftrolle 8, die auf der Verschiebungswelle 7 gelagert ist, in der Pfeilrichtung von α zu verschieben (im wesentlichen koinzident mit der Y-Richtung). Andererseits ist ein Bereich der Verschiebungswelle 7, wo die Festigkeit am niedrigsten ist, der Verbindungsbereich, wo der Stützwellenbereich 22 mit dem Schwenkwellenbe­ reich 23 verbunden ist. Eine Erhöhung der Exzentrizitätsgröße L₇ zwischen dem Stützwellenbereich 22 und dem Schwenkwellenbereich 23 führt zu einer Verminderung der Querschnittsfläche des Verbindungsbereiches und vermindert daher die Festigkeit in dem Verbindungsbereich. Wo die Exzentrizitätsgröße L₇ klein ist, nimmt die Quer­ schnittsfläche des Verbindungsbereiches die Form eines perfekten Kreises oder eine Form ähnlich zu diesem ein. Da die Exzentrizitätsgröße L₇ anwächst, wird die Quer­ schnittsfläche in ihrer Form elliptisch oder wie ein Rugbyball geformt. Somit ändert mit Anwachsen der Exzentrizitätsgröße L₇ die Querschnittsfläche ihre Form von einem per­ fekten Kreis zu der Ellipse oder dem Rugbyball. Das zweite Flächenträgheitsmoment des Verbindungsbereiches ändert sich, so daß eine Verformung der Verschiebungswelle 7, bewirkt durch die Kräfte, die die Richtungen von α und β haben, in ihrer Größe an­ wächst. Der Fakt, daß diese Verformung in den α- und β-Richtungen groß ist, führt zu der Tatsache, daß die Kontaktpunkte, wo die Umfangsfläche 8a der Kraftrolle 8 in Kon­ takt mit der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe und der Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 ist, stark in der Y-Richtung bewegt wird. Es ist wünschens­ wert, die Größen der Verformung in der α- und β-Richtung so klein wie möglich zu ver­ mindern, sowie im Falle der Verschiebung in der Y-Richtung basierend auf der Exzen­ trizitätsgröße L₇. Spezifische Konfigurationen und Abmessungen der Verschiebungswelle 7 werden be­ schrieben. Zu diesem Zweck sind zwei Beispiele der Verschiebungswelle 7 in den Fig. 26A und 26B gegeben. Die Verschiebungswelle, die in Fig. 26A gezeigt ist, ist in einem stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe für den Motor einer relativ kleinen Leistung einzubauen, und die Verschiebungswelle, die in Fig. 26B gezeigt ist, ist in ein stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe für den Motor einer relativ großen Leistung einzubauen. In den Fig. 26A und 26B geben die Bezugszeichen die Außendurchmesser (in mm) der Bereiche an, die durch Maßlinien angegeben sind. Die Fig. 27A und 27B zeigen jene zwei Verschiebungswellen, von denen jede drei unterschiedliche Exzentrizitätsgrößen L₇ haben zusammen mit spezifischen Werten der Querschnittsflächen S(mm²) und dem Flächenträgheitsmoment I der Verbindungsbereiche, und die Verformungsgrößen (deformation quantities) λ (mm) der Verschiebungswelle 7 in der Axialrichtung (Y- Richtung) der Schwenkwellen. Die Verformungsgröße λ der Verschiebungswelle 7 wird ausgedrückt durch λ = PL₂₃ ³/(3EI). In der obigen Gleichung ist P eine Last (load), die auf die Verschiebungswelle 7 aufge­ bracht wird. Die Last P entspricht einer Kraftfahrzeugleistung, die durch die Kraftrolle 8 übertragen wird, d. h. eine Rollreibungskraft (traction force). L₂₃ ist ein Abstand von einem Punkt des Angriffs zu einem Drehpunkt der Last P, nämlich der Länge eines Arms, und entspricht der Länge von dem Verbindungsbereich zwischen dem Stützwellenbereich 22 und dem Schwenkwellenbereich 23 zu der Mittelposition des Radialnadelrolfenlagers 25, gesehen in der Axialrichtung. E ist ein Young'scher Elastizitätsmodul von einem Hartme­ tall, z. B. Lagerstahl der Verschiebungswelle, und ist 21 000 kgf/mm². Der Abstand L₂₃ (von dem Kraftangriffspunkt zu dem Drehpunkt) und die Kraft P waren 25 mm und 250 kgf für die Verschiebungswelle 7 für den Motor kleiner Leistung, der in den Fig. 26A und 27A gezeigt ist, und 30 mm und 600 kgf für die Verschiebungswelle 7 für den Motor großer Leistung, wie in den Fig. 26B und 27B gezeigt ist. Unter den oben erläuteren Vorbedingungen wurde eine Berechnung für die Verfor­ mungsgröße λ der Verschiebungswelle 7 entsprechend eines Einflusses der Exzentrizi­ tätsgröße L₇ ausgeführt. Fig. 28 zeigt eine Veränderung der Verformungsgröße λ der Verschiebungswelle 7, die in einem stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe für den Motor kleiner Leistung montiert ist, die in Fig. 26A und 27B in bezug zu der Exzentrizi­ tätsgröße L₇ gezeigt ist. Fig. 29 zeigt eine Veränderung der Verformungsgröße λ der Verschiebungswelle 7, die in einem stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe für den Motor großer Leistung montiert ist, die in Fig. 26B und 27B in bezug zu der Exzentrizi­ tätsgröße L₇ gezeigt ist. Wie aus den Fig. 28 und 29 zu sehen ist, steigt eine Kurve, die eine Änderung der Verformungsgröße λ der Verformungswelle 7 repräsentiert, an, wenn die Exzentrizitätsgröße L₇ 12 mm oder länger ist, ungeachtet der Größe der Verschie­ bungswelle 7. Wenn die Exzentrizitätsgröße L₇ 15 mm oder größer ist, steigt die Kurve stark an. Aus diesem Fakt ist zu sehen, daß die obere Grenze der Exzentrizitätsgröße L₇ 15 mm ist, bevorzugterweise 12 mm. Aus der oben beschriebenen Analyse wird gefolgert, daß, wenn die Abmessungen des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes innerhalb der oben erläuterten Abmessungen ist, die Exzentrizitätsgröße L₇ des Schwenkwellenbereiches 23 der Verschiebungswelle 7 zu dem Stützwellenbereich 22 derselben so ausgewählt ist, daß sie in einem Bereich von 5 mm bis 15 mm liegt, (ungeachtet der Größe der Kraftfahrzeugleistung) (insbesondere Drehmoment), das durch das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe übertragen wird, oder der Größe der Verschiebungswelle 7. Somit kann eine Änderung des Drehzahlän­ derungsverhältnisses, welche durch die Maßtoleranzen der Bauteile des stufenlos ver­ stellbaren Getriebes und der elastischen Verformungen, die durch Schublasten bewirkt werden, die während der Leistungsübertragungen aufgebracht werden, auf einen sol­ chen Änderungspegel vermindert werden, daß sie kein Problem bei der praktischen Verwendung verursachen. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung zu sehen ist, kann bei dem stufenlos ver­ stellbaren Toroidalgetriebe, das wie oben erläutert, aufgebaut ist, dessen Drehzahlände­ rungsverhältnis auf ein gewünschtes Verhältnis gesteuert werden, und daher werden bei einem Kraftfahrzeug, das das stufenlos verstellbare Getriebe nach der Erfindung darin eingebaut hat, die Verbesserung des Laufverhaltens und eines effizienten Kraftstoffver­ brauches erzielt. [Zweite Ausführungsform] Kehrt man zurück zu den Fig. 30 bis 31, ist dort eine zweite Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird, ist die Erfindung auf die Verbesserung der Verschiebungswellen 7 zum drehbaren Stützen der Kraftrollen 8 auf den Drehzapfen 6 gerichtet (Fig. 1 bis 7). Der verbleibende Aufbau und die Arbeitsweise des stufenlos veränderlichen Getriebes sind im wesentli­ chen zu dem herkömmlichen oder vorgeschlagenen stufenlos verstellbaren Toroidalge­ triebe gleich, das schon beschrieben wurde. Aus diesem Grund wird eine Beschreibung und Darstellung des gleichen Aufbaus weggelassen oder auf einfache Weise gegeben, und ein Merkmal der Erfindung und ein Bereich, außer für den oben erläuterten, wird gegeben. Wie gezeigt, schließt die Verschiebungswelle 7 einen Stützwellenbereich 22 und einen Schwenkwellenbereich 23 ein, welche parallel zueinander sind, wobei aber der erstge­ nannte exzentrisch zu dem Letztgenannten ist. Ein Flanschbereich 46 ist auf einem kontinuierlichen Bereich ausgebildet, wo der Stützwellenbereich 22 und der Schwenkwel­ lenbereich 23 kontinuierlich sind. Der Außendurchmesser D₄₇ eines basisseitigen Halb­ teils 47 des Schwenkwellenbereiches 23, der näher zu dem Flanschbereich 46 angeord­ net ist, ist größer, als der Außendurchmesser D₄₈ des kopfseitigen Halbteils 48 dessel­ ben (D₄₇ < D₄₈). Wenn der Außendurchmesser D₄₇ des basisseitigen Halbteils 47 des Schwenkwellenbereiches 23 vergrößert wird, werden die folgenden Vorteile erzeugt. Die Querschnittsfläche des kontinuierlichen Bereiches zwischen dem Stützwellenbereich 22 und dem Schwenkwellenbereich 23 ist auf einem befriedigenden Pegel abgesichert. Eine Biegesteifigkeit des kontinuierlichen Bereiches wird erhöht. Daher ist es schwierig, die Verschiebungswelle 7 an diesem kontinuierlichen Bereich während der Arbeitsweise des stufenlos verstellbaren Betriebes zu biegen, und die Verschiebungswelle 7 wird weniger verformt, wenn sie einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Ferner ist in der Basisfläche des Stützwellenbereiches 22, d. h., der Basisfläche, die näher zu dem Flanschbereich 46 angeordnet ist, ein abgeschrägter Teil 49 ausgebildet, der an einem Bereich abgeschrägt ist, der nach außen von der Außenumfangsfläche des Flanschbereiches 46 der Basisfläche in Radialrichtung des Stützwellenbereiches 22 hervorsteht. Der abgeschrägte Teil 49 verhindert die störende Beeinflussung mit dem Außenlaufring 28 des Druckkugellagers 26, der die Kraftrolle 8 lagert, und schafft eine glatte Oberfläche des kontinuierlichen Bereiches zwischen dem Stützwellenbereich 22 und dem Flanschbereich 46. Die glatte Fläche eliminiert die Formung der Verschie­ bungswelle 7 während deren Wärmebehandlung. Ein Neigungswinkel θ des abgeschräg­ ten Teils 49 ist bevorzugterweise innerhalb eines Bereiches von 10 bis 45°. Andererseits ist eine Zentrierbohrung 50 in dem Mittelbereich des Außenlaufrings 28 des Druckkugellagers 26 zum Stützen der Kraftrolle 8 ausgebildet, die drehbar durch die Verschiebungswelle 7 gestützt wird, wie oben erläutert wurde. Die Zentrierbohrung 50 kann den Flanschbereich 46 und das basisseitige Halbteil 47 in einer Einpaßweise ohne ein Rattern dazwischen aufnehmen. Die Zentrierbohrung schließt einen Bereich 51 mit einem kleinen Durchmesser zum Aufnehmen des basisseitigen Halbteils 47 in eingepaß­ ter Weise ein und schließt einen Bereich 52 mit einem großen Durchmesser zum Auf­ nehmen des Flanschbereiches 46 in einer eingepaßten Weise ein. Die Tiefe D₅₂ des Bereiches 52 mit großem Durchmesser ist etwas größer als die Dicke T₄₆ des Flanschbe­ reiches 46 (D₅₂ < T₄₆). Mit einer solchen Abmessungsauswahl steht ein Teil des Flansch­ bereiches 46 nicht von der Außenfläche (obere Fläche in Fig. 31) des Außenrings 28 hervor, wenn der Flanschbereich 46 und der Basisteil 47 in die Zentrierbohrung 50 ein­ gepaßt sind. Dieses ist erforderlich, um zu verhindern, daß der Flanschbereich 46 eine störende Beeinflussung mit dem Drucknadelrollenlager 27 hat (Fig. 3 bis 7), welches zwischen dem Außenring 28 und der Innenfläche des Drehzapfens 6 angeordnet ist. Die Kraftrolle 8 wird drehbar auf dem kopfseitigen Halbteil 48 des Schwenkwellenberei­ ches 23 der so konfigurierten Verschiebungswelle 7 mittels des Radialnadelrollenlagers 25 gestützt (Fig. 4 bis 7). Ein Bereich der Außenumfangsfläche des kopfseitigen Halb­ teils 48, d. h., in der Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches 23 ist eine Wälz­ fläche derselben, mit welcher die Wälzflächen der Nadeln 45, 45 (gezeigt in den Fig. 3 bis 7 und Fig. 14 und 15) des Radialnadelrollenlagers 25 in Kontakt gebracht sind, ge­ glättet, um eine Oberflächenrauhheit von 0,2 µmRa oder weniger durch Feinstziehschlei­ fen (super finishing) zu haben. Eine Schleifbearbeitung, nicht Feinstziehschleifen, kann 0,2 µmRa erzeugen (Oberflächenrauhheit), wobei jedoch das Schleifverfahren schwierig ist und dessen Kosten hoch sind. In bezug dazu wird die Verwendung des Feinstzieh­ schleifens bevorzugt. Die Verschiebungswelle 7 wird aus Stahl hergestellt, z. B. aus Chrom-Molybdän-Stahl (z. B. SCM 435 (JIS G 4105)) oder aus kohlenstoffreichem Chrom-Lagerstahl (z. B. SUJ 2 (JIS G 4805)). Eine Karbonnitrierungsschicht, die 0,8 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff enthält, wird auf einem Ober­ flächenbereich ausgebildet (tatsächlich die gesamte Oberfläche der Verschiebungswelle 7) der Außenumfangsfläche von zumindest dem unteren Teil 48 der Verschiebungswelle 7, die aus Stahl hergestellt ist. Nachfolgend zu dem Karbonitrierungsprozeß wird zumin­ dest der Oberflächenbereich (tatsächlich die gesamte Oberfläche der Verschiebungswel­ le 7) abgeschreckt und angelassen, um so die Härte des Oberflächenbereiches auf HRc60 oder höher zu erhöhen. Bei dem so aufgebauten stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe ist es leicht, einen Ölfilm auf dem Kontaktbereich zu bilden, wo die Außenumfangsfläche des unteren Teils 48 des Schwenkwellenbereiches 23 in Kontakt mit dem Wälzflächen der Nadeln 45, 45 des Radialnadelrollenlagers 25 ist. Der ausgebildete Ölfilm verhindert Schäden (z. B. ein frühes Abblättern) der Außenumfangsfläche des kopfseitigen Halbteils 48. Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse eines Lebensdauertests, der durch den Erfinder bzw. die Erfinder durchgeführt wurde. Der Test wurde durchgeführt, um zu wissen, wie die Oberflächen­ rauhheit der Außenumfangsfläche des kopfseitigen Halbteils 48 die Lebensdauer der Außenumfangsfläche derselben beeinflußt. Musterstücke 1 bis 8 wurden unter den glei­ chen Bedingungen getestet, welche anders sind, als die Oberflächenrauhheit der Au­ ßenumfangsfläche des kopfseitigen Halbteils 48, wobei das Material, die Kohlenstoffdich­ te und die Stickstoffdichte die gleichen waren, wie vom Musterstück 4 in Tabelle 2, die später erläutert wird, und die Oberflächenhärte ist HRc62. Die Testergebnisse zeigen, daß die Außenfläche des unteren Teils 48 nicht geschädigt wird (z. B. nicht von einem frühen Abblättern betroffen wird), wenn die Außenfläche feinstziehgeschliffen wird, um 0,2 µmRa oder weniger in der Oberflächenrauhheit zu haben. Die Oberflächenrauhheit der anderen Oberfläche als des kopfseitigen Halbteils 48 braucht nicht glatt bearbeitet zu werden, wie die von dem kopfseitigen Halbteil 48. Annä­ hernd 1,6 µmRa ist für die Oberflächenrauhheit deren Außenfläche befriedigend, da der Stützwellenbereich 22 genau auf dem Drehzapfen 6 gestützt wird, um so seine gering­ fügige Schwenkverschiebung zu ermöglichen. Da die Karbonitrierungsschicht auf dem Oberflächenbereich der Außenumfangsfläche von zumindest dem kopfseitigen Halbteil 48 des Schwenkwellenbereiches 23 ausgebil­ det ist, ist deren Wärmebeständigkeit hoch genug, um zu verhindern, daß die Außenum­ fangsfläche einem frühen Abblättern unterworfen wird. Um zu wissen, wie der Kohlen­ stoff- und der Stickstoffgehalt (Dichte) der Karbonitrierungsschicht, die auf dem Oberflä­ chenbereich des unteren Teils 48 ausgebildet ist, die Lebensdauer der Außenumfangs­ fläche beeinflußt, wurde ein Lebensdauertest (endurance test) durchgeführt. Die Tester­ gebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. In den Testmusterstücken 1 bis 7 waren die anderen Bedingungen, als die Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte (Dichten) der Karbonitrierungs­ schicht, die auf der Außenumfangsfläche des kopfseitigen Halbteils 48 ausgebildet ist, gleich, wobei das feinstziehgeschliffene Musterstück 6 in Tabelle 1 verwendet wurde. Das so aufgebaute stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe ist bei der Verhinderung der Schädigung, z. B. des Abblätterns in einem frühen Zustand, der Umfangsflächen der Schwenkwellenbereiche der Verschiebungswellen zum Stützen der Kraftrollen auf den Drehzapfen erfolgreich. Daher wird die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des stufen­ los verstellbaren Getriebes verbessert. [Dritte Ausführungsform] Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 32 bis 35 beschrieben. In dieser Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung auf die Verbesserung der Radialnadelrollenlager 25a zum drehbaren Stützen der Kraftrollen 8 auf dem Umfang der Schwenkwellenbereiche 23, die die Verschiebungswellen 7 in einem stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe bilden, gerichtet. Der verbleibende Auf­ bau und die Arbeitsweise des stufenlos verstellbaren Getriebes ist im wesentlichen gleich zu dem herkömmlichen oder vorgeschlagenen stufenlos verstellbaren Toroidalge­ triebe, das schon beschrieben wurde. Aus diesem Grund wird eine Beschreibung und Darstellung des gleichen Aufbaus weggelassen oder auf einfache Weise gegeben. Die Beschreibung der Ausführungsform wird so gemacht, daß ein Schwerpunkt auf deren Merkmal gelegt wird. Jedes Radialnadelrollenlager 25a ist aufgebaut mit einer Mehrzahl von Nadeln 45a, 45a und einem käfigförmigen fensterartigen Abstandhalter 53 zum Rückhalten jener Nadeln 45, 45 in einem wälzbaren Zustand. In diesem Fall dient die Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches 23 als die zylindrische Innenlaufbahn 54 des Radialnadelrollen­ lagers 25, und die Innenumfangsfläche der Kraftrolle 8 dient als die Außenlaufbahn 55 des Radialnadelrollenlagers 25. Im Falle des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes, wie es in Fig. 35 gezeigt ist, sind beide Enden der Nadeln 45a (wenn axial gesehen) konisch, um Balligkeiten (crownings) 68, 68 aufzuweisen. Eine Balligkeitgröße (crowning quantity) δ₆₈ der Nadel 45a, nämlich ein Abstand (radial erstreckend) der Außenfläche der Balligkeit 68 von der Außenum­ fangsfläche der Nadel 45a (angenommen durch gerades Erstrecken von der Außenflä­ che des zylindrischen Bereiches 69, welches in dem Mittelbereich der Nadel 45a in der Axialrichtung vorgesehen ist) wird auf folgende Weise bestimmt. Es wird angenommen, daß die Axiallänge der Nadel 45a L_45a ist, der Außendurchmesser des zylindrischen Bereiches 69 D₆₉ ist, und ein Abstand von jeder Endfläche der Nadel 45a zu einem Meßpunkt der Balligkeitsgröße δ₆₉ L₆₈ ist. Ferner wird angenommen, daß der Abstand L₆₈ zu dem Meßpunkt so ausgewählt ist, daß er 5 bis 15% der Axiallänge L_45a ist; L_45a = (0,05 bis 0,15) × L45a. Unter diesen Bedingungen ist die Balligkeitsgröße δ₆₈ so ausge­ wählt, daß sie 0,15 bis 0,65% des Außendurchmessers D₆₉ des zylindrischen Bereiches 69 hat; δ₆₈ = (0,0015 bis 0,0065) × D₆₉. Bei dem stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe der Ausführungsform sind die Nadeln 45a des Radialnadelrollenlagers 25a zum drehbaren Stützen der Kraftrolle 8 auf den Schwenkwellenbereichen 23 der Verschiebungswellen 7 ballig (bezeichnet durch Be­ zugszahl 68) mit einer geeigneten Balligkeitsgröße. Auch wenn daher die Kraftrollen 8 große Schublasten während der Arbeitsweise des stufenlos verstellbaren Getriebes aufnehmen und elastisch verformt werden, und als ein Ergebnis dessen, die Zwischen­ raumbreite zwischen der Innenlaufbahn 54 und der Außenlaufbahn 55 des Radialnadel­ rollenlagers 25a seine Gleichförmigkeit verliert, verhindert die Balligkeit der Nadeln 45a effektiv das Aufbringen eines übermäßigen Flächendrucks auf die Bauteile des Radial- Nadelrollenlagers 25a. Das heißt, während der Arbeitsweise des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes nimmt die Kraftrolle 8 große Schubkräfte an beiden Positionen darauf auf, radial gegen­ überliegend zueinander, von der Innenfläche 2a der eingangsseitigen Scheibe 2 und der Innenfläche 4a der ausgangsseitigen Scheibe 4 (gezeigt in den Fig. 1 bis 3, 8, 9, 19 und 20), und verformt sich elastisch, wie übertrieben in den Fig. 33 und 34 dargestellt ist. Auch wenn jedoch die Kraftrolle 8 somit elastisch verformt wird, um die Gleichförmigkeit der Zwischenraumbreite zwischen der Innenlaufbahn 54 und der Außenlaufbahn 55 zu verlieren, kommen die Enden der Nadeln 45a nicht in Kontakt mit der Innenlaufbahn 54 und der Außenlaufbahn 55. Dementsprechend wird bei dem stufenlos verstellbaren Getriebe dieser Ausführungsform ein frühes Abblättern, verursacht durch die Kanten­ pressung, verhindert. Wie oben beschrieben, sind beide Enden jeder Nadel 45a (wenn axial gesehen) des Radialnadelrollenlagers 25a auf geeignete Weise ballig (bezeichnet mit Bezugszahl 68). Die Balligkeit verhindert das Auftreten der Kantenpressung, um dadurch die Lebensdau­ er des Radialnadelrollenlagers 25a zu verbessern. Wenn die Außenlaufbahn 55, die durch die Innenumfangsfläche der Kraftrolle 8 aufgebaut ist, elastisch verformt wird, ändern die Nadeln 45a, die durch die Abstandhalter 53 rückgehalten werden, etwas ihre Stellung, so daß die Wälzflächen der Nadeln 45a, 45a die Innenlaufbahn 54 und die Außenlaufbahn 55 schaffen. Der Kontakt der Wälzflächen der