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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein stufenloses Toroidgetriebe und eine stufenlose Getriebevorrichtung zur Verwendung in einem Kraftübertragungssystem eines Fahrzeugs.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Herkömmlicherweise wird in einem Kraftübertragungssystem eines Fahrzeugs ein stufenloses Toroidgetriebe eines Doppelhohlraumtyps verwendet. Das stufenlose Toroidgetriebe eines Doppelhohlraumtyps, welches beispielsweise in
JP-A-2000-9196 oder in dem
Japanischen Patent Nr. 2629786 offenbart ist, umfasst ein Paar von Eingangsscheiben, ein Paar von Ausgangsscheiben, eine Vielzahl von Kraftrollen, eine Druckvorrichtung und ein Ausgangszahnrad. Das Paar von Eingangsscheiben ist derart angeordnet, dass die Eingangsscheiben in der Axialrichtung einer Eingangswelle sich in Abstand zueinander befinden. Das Paar von Ausgangsscheiben ist zwischen den beiden Eingangsscheiben angeordnet, und die Ausgangsscheiben liegen deren dazugehörigen Eingangsscheiben gegenüber. Die Vielzahl von Kraftrollen sind zwischen den einander gegenüberliegenden Eingangs- und Ausgangsscheiben angeordnet. Eine Druckvorrichtung drückt die Eingangsscheibe hin zur Ausgangsscheibe. Das Ausgangszahnrad dreht sich einstückig mit den Ausgangsscheiben.
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Ferner wurde eine stufenlose Getriebevorrichtung entwickelt, welche eine Kombination aus einem stufenlosen Toroidgetriebe, das einen Lastnocken verwendet, und einer Planetengetriebevorrichtung ist. Beispielsweise ist eine stufenlose Getriebevorrichtung bekannt, bei welcher ein stufenloses Toroidgetriebe und eine Planetengetriebevorrichtung im Wesentlichen konzentrisch mit einer Motorwelle angeordnet sind, und bei welcher ein Kraftumlauf zwischen der Eingangswelle und dem Ausgangszahnrad des stufenlosen Toroidgetriebes erfolgt. Ferner umfasst die Planetengetriebevorrichtung eine Kupplung, welche in der Lage ist, zwischen einem Niedergeschwindigkeitsmodus, einem Hochgeschwindigkeitsmodus und einem Rückwärtsmodus umzuschalten. Bei diesem Typ einer stufenlosen Getriebevorrichtung, welcher beispielsweise in
DE 198 21 417 A1 dargestellt ist, ist zur Verhinderung eines übermäßigen Ansteigens einer Druckkraft durch den Lastnocken eine Hohlwelle auf der Außenumfangsseite der Eingangswelle derart angeordnet, dass diese konzentrisch mit der Eingangswelle ist, und eine erste und eine zweite Eingangsscheibe sind durch die Hohlwelle miteinander verbunden, wodurch ein von der Eingangswelle übertragenes Drehmoment auf das Paar von Eingangsscheiben verteilt werden kann.
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Bei einem stufenlosen Toroidgetriebe ist es wichtig, eine ausreichende Menge eines Schmieröls den Abschnitten des stufenlosen Toroidgetriebes, welche zu schmieren sind, wie etwa Lagern und Kugelkeilen, zuzuführen. Beispielsweise ist, wie in
JP-A-2000-9196 offenbart, zum Schmieren von Lager bzw. Kugelkeilen zum Lager von Scheiben bzw. Zahnrädern ein Ölkanal im Innern einer Eingangswelle ausgebildet, und ein Loch, welches in Verbindung mit dem Ölkanal ist, öffnet sich in der Nähe der Lager bzw. Kugelkeile. Ein ähnliches Toroidgetriebe ist in der
EP 0 394 944 B1 offenbart.
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Jedoch schränkt das oben beschriebene stufenlose Toroidgetriebe, welches derart aufgebaut ist, dass die Eingangswelle die Hohlwelle durchdringt, den Außendurchmesser des Durchdringungsabschnitts der Eingangswelle, wo die Eingangswelle die Hohlwelle durchdringt, ein. Um den Raum zwischen Eingangswelle und Hohlwelle mit Öl zu versorgen, ist die Ölbohrung im „Durchdringungsabschnitt” der Eingangswelle ausgebildet. Daher entsteht das Problem, dass, wenn eine Ölbohrung in der Eingangswelle ausgebildet ist, eine übermäßige Spannung im Umfang der Ölbohrung auftritt. Um den Wert der Spannung zu senken, ist es wirksam, die Abmessungen der Teile des stufenlosen Toroidgetriebes zu vergrößern. Jedoch entsteht dadurch ein weiteres Problem, welches darin besteht, dass die Gesamtabmessungen des stufenlosen Toroidgetriebes größer werden und somit auch dessen Gewicht zunimmt.
