Derartige Variatoranordnungen werden bei Toroid-Getrieben, aber beispielsweise auch bei CVT-Getrieben verwendet.

Toroid-Getriebe weisen wenigstens einen Variator mit zwei Vari- atorscheiben auf. Die Scheiben weisen einander zugewandte ring- förmige Traktionsflächen auf, die einen Toroidraum definieren.

Innerhalb des Toroidraumes sind Roller angeordnet, die mit den Variatorscheiben in Eingriff treten, um ein Drehmoment von einer Variatorscheibe auf die andere Variatorscheibe zu über- tragen. Derartige Toroid-Getriebe sind allgemein bekannt. Die Variatorscheiben sind mit der Welle im Stand der Technik in der Regel über Verzahnungen im Nabenbereich zur Drehmomentüber- tragung formschlüssig verbunden.

Durch die hohen axialen Anpresskräfte, insbesondere auch wäh- rend einer Verstellung der Roller, ergibt sich eine hohe Belas- tung der Variatorscheiben in der Nähe der Verzahnung. Dies kann zu Spannungsüberhöhungen führen und folglich ein Versagen ver- ursachen.

Ferner ist die Fertigung der Verzahnungen kostenträchtig, ins- besondere, da es sich bei dem Material der Variatorscheiben in der Regel um einen hochfesten Wälzlagerstahl handelt.

Um die hohen axialen Kräfte besser aufnehmen zu können, ist einer Variatorscheibe häufig eine Stützscheibe zugeordnet, die auf der der Traktionsfläche gegenüberliegenden Seite der Varia- torscheibe angeordnet wird. Durch die Stützscheibe ist es mög- lich, die Variatorscheibe weniger massiv und schwer auszufüh- ren. Hierdurch werden Kosten eingespart. Die Stützscheibe ist dabei in der Regel in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Welle verbunden. Dies kann über eine Verzahnung erfolgen. Die Stützscheibe kann aber auch einteilig mit der Welle ausgebildet sein.

Obgleich es auch bei der Verwendung einer Stützscheibe denkbar ist, die Variatorscheibe über eine Verzahnung im Nabenbereich mit der Welle zu verbinden, so ist es doch bevorzugt, die Dreh- momentübertragung von der Variatorscheibe auf die Welle über die Stützscheibe erfolgen zu lassen.

Dies kann generell durch Kraftschluss erfolgen. Denn die hohen axialen Anpresskräfte können bei geeigneter Ausführung von axialen Anlageflächen an der Stützscheibe einerseits und der Variatorscheibe andererseits zur Drehmomentmitnahme benutzt werden. Hierbei wird der Reibkoeffizient von Stahl/Stahl in dem Anlagebereich ausgenutzt.

Die Übertragung des Drehmomentes von der Variatorscheibe auf die Stützscheibe kann jedoch auch formschlüssig erfolgen. Hier- bei ist es generell denkbar, die Variatorscheibe formschlüssig im Nabenbereich der Stützscheibe anzubinden. Um die Umfangs- kräfte zu reduzieren, ist es jedoch günstiger, die Dreh- momentmitnahme im Bereich des Außenumfangs der Stützscheibe bzw. der Variatorscheibe zu realisieren.

Hierbei ist es zwar generell ebenfalls denkbar, in dem Umfangs- bereich eine Verzahnung vorzusehen. Als günstiger wird es je- doch erachtet, formschlüssige Elemente wie z. B. Kugeln in ent- sprechende radiale Ausnehmungen der Stützscheibe einerseits und der Variatorscheibe andererseits einzusetzen.

Diesen Ansätzen ist gemeinsam, dass es im Bereich der form- schlüssigen Verbindung von Variatorscheibe und Stützscheibe zu Spannungsüberhöhungen aufgrund von Kerbwirkung kommen kann.

Es ist demzufolge die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Variatoranordnung anzugeben, bei der eine formschlüssige Ver- bindung zwischen Variatorscheibe und Stützscheibe verbessert ist.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Variatoranordnung dadurch gelöst, dass die Variatorscheibe und die Stützscheibe zur drehfesten Verbindung zwischen der Variatorscheibe und der Welle jeweils wenigstens eine Ausnehmung aufweisen, die im Querschnitt jeweils annähernd konkav ausgebildet sind und ge- meinsam ein Formschlusselement aufnehmen, das im Querschnitt annähernd konvex linsenförmig ausgebildet ist.