Nadeln 45a, 45a mit der Innenlaufbahn 54 und der Außenlaufbahn 55 ist in einem geeigneten Kontaktzustand gebracht, um dadurch ein übermäßiges Anwachsen des Flächendrucks auf die Kontakt­ bereiche zu unterdrücken. Wenn in diesem Zusammenhang die Balligkeitsgröße δ₆₈ zu klein ist, wird die Erzeugung der Kantenpressung ungenügend unterdrückt. In diesem Fall wird die Lebensdauer des Radialnadelrollenlagers 25a ungenügend verbessert. Wenn im Gegensatz dazu δ₆₈ zu groß ist, werden die Nadeln 45a, 45a des Radialnadelrollenlagers und die Kraftrolle 8, die durch das Radialnadelrollenlager 25a gelagert wird, schräggestellt. Das Ergebnis hat einen entgegengesetzten Effekt, daß die Kantenpressung leicht erzeugt wird und daß das frühe Abblättern auf einfache Weise auftritt. Da zusätzlich die Kraftrolle 8 die Kraft­ fahrzeugleistung überträgt, während sie sich mit einer hohen Geschwindigkeit in einem Zustand dreht, wird die Kraftrolle 8 geneigt, verglichen mit der Normalstellung, wobei dadurch große Geräusche und Schwingungen erzeugt werden. Das gesamte Getriebe mit der Getriebeeinheit, das das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe enthält, erzeugt starke Geräusche und Schwingungen, und beeinflußt somit nachteilig das Fahrgefühl für das Fahrzeug, das die Getriebeeinheit aufweist. Andererseits wird bei der vorliegenden Erfindung die Balligkeitsgröße δ₆₈, wie oben be­ schrieben, gesteuert, und daher wird die Erzeugung des Kantenpressung verhindert, und die Kraftrollen 8 werden nicht während der Arbeitsweise des stufenlos verstellbaren Getriebes geneigt. Ein Test, der durch den Erfinder bzw. die Erfinder durchgeführt wurde, um die Ballig­ keitsgröße δ₆₈, wie oben beschrieben, festzulegen, wird beschrieben. Hochgeschwindig­ keits-Lebensdauertests wurden unter Verwendung eines Motordynamos für zwei stufen­ los verstellbare Toroidalgetriebe für eine kleine Motorleistung und für eine große Motor­ leistung ausgeführt. Für das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe für eine große Motorleistung wurde ein stufenlos verstellbares Doppelhohlraum-Toroidalgetriebe verwendet, dessen Hohlraum­ durchmesser D₀ 130 mm ist (Hohlraumdurchmesser D₀ = Abstand zwischen Schwenk­ wellen 5, 5, die an beiden Enden der Drehzapfen 6, 6 vorgesehen sind, Fig. 4). Die Betriebsbedingungen in dem Test waren: die Anzahl der Umdrehungen jeder der ein­ gangsseitigen Scheiben 2A und 2B waren 4000 Umdrehungen pro Minute; das Ein­ gangsdrehmoment war 300 Nm; und das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis war 0,5 (die Anzahl der Umdrehungen der ausgangsseitigen Scheibe 4½ der der Eingangs­ scheiben). Die Abmessungen des Radialnadelrollenlagers 25a waren: der Durchmesser eines einbeschriebenen Kreises jeder Nadel 45a war 25 mm; der Durchmesser eines umschriebenen Kreises war 23 mm (Außendurchmesser des zylindrischen Bereiches 59 der Nadel 45a war 4 mm); und die Axiallänge L_45a der Nadel 45a war 16,8 mm. Unter den oben erläuterten Bedingungen wurde ein Test zum Bestätigen der Lebens­ dauer des Radialnadelrollenlagers 25a durchgeführt, während die Balligkeitsgröße δ₆₈ der Nadeln 45 verändert wurde (d. h., Verwendung der Balligkeitsgröße δ₆₈ als ein Para­ meter) und somit konnten geeignete Balligkeitsgrößen δ₆₈ aus dem Test erzielt werden. Beim Vorgehen im Hochgeschwindigkeits-Lebensdauertest wurde eine elastische Ver­ formungsgröße der Kraftrolle 8 auf der Basis der Werte der Last, die auf die eingangs­ seitige Scheibe 2 und die ausgangsseitige Scheibe 4 auf die Kraftrolle 8 während der Arbeitsweise des stufenlos verstellbaren Getriebes aufgebracht wird, durch einen FEM- Prozeß berechnet. Die Verformungsgröße, die erzielt wurde, wurde bei der Balligkeits­ größe δ₆₈ berücksichtigt. Eine Sollzeit für den Hochgeschwindigkeits-Lebensdauertest wurde auf 200 Stunden festgelegt. Der Wert von 200 Stunden kann als ein Referenzwert für die Dauerfestigkeit für die Lebensdauer der Getriebeeinheit des Fahrzeuggetriebes verwendet werden. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 und Fig. 36 gezeigt. Das stufenlos verstellbare Toroidalgetriebe, das ein Einzelkleinhohlraumtyp ist, von dem der Hohlraumdurchmesser D₀ 104 mm ist, wurde dem Hochgeschwindigkeits- Lebensdauertest unterzogen. Die Betriebsbedingungen in dem Test waren: die Anzahl der Umdrehungen der eingangsseitigen Scheibe 2 waren 4000 Umdrehungen pro Minu­ te; das Eingangsdrehmoment war 60 Nm; und das Geschwindigkeitsänderungsverhältnis war 0,5. Die Abmessungen des Radialnadelrollenlagers 25a waren: der Durchmesser eines eingeschriebenen Kreises jeder Nadel 45a war 16 mm; der Durchmesser eines umschriebenen Kreises war 20 mm (Außendurchmesser des zylindrischen Bereiches 69 der Nadel 45a war 2 mm); und die Axiallänge L_45a war 13,8 mm. Die Testergebnisse sind in Tabelle 4 und Fig. 37 gezeigt. Wie aus den Testergebnissen zu sehen ist, wird, wenn der Außendurchmesser des zylindrischen Bereiches 60 der Nadel 45a 4 mm ist, eine Soll-Lebensdauer in einem Zustand abgesichert, bei der die Balligkeitsgröße δ₆₈ innerhalb des Bereiches von 0,006 mm bis 0,026 mm ist. Wenn der Außendurchmesser 2 mm ist, wird die Soll-Lebensdauer in einem Zustand abgesichert, bei der die Balligkeitsgröße δ₆₈ innerhalb von 0,003 mm bis 0,013 mm ist. In jenen Fällen muß zum Absichern einer befriedigenden Lebensdauer die Balligkeitsgröße δ₆₈ 0,15% bis 0,65% des Außendurchmessers D₆₉ des zylindri­ schen Bereiches 69 der Nadel 45a sein. Die Balligkeitsgröße δ₆₈ wurde an einer Position näher zu der Mitte der Nadel 45a (axial gesehen) von 5 bis 15% der Axiallänge L_45a der Nadel 45a gemessen, gemessen von der Endfläche derselben. Bei dem tatsächlichen Lebensdauertest war der Meßpunkt 2 mm (11,9%) von der Endfläche der Nadel beabstandet, wenn die Axiallänge L_45a 16,8 mm ist (Außendurchmesser = 4 mm). Er war 1,5 mm (10,9%) von der Endfläche der Nadel beabstandet, wenn die Axiallänge L_45a 13,8 mm ist (Außendurchmesser = 2 mm). Bei dem Musterstück E war die Axiallänge L_45a 16,8 mm (Außendurchmesser = 4 mm), die Balligkeitsgröße war 0,011 mm (0,275%) in einer Position 2,5 mm (14,9%) von der Endfläche beabstandet. Die Balligkeitsgröße war auch 0,023 mm (0,58%) an einer Position 0,9 mm (5,4%) von der Endfläche beabstandet. Jene Zahlen genügten den Bedingungen, die im Patentanspruch angegeben sind. Im Musterstück D war die Axiallänge L_45a 13,8 mm, die Balligkeitsgröße war 0,005 mm (0,25%) an einer Position 2,0 mm (14,5%) von der Endfläche beabstandet. Die Balligkeitsgröße war auch 0,010 mm (0,5%) an einer Position 0,7 mm (5,1%) von der Endfläche beabstandet. Den im Patentanspruch angegebenen Bedingungen wurden bei diesen Zahlen genügt. Wenn ein anfänglicher Radialspalt des Radialnadelrollenlagers 25a so festgelegt ist, daß er groß ist, ist eine Neigung der Kraftrolle 8 zu dem Schwenkwellenbereich 23 der Ver­ schiebungswelle 7 groß, um dadurch ein unangenehmes Geräusch und unangenehme Schwingungen während der Arbeitsweise des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes zu bewirken. Ferner wird aufgrund einer Änderung und des Wechsels des zu übertra­ genden Drehmomentes durch das stufenlos verstellbare Getriebe (Wechsel: Umschalten des Antriebszustandes auf einen und aus einem Motorbremszustand), die Kraftrolle 8 wiederholt auf einer Seite (gesehen in der Radialrichtung) durch einen Abstand entspre­ chend zu dem Radialspalt vorbelastet. Dieses resultiert in einer Erhöhung einer nicht reagierenden Zone (wo die Drehzahländerung nicht ausgeführt wird, auch wenn ein Drehzahländerungssignal eingegeben wird), und diese Erscheinung bewirkt einen Nachteil bei der Drehzahländerungssteuerung. Aus diesem Grund wird bevorzugt, daß der tatsächliche Radialspalt, während die Ver­ formungsgröße der Kraftrolle 8 berücksichtigt wird, etwas größer ist, als ein Spalt, der für das Radialnadelrollenlager empfohlen wird, daß mit den Nadeln 45a, 45a und dem Ab­ standhalter 53 (Käfig und Rolle) in einem Katalog jener Bauteile niedergeschrieben ist. In einem Fall, bei dem der Außendurchmesser (der Durchmesser der Innenlaufbahn 54) des Schwenkwellenbereiches 23 der Verschiebungswelle 7 15 bis 30 mm ist und der Innendurchmesser (Durchmesser der Außenlaufbahn 55) der Kraftrolle 8 20 bis 40 mm ist, ist ein bevorzugter Radialspalt im Anfangszustand (die Kraftrolle 8 ist frei) annähernd 0,020 bis 0,055 mm im Durchmesser. Für diese Werte ist der empfohlene Spalt entspre­ chend dem Katalog annähernd 0,08 bis 0,035 mm. Um das frühe Abblättern zu verhindern, wird bevorzugt, daß die Oberflächenrauhheit der Kontaktbereiche in Kontakt mit den Wälzflächen der Nadeln 45a so festgelegt ist, daß sie gut ist. Der Katalog empfiehlt, daß die Oberflächenrauhheit Rmax der Außenum­ fangsfläche (Innenlaufbahn 54) des Schwenkwellenbereiches 23 der Verschiebungswel­ le 7 1,6 S ist, und die Oberflächenrauhheit Rmax der Innenumfangsfläche (Außenlaufbahn 54) der Kraftrolle 8 3,2 S ist. Es wird bevorzugt, daß jene tatsächliche Oberflächenrauhheit so festgelegt ist, daß sie etwas kleiner, als die empfohlene Oberflä­ chenrauhheit (glatter) ist. Die Oberflächenhärte der Innenlaufbahn 54 und der Außen­ laufbahn 55 ist so festgelegt, daß sie gleich der der Wälzflächen der Nadeln 45a, 45a ist, und ist auf HRc60 und höher festgelegt, als in dem Katalog empfohlen wird. Mit dem so aufgebauten und betriebenen stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebe kann die Erfindung eine ausgezeichnete Haltbarkeit schaffen, und kann somit die praktische Verwendung des stufenlos verstellbaren Toroidalgetriebes begünstigen. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf den Anmeldungsgegenstand, der in den japanischen Patentanmeldungen Nr. Hei. 10-6791, eingereicht am 16. Januar 1998, Hei. 10-11661, eingereicht am 23. Januar, und Hei. 11-3646, eingereicht am 11. Januar 1999, beziehen, welche ausdrücklich durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einge­ schlossen werden. Während nur bestimmte Ausführungsformen der Erfindung spezifisch hierin beschrieben wurden, ist es ersichtlich, daß zahllose Modifikationen gemacht werden können, ohne den Geist und Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (17)

1. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe, gekennzeichnet durch:
zumindest ein Paar Scheiben (2, 4), von denen jede eine Fläche hat, die in der Axialrich­ tung eine konkave Fläche aufweist, die im Querschnitt bogenförmig ist, wobei die Schei­ ben (2, 4) konzentrisch zueinander angeordnet sind und unabhängig voneinander in einem Zustand drehbar gestützt werden, daß die konkaven Flächen gegenüberliegend zueinander sind,
einen Drehzapfen (6), der um eine Schwenkwelle (5) verschwenkbar ist, die in einer Torsionsbeziehung bezüglich zu einer Mittelachse des Paares der Scheiben (2, 4) gele­ gen ist, wobei der Drehzapfen (6) ein kreisförmiges Loch (21) hat, das in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der Schwenkwelle (6) in einem Mittelbereich derselben ausgebildet ist,
eine Verschiebungsweile (7), die einen Stützwellenbereich (22) und einen Schwenkwel­ lenbereich (23) einschließt, die parallel und exzentrisch zueinander befindlich sind, wobei der Stützwellenbereich (22) drehbar zu der Innenfläche des kreisförmigen Lochs (21) über ein Radiallager gestützt wird, wobei der Schwenkwellenbereich (23) von einer In­ nenfläche des Mittelbereiches des Drehzapfens (6) hervorsteht,
eine Kraftrolle (8), die eine bogenförmige konvexe Fläche auf der Außenumfangsfläche (8a) derselben hat, wobei die Kraftrolle (8) zwischen den konkaven Flächen des Paares der Scheiben (2, 4) geklemmt ist, während sie drehbar auf einer Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches (23) gestützt wird, und
ein Drucklager (26, 27), das zwischen der Kraftrolle (8) und der Innenfläche des Mittelbe­ reiches des Drehzapfens (6) angeordnet ist,
wobei eine Exzentrizitätsgröße (L₇) der Verschiebungswelle (7), die ein Abstand zwi­ schen dem Stützwellenbereich (22) und dem Schwenkwellenbereich (23) ist, innerhalb eines Bereiches von 5 mm bis 15 mm liegt.

2. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftrolle (8) drehbar auf der Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches (23) über ein Radialnadelrollenlager (25) gelagert wird, und
daß ein Bereich der Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches (23), der mit den Wälzflächen der Nadeln (45) des Radialnadelrollenlagers (25) kontaktierbar ist, eine geglättete Oberfläche hat, die eine Oberflächenrauhheit von 0,2 µmRa oder weniger hat und durch Feinstziehschleifen ausgebildet ist.

3. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschiebungswellen (7) aus Stahl hergestellt sind,
daß die Außenumfangsfläche von zumindest dem Schwenkwellenbereich (23) der Ver­ schiebungswelle (7) mit einer Karbonitrierungsschicht ausgebildet ist, die 0,8 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff enthalten, und
daß zumindest die Außenumfangsfläche nach dem Karbonitrierungsprozeß abge­ schreckt und angelassen ist.

4. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftrolle (8) drehbar durch ein Radialrollenlager (25a) mit einem Abstandhalter (53) und einer Mehrzahl von Nadeln (45a) gestützt wird,
daß die Nadeln (45a) an beiden Endbereichen in der Axialrichtung derselben ballig sind, und
daß eine Balligkeitsgröße (δ₆₈) der Nadel (45a) 0,15 bis 0,65% des Außendurchmessers des Mittelbereiches der Nadel (45a) in der Axialrichtung derselben an einer Position näher zu dem Mittelbereich der Nadel (45a) von einer Endfläche derselben um 5 bis 15% der Axiallänge der Nadel ist.

5. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe, gekennzeichnet durch:
zumindest ein Paar Scheiben (2, 4), von denen jede eine Fläche hat, die in der Axialrich­ tung eine konkave Fläche aufweist, die im Querschnitt bogenförmig ist, wobei die Schei­ ben (2, 4) konzentrisch aufeinander angeordnet sind und drehbar unabhängig vonein­ ander in einem Zustand drehbar gestützt werden, bei der die konkaven Flächen gegen­ überliegend zueinander sind,
einen Drehzapfen (6), der schwenkbar um eine Schwenkwelle ist, die in einer Torsions­ beziehung bezüglich einer Mittelachse des Paares der Scheiben (2, 4) gelegen ist, wobei der Drehzapfen (6) ein kreisförmiges Loch (21) aufweist, das in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der Schwenkwelle in einem Mittelbereich derselben ausgebildet ist,
eine Verschiebungswelle (7), die einen Stützwellenbereich (22) und einen Schwenkwel­ lenbereich (23) einschließt, die parallel und exzentrisch zueinander sind, wobei der Stützwellenbereich (22) drehbar zu der Innenfläche des kreisförmigen Lochs durch ein Radiallager gestützt wird, wobei der Schwenkwellenbereich (23) von einer Innenfläche des Mittelbereiches des Drehzapfens (6) hervorsteht,
eine Kraftrolle (8), die eine bogenförmige konvexe Fläche auf der Umfangsfläche dersel­ ben hat, wobei die Kraftrolle (8) zwischen den Konkavflächen des Paares der Scheiben (2, 4) geklemmt ist, während sie drehbar auf einer Außenumfangsfläche des Schwenk­ wellenbereiches (23) über ein Radialnadelrollenlager (25) gelagert wird, und
ein Drucklager (26, 27), das zwischen der Kraftrolle (8) und der Innenfläche des Mittelbe­ reiches der Drehzapfen (6) angeordnet sind,
wobei ein Bereich der Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches (23) mit den Wälzflächen der Nadeln (45) des Radialnadelrollenlagers (45) eine geglättete Oberflä­ che hat, die eine Oberflächenrauhheit von 0,2 µmRa oder weniger aufweist und durch Feinstziehschleifen ausgebildet ist.

6. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungswellen (7) aus Stahl hergestellt sind, wobei die Außenumfangsflä­ che von zumindest dem Schwenkwellenbereich (22) der Verschiebungswelle (7) mit einer Karbonitrierungsschicht ausgebildet ist, die 0,8 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff enthält, und wobei zumindest die Außenumfangsfläche nach dem Karbonitrierungsprozeß derselben abgeschreckt und angelassen ist.

7. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Exzentrizitätsgröße (L₇) der Verschiebungswelle (7), die ein Abstand zwischen dem Stützwellenbereich (22) und dem Schwenkwellenbereich (23) ist, innerhalb eines Bereiches von 5 mm bis 15 mm ist.

8. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftrolle (8) drehbar über ein Radialnadelrollenlager (25a) mit einem Abstand­ halter (53) und einer Mehrzahl von Nadeln (45a) gelagert ist,
daß die Nadeln (45a) an beiden Endbereichen in der Axialrichtung derselben ballig sind, und
daß eine Balligkeitsgröße (δ₆₅) der Nadel (45a) 0,15 bis 0,65% des Außendurchmessers des Mittelbereiches der Nadel in Axialrichtung derselben in einer Position näher zu dem Mittelbereich der Nadel (45a) von einer Endfläche derselben um 5 bis 15% der Axiallän­ ge der Nadel (45a) befindlich ist.

9. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe gekennzeichnet durch:
zumindest ein Paar Scheiben (2, 4), von denen jede eine Fläche hat, die in der Axialrich­ tung derselben eine konkave Fläche aufweist, die im Querschnitt bogenförmig ist, wobei die Scheiben (2, 4) konzentrisch aufeinander angeordnet sind und drehbar unabhängig voneinander in einem Zustand gestützt werden, bei der die konkaven Flächen gegen­ überliegend zueinander sind,
einen Drehzapfen (6), der um eine Schwenkwelle (5) schwenkbar ist, die in einer Posi­ tionsbeziehung bezüglich einer Mittelachse des Paares der Scheiben (2, 4) gelegen ist, wobei der Drehzapfen (8) ein kreisförmiges Loch (21) aufweist, das in einer Richtung senkrecht zu der Axialrichtung der Schwenkwelle (5) in einem Mittelbereich derselben ausgebildet ist,
eine Verschiebungswelle (7), die einen Stützwellenbereich (22) und einen Schwenkwel­ lenbereich (23) einschließt, die parallel und exzentrisch zueinander sind, wobei der Stützwellenbereich (22) drehbar zu der Innenfläche des kreisförmigen Lochs (21) über ein Radiallager gelagert wird, wobei der Schwenkwellenbereich (23) von einer Innenflä­ che des Mittelbereiches des Drehzapfens (6) hervorsteht,
eine Kraftrolle (8), die eine bogenförmige konvexe Fläche auf der Umfangsfläche dersel­ ben hat, wobei die Kraftrolle (8) zwischen den konkaven Flächen des Paares der Schei­ ben (2, 4) geklemmt ist, während sie drehbar auf einer Außenumfangsfläche des Schwenkwelklenbereiches (23) über ein Radialnadelrollenlager drehbar gelagert ist, und
ein Drucklager (26, 27), das zwischen der Kraftrolle und der Innenfläche des Mittelberei­ ches der Drehzapfen (6) angeordnet ist,
wobei die Verschiebungswellen (7) aus Stahl hergestellt sind,
wobei die Außenumfangsfläche von zumindest dem Schwenkwellenbereich (23) der Verschiebungswelle (7) mit einer Karbonitrierungsschicht ausgebildet ist, die 0,8 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff enthalten, und
wobei zumindest die Außenumfangsfläche nach dem Karbonitrierungsprozeß abge­ schreckt und angelassen ist.

10. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Bereich der Außenumfangsfläche des Schwenkwellenbereiches (23) mit den Wälzflächen der Nadeln (45) des Radialnadelrollenlagers (25) eine geglättete Ober­ fläche hat, die eine Oberflächenrauhheit von 0,2 µmRa oder weniger hat und durch Feinstziehschleifen ausgebildet ist.

11. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Exzentrizitätsgröße (L₇) der Verschiebungswelle (7), der ein Abstand zwi­ schen dem Stützwellenbereich (22) und dem Schwenkwellenbereich (23) ist, innerhalb eines Bereiches von 5 mm bis 15 mm ist.

12. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kraftrolle (8) drehbar durch ein Radialnadelrollenlager (25a) mit einem Abstandhalter (53) und einer Mehrzahl von Nadeln (45a) gelagert ist,
wobei die Nadeln (45a) an beiden Endbereichen in Axialrichtung derselben ballig sind, und
daß eine Balligkeitsgröße der Nadel (45a) 0,15 bis 0,65% des Außendurchmessers des Mittelbereiches der Nadel in der Axialrichtung derselben in einer Position näher zu dem Mittelbereich der Nadel von einer Endfläche derselben um 5 bis 15% der Axiallänge der Nadel ist.

13. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe, gekennzeichnet durch:
erste und zweite Scheiben (2, 4), die konzentrisch aufeinander angeordnet sind und drehbar über eine gegenseitige Mittelachse gelagert sind, wobei die erste und zweite Scheibe (2, 4) jeweils bogenförmige konkave Flächen haben, die gegenüberliegend zueinander sind,
Drehzapfen (6), die um eine Schwenkwelle (5) schwenkbar sind, die in einer Positions­ beziehung gelegen ist, welche sich nicht mit der Mittelachse schneidet und eine Position senkrecht zu der Mittelachse ist,
eine Verschiebungswelle (7), die auf einen Mittelbereich des Drehzapfens (6) angeord­ net ist und in einer solchen Weise gestützt ist, daß sie von einer Innenfläche des Dreh­ zapfens (6) hervorsteht, und
eine Kraftrolle (8), die auf einer Innenflächenseite des Drehzapfens (6) angeordnet ist und zwischen der ersten und zweiten Scheibe (2, 4) in einer solchen Weise geklemmt ist, daß sie auf dem Umfang der Verschiebungswelle (7) über ein Radiallager gestützt wird, wobei die Umfangsfläche der Kraftrolle (8) eine bogenförmige konvexe Fläche hat, die mit den Kontaktflächen der ersten und zweiten Scheiben (2, 4) kontaktierbar sind,
wobei das Radiallager ein Radialnadelrollenlager (25a) mit einem Abstandhalter (53) und einer Mehrzahl von Nadeln (45a) ist,
wobei die Nadeln (45a) an beiden Endbereichen in Axialrichtung derselben ballig sind, und
wobei eine Balligkeitsgröße (δ₆₈) der Nadel (45a) 0,15 bis 0,65% des Außendurchmes­ sers des Mittelbereiches der Nadel in der Axialrichtung derselben in einer Position näher zu dem Mittelbereich der Nadel von einer Endfläche derselben um 5 bis 15% der Axiallänge der Nadel ist.

14. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verschiebungswelle (7) einen Stützwellenbereich (22) und einen Schwenk­ wellenbereich (23) einschließt, die parallel zueinander und exzentrisch zueinander an­ geordnet sind, und daß eine Exzentrizitätsgröße (L₇) der Verschiebungswelle (7), die ein Abstand zwischen dem Stützwellenbereich (22) und dem Schwenkwellenbereich (23) ist, innerhalb eines Bereiches von 5 mm bis 15 mm ist.

15. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kraftrollen (8) drehbar um den Umfang des Schwenkwellenbereiches über das Radialnadelrollenlager (25) gelagert ist, und daß ein Bereich der Außenumfangsflä­ che des Schwenkwellenbereiches (23), der mit den Wälzflächen der Nadeln (45) des Radialnadelrollenlagers (25) kontaktierbar ist, eine geglättete Oberfläche hat, die eine Oberflächenrauhheit von 0,2 µmRa oder weniger hat und durch Feinstziehschleifen ausgebildet ist.

16. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net,
daß die Kraftrollen drehbar um den Umfang des Schwenkwellenbereiches (23) über das Radialnadelrollenlager (25) gelagert sind,
daß die Verschiebungswellen (7) aus Stahl hergestellt sind,
daß die Außenumfangsfläche von zumindest dem Schwenkwellenbereich der Verschie­ bungswelle (7) mit einer Karbonitrierungsschicht ausgebildet ist, die 0,8 bis 1,5 Gew.-% Kohlenstoff und 0,05 bis 0,5 Gew.-% Stickstoff enthält, und
daß zumindest die Außenumfangsfläche nach dem Karbonitrierungsprozeß derselben abgeschreckt und angelassen ist.

17. Stufenlos verstellbares Toroidalgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß ein maximaler Durchmesser jeder der Scheiben (2, 4) 80 bis 200 mm ist, ein maximaler Durchmesser der Kraftrolle 58 bis 120 mm ist, ein Durchmesser des Stützwellenbereiches (22) 10 bis 40 mm ist, ein Durchmesser des Schwenkwellenberei­ ches (23) 10 bis 40 mm ist, ein Abstand in der Axialrichtung der Verschiebungswelle (7) zwischen einem Verbindungsbereich des Stützwellenbereich (22) und dem Schwenkwel­ lenbereich (23) und einer Zwischenposition des Radialnadelrollenlagers (25) 10 bis 40 mm ist, und daß das einzuleitende Drehmoment in das stufenlos verstellbare Toroidalge­ triebe 3 bis 70 kg.m ist.