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Insbesondere eine Zugbeanspruchung von dem Lastnocken und eine Torsionsbeanspruchung infolge des Motordrehmoments werden gleichzeitig auf die Eingangswelle aufgebracht. Ferner wird, da sich Spannungen in der Nähe der Ölbohrung konzentrieren, eine übermäßige Spannung erzeugt. Insbesondere in dem Abschnitt, wo die Eingangswelle die Hohlwelle durchdringt, ist der Aussendurchmesser der Eingangswelle gemäß dem Innendurchmesser der Hohlwelle begrenzt, so dass der Wellendurchmesser davon verringert ist, wodurch der Wert der Beanspruchung ansteigt. Dies macht es schwieriger, eine Ölbohrung in der Eingangwelle auszubilden. Selbst dann, wenn die Härte des Umfangs der Ölbohrung durch eine Wärmebehandlung erhöht wurde, konnte keine Erhöhung der Festigkeit der Ölbohrung in ausreichendem Maße infolge des Vorhandenseins einer durch eine Wärmebehandlung hervorgerufenen abnormalen Schicht erreicht werden.
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Ferner ist, wie in dem
japanischen Patent Nr. 2629786 offenbart, eine Struktur vorgeschlagen, bei welcher ein Zwischenraum zwischen der Eingangswelle und der Hohlwelle als Schmierölkanal verwendet wird. Jedoch ist bei dieser Struktur von der Gesamtlänge der Eingangswelle die Ölbohrung in dem Abschnitt (dem Abschnitt, wo der Wellendurchmesser klein ist) der Eingangswelle ausgebildet, welcher die Hohlwelle durchdringt; daher ist es möglich, dass die Eingangswelle durch eine übermäßige Spannungskonzentration beschädigt wird.
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Aus der
DE 198 36 558 A1 geht ein stufenlos verstellbares Toroidgetriebesystem hervor, das mit einem Planetengetriebe gekoppelt ist. Zur Schmierung des Getriebesystems werden dort jedoch keine Angaben gemacht. Ein weiteres Toroidgetriebesystem ist ferner in der
US 2,112,763 beschrieben.
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Die gattungsgemäße
WO 1999 005433 A1 betrifft ein stufenloses Reibradgetriebe, wobei insbesondere am Getriebegehäuse ein Halterahmen lösbar befestigt ist. Dabei ist es fraglich, ob die konstruktiven Merkmale der Eingangswelle eine hohe mechanische Beanspruchung zulassen.
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Die
DE 198 21 417 A1 bezieht sich auf ein Reibradgetriebe, das eine Eingangswelle aufweist, die mit einem Anfahrelement verbunden ist. Durch ein Verstellen der Reibräder lässt sich das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsgeschwindigkeit kontinuierlich, das heißt stufenlos, einstellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung zielt ab auf eine Beseitigung der oben beschriebenen Nachteile, welche bei herkömmlichen stufenlosen Toroidgetrieben festgestellt wurden. Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein stufenloses Toroidgetriebe zu schaffen, welches ein hervorragendes Schmierverhalten aufweist, ohne dass die Festigkeit der Eingangswelle verringert wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein stufenloses Toroidgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine stufenlose Getriebevorrichtung mit den Merkmalen eines der Ansprüche 6 oder 13. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß ein stufenloses Toroidgetriebe vorgesehen, welches umfasst: eine Eingangswelle, welche Kraft von einem Motor überträgt, ein Paar von Eingangsscheiben, welche derart angeordnet sind, dass sie sich in einer Axialrichtung der Eingangswelle in Abstand zueinander befinden; ein Paar von Ausgangsscheiben, welche zwischen dem Paar von Eingangsscheiben derart angeordnet sind, dass sie den jeweiligen Eingangsscheiben gegenüberliegen; eine Druckvorrichtung, welche die Eingangsscheibe hin zur Ausgangsscheibe drückt; und eine Hohlwelle, welche um einen Außenumfang der Eingangswelle konzentrisch mit der Eingangswelle angeordnet ist und das Paar von Eingangsscheiben miteinander verbindet. Die Eingangswelle definiert eine Ölbohrung, ausgebildet in einem Nichtdurchdringungsabschnitt der Eingangswelle, wo die Eingangswelle die Hohlwelle nicht durchdringt, und offen auf einer Außenumfangsfläche des Nichtdurchdringungsabschnitts. Ein Ölkanal ist ausgebildet zwischen einer Innenumfangsfläche der Hohlwelle und einer Außenumfangsfläche eines Durchdringungsabschnitts der Eingangswelle, wo die Eingangswelle die Hohlwelle durchdringt.
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Ferner ist erfindungsgemäß eine stufenlose Getriebevorrichtung vorgesehen, welche eine Kombination aus einem stufenlosen Toroidgetriebe und einer Planetengetriebevorrichtung umfasst, wobei das stufenlose Toroidgetriebe umfasst: eine Eingangswelle, welche Kraft von einem Motor überträgt, ein Paar von Eingangsscheiben, welche derart angeordnet sind, dass sie sich in einer Axialrichtung der Eingangswelle in Abstand zueinander befinden; ein Paar von Ausgangsscheiben, welche zwischen dem Paar von Eingangsscheiben derart angeordnet sind, dass sie den jeweiligen Eingangsscheiben gegenüberliegen; eine Druckvorrichtung, welche die Eingangsscheibe hin zur Ausgangsscheibe drückt; und eine Hohlwelle, welche um einen Außenumfang der Eingangswelle konzentrisch mit der Eingangswelle angeordnet ist und das Paar von Eingangsscheiben miteinander verbindet. Die Eingangswelle definiert eine Ölbohrung, ausgebildet in einem Nichtdurchdringungsabschnitt der Eingangswelle, wo die Eingangswelle die Hohlwelle nicht durchdringt, und offen auf einer Außenumfangsfläche des Nichtdurchdringungsabschnitts. Ein Ölkanal ist ausgebildet zwischen einer Innenumfangsfläche der Hohlwelle und einer Außenumfangsfläche eines Durchdringungsabschnitts der Eingangswelle, wo die Eingangswelle die Hohlwelle durchdringt. Ferner umfasst die Planetengetriebevorrichtung: einen ersten Drehkörper, welcher durch die Eingangswelle drehbar ist; einen zweiten Drehkörper, welcher durch die Außenscheibe drehbar ist; und eine Kupplung, welche die Drehbewegungen des ersten und des zweiten Drehkörpers zwischen einem vorwärtsseitigen Hochgeschwindigkeitsmodus, einem vorwärtsseitigen Niedergeschwindigkeitsmodus und einem Rückwärtsmodus umschaltet, um diese auf die Ausgangswelle zu übertragen.
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Ferner ist erfindungsgemäß eine stufenlose Getriebevorrichtung vorgesehen, welche eine Kombination aus einem stufenlosen Toroidgetriebe und einer Planetengetriebevorrichtung umfasst, wobei das stufenlose Toroidgetriebe umfasst: eine Eingangswelle, welche Kraft von einem Motor überträgt, eine Ausgangswelle, welche parallel zur Eingangswelle angeordnet ist, ein Paar von Eingangsscheiben, welche derart angeordnet sind, dass sie sich in einer Axialrichtung der Eingangswelle in Abstand zueinander befinden; ein Paar von Ausgangsscheiben, welche zwischen dem Paar von Eingangsscheiben derart angeordnet sind, dass sie den jeweiligen Eingangsscheiben gegenüberliegen; eine Druckvorrichtung, welche die Eingangsscheibe hin zur Ausgangsscheibe drückt; und eine Hohlwelle, welche um einen Außenumfang der Eingangswelle konzentrisch mit der Eingangswelle angeordnet ist und das Paar von Eingangsscheiben miteinander verbindet. Die Eingangswelle definiert eine Ölbohrung, ausgebildet in einem Nichtdurchdringungsabschnitt der Eingangswelle, wo die Eingangswelle die Hohlwelle nicht durchdringt, und offen auf einer Außenumfangsfläche des Nichtdurchdringungsabschnitts. Ein Ölkanal ist ausgebildet zwischen einer Innenumfangsfläche der Hohlwelle und einer Außenumfangsfläche eines Durchdringungsabschnitts der Eingangswelle, wo die Eingangswelle die Hohlwelle durchdringt. Ferner umfasst die Planetengetriebevorrichtung: ein Verbindungselement, welches einstückig mit der Eingangswelle drehbar ist; einen ersten Drehkörper, welcher einstückig mit dem Verbindungselement drehbar ist; einen zweiten