Durch diese Maßnahme lässt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen der Variatorscheibe und der Stützscheibe realisieren, ohne dass es zu Kerbspannungsüberhöhungen im Bereich dieser Verbindung kommt. Bei den konkaven Ausnehmungen und dem konvex linsenförmigen Formschlusselement handelt es sich um kerbunemp- findliche Geometrien.

Ferner ist erfindungsgemäß keine Verzahnung zwischen Variator- scheibe und Stützscheibe notwendig. Hierdurch entfällt eine Abstimmung der Materialhärten und eine Nacharbeit im harten Zustand.

Ferner lassen sich die Geometrien der Variatorscheibe und der Stützscheibe einfach und kostengünstig fertigen.

Durch die verringerten Spannungsüberhöhungen kann insbesondere die Variatorscheibe weniger massiv ausgeführt werden, und die Variatoranordnung kann insgesamt in axialer Richtung kürzer bauen.

Die oben genannte Aufgabe wird demzufolge vollkommen gelöst.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Variatorscheibe oder die Stützscheibe einen ringförmigen Bund auf, der einen Gegenabschnitt der Stützscheibe bzw. der Variatorscheibe über- greift.

Bei dieser Ausführungsform lassen sich die hohen axialen An- presskräfte besonders günstig und materialschonend von einer Scheibe auf die andere übertragen.

Dies gilt insbesondere dann, wenn die Variatorscheibe den ring- förmigen Bund aufweist, der einen Gegenabschnitt der Stütz- scheibe übergreift. Von besonderem Vorteil ist es dabei dann bei einer Variatoranordnung für ein Toroid-Getriebe, wenn der ringförmige Bund etwa auf der Höhe des Toroidmittenkreises liegt.

Ferner ist es bei dieser Ausführungsform von besonderem Vorzug, wenn die Ausnehmung der Variatorscheibe am Innenumfang des ringförmigen Bundes und die Ausnehmung der Stützscheibe am Außenumfang des Gegenabschnittes ausgebildet ist.

Hierdurch lassen sich die Ausnehmungen an der Variatorscheibe bzw. der Stützscheibe besonders günstig realisieren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Form- schlusselement an wenigstens einer zur Variatorscheibe hin weisenden Kante abgerundet, und die zugeordnete Ausnehmung der Variatorscheibe ist entsprechend abgerundet.

Hierdurch können die im Übergangsbereich von Variatorscheibe auf Stützscheibe auftretenden Kerbspannungen noch weiter redu- ziert werden.

Es versteht sich, dass es von besonderem Vorzug ist, wenn die Ausnehmungen und Formschlusselemente im Bereich des Außen- umfanges der Stützscheibe bzw. der Variatorscheibe angeordnet sind. Hierdurch können Spannungen der Variatorscheibe im Naben- bereich verringert werden, so dass sich die Bauteildicke redu- zieren lässt. Insgesamt ergibt sich ein verringertes Gewicht und eine Verringerung des Trägheitsmomentes.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nach- stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge- stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher er- läutert. Es zeigen : Fig. 1 eine schematiche Querschnittsansicht durch eine Aus- führungsform einer erfindungsgemäßen Variatoranord- nung ; Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von Fig.

1 ; und Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ge- staltung eines Formschlusselementes für die Variator- anordnung der Fig. 1 und 2 in perspektivischer Form.

In den Fig. 1 und 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Variatoranordnung generell mit 10 bezeichnet.

Die Variatoranordnung 10 ist an einer Welle 12 gelagert. Die Welle 12 ist in der dargestellten Ausführungsform eine An- triebs-oder Abtriebswelle eines Toroid-Getriebes. Die erfin- dungsgemäße Variatoranordnung lässt sich jedoch in gleichem Maße auch auf CVT-Getriebe oder andere Getriebe anwenden.

Die Variatoranordnung 10 weist eine konzentrisch zu der Welle 12 angeordnete Variatorscheibe 14 und eine ebenfalls konzen- trisch hierzu angeordnete Stützscheibe 16 auf.

Die Stützscheibe 16 ist mit der Welle 12 über ein Zahnwellen- profil 18 in ihrem Nabenbereich formschlüssig verbunden.

Die Variatorscheibe 14 und die Stützscheibe 16 liegen in axia- ler Richtung aneinander an. Dabei berühren sich eine stirnsei- tige, quer zur Axialrichtung ausgerichtete Anlagefläche 20 der Variatorscheibe 14 und eine entsprechende Anlagefläche 22 der Stützscheibe 16. Die Stützscheibe 16 weist im Nabenbereich eine zur Variator- scheibe 14 hin vorstehende Schulter 24 auf. Die Schulter 24 dient zur Aufnahme der Innenverzahnung und zur Zentrierung auf der Welle 12. Die Stützscheibe 16 kann jedoch auch ohne Schul- ter im Nabenbereich ausgebildet sein.

Die Abmessungen des Innenumfanges 26 der Variatorscheibe 14 und des Außenumfanges der Schulter 24 sind dabei so gewählt, dass über diesen Anlagebereich im Wesentlichen keine Kraft-oder Drehmomentübertragung erfolgt. Insbesondere liegt der Innen- umfang 26 nicht an dem Außenumfang der Schulter 24 an.

Auf der der Stützscheibe 16 abgewandten Stirnseite weist die Variatorscheibe 14 eine ringförmige, um die Welle 12 herum laufende Traktionsfläche 28 auf. Die Traktionsfläche 28 ist dabei so geformt, dass sie mit einer entsprechenden Traktions- fläche 28 einer zugeordneten Variatorscheibe (nicht darge- stellt) einen Toroidraum formt.

Etwa auf der Höhe des Toroidmittenkreises weist die Variator- scheibe 14 einen zur Stützscheibe 16 hin ausgerichteten Bund 30 auf. Der Bund 30 übergreift den Außendurchmesser der Stütz- scheibe 16, genauer gesagt einen (in Fig. 1 dargestellten) Gegenabschnitt 31 im Bereich des Außenumfanges der Stützscheibe 16.

Von dem Bund 30 verläuft die rückenseitige Kontur der Variator- scheibe 14 in Anpassung an die Toroidgeometrie, wie es bei 32 gezeigt ist. Die Rückenseite erstreckt sich bis zum Außenumfang 34 der Variatorscheibe 14.

Der Innenumfang 36 des Bundes 30 liegt auf dem Außenumfang 37 des Gegenabschnittes 31 umfänglich eng an, um zusätzliche Span- nungsspitzen in der Variatorscheibe abzufangen. Die Variator- scheibe 14 wird folglich durch den Außenumfang 37 des Gegen- abschnittes 31 der Stützscheibe 16 zentriert.

Die einander entsprechenden Radien des Außenumfanges 37 der Stützscheibe 16 und des Innenumfanges 36 des Bundes 30 der Variatorscheibe 14 sind in Fig. 1 bei 40 dargestellt.

Der Gegenabschnitt 31 der Stützscheibe 16 weist über seinen Umfang verteilt eine Mehrzahl von im Querschnitt konkaven Ausnehmungen 42 auf, von denen in Fig. 1 und 2 jeweils nur eine aus Übersichtlichkeitsgründen dargestellt ist.

Der Radius 43 der konkaven Ausnehmung 42 ist kleiner als der Radius 40. Die Radien 43,40 können jedoch auch etwa gleich groß sein. Ferner ist es generell auch denkbar, dass der Radius 43 größer ist als der Radius 40.

In entsprechender Weise weist die Variatorscheibe 14 am Innen- umfang 36 ihres Bundes 30 im Querschnitt konkave Ausnehmungen 44 auf, von denen wiederum in den Fig. 1 und 2 nur eine darge- stellt ist.

Die Ausnehmungen 42,44 sind in Umfangsrichtung etwa gleich lang. Der Radius 45 der konkaven Ausnehmung 44 am Innenumfang 36 des Bundes 30 ist dabei zumindest etwas größer als der Radi- us 40.

Die Ausnehmungen 42,44 bilden gemeinsam eine Gesamtausnehmung, in die ein im Querschnitt konvex linsenförmiges Formschluss- element 50 eingesetzt ist.

Das Formschlusselement 50 stützt sich in axialer Richtung an der Anlagefläche 20 der Variatorscheibe 14 ab. An der Stütz- scheibe 16 ist ein in radialer Richtung vorstehender Kragen (in Fig. 2 nicht näher bezeichnet) vorgesehen. Das Formschluss- element 50 ist in axialer Richtung an diesem Kragen gegen Her- ausfallen gesichert. Das Formschlusselement 50 ist in axialer Richtung etwas schmäler als die Ausnehmung 42, um eine axiale Kraft auf den Kragen zu vermeiden.

Die Radien der konkaven Geometrie des Formschlusselementes 50 entsprechen dabei den Radien 43,45 der Ausnehmungen 42 bzw.

44.

Wie es insbesondere in Fig. 3 zu sehen ist, weist das Form- schlusselement 50 eine erste Stirnseite 52 auf, die dem Kragen der Stützscheibe 16 gegenüberliegt. Die erste Stirnseite 52 ist im Wesentlichen eben ausgebildet. Hierdurch weist das Form- schlusselement 50 im Bereich der Stirnseite 52 zwei bogenförmi- ge (nicht näher bezeichnete) Kanten auf.

Die gegenüberliegende Stirnseite 54 des Formschlusselementes 50 ist lediglich in ihrem unteren Bereich eben ausgebildet. Demzu- folge weist das Formschlusselement 50 im Bereich der Stirnseite 54 eine bogenförmige Kante auf, deren Verlauf durch den Radius 43 definiert ist.

Die entsprechende obere Kante ist hingegen abgerundet, wie es in Fig. 3 und Fig. 2 bei 56 angedeutet ist.

Auf die Traktionsfläche 28 der Variatorscheibe 14 einwirkende axiale Kräfte, wie sie in Fig. 2 bei F gezeigt sind, werden über die Anlageflächen 20,22 sowie über den Bund 30 und den Gegenabschnitt 31 in die Stützscheibe 16 eingeleitet. Die Stützscheibe 16 stützt sich in axialer Richtung an einem Absatz der Welle 12 ab. Durch die kerbunempfindliche Geometrie der konvex linsenförmigen Formschlusselemente 50 kommt es bei die- ser Kraftübertragung nicht zu lokalen Spannungsüberhöhungen, auch nicht im Bereich der Formschlusselemente 50.

Zur Drehmomentübertragung von der Variatorscheibe 14 auf die Stützscheibe 16 (oder umgekehrt) dienen die Formschlusselemente 50. Bei dieser Belastung in Umfangsrichtung führt die kerb- unempfindliche Geometrie der konvex linsenförmigen Formschluss- elemente 50 nicht zu lokalen Spannungsüberhöhungen.

Ferner kann der Formschluss zwischen der Variatorscheibe 14 und der Stützscheibe 16 relativ großflächig erfolgen, wobei die Ausnehmungen 42,44 nur wenig Materialabtrag erfordern und demzufolge nur zu einer geringen Schwächung der jeweiligen Elemente führen. Hinzu kommt, dass die Ausnehmungen 42,44 im Wesentlichen vollständig wieder durch das Formschlusselement 50 ausgefüllt werden, so dass tatsächlich nahezu keine Material- schwächung vorhanden ist, aber eine Bewegung der einzelnen Teile möglich ist. Durch die formschlüssige Drehmomentübertragung im Umfangs- bereich der Stützscheibe 16 verringern sich Spannungen der Variatorscheibe 14 im Nabenbereich. Hierdurch kann die Varia- torscheibe 14 mit geringerer Dicke ausgeführt werden. Es ergibt sich ein verringertes Gewicht und ein verringertes Trägheits- moment.

Durch die radiale Abstützung des Bundes 30 etwa auf der Höhe des Torusmittenkreises auf der Stützscheibe 16 kann ein ähnli- ches Spannungsniveau wie bei einer Vollscheibe erreicht werden.

Durch die Zweiteiligkeit kann die Gesamtscheibe 14,16 insge- samt kostengünstiger hergestellt werden, wobei für die Varia- torscheibe 14 ein teures Material, für die Stützscheibe 16 jedoch ein kostengünstiges Material gewählt wird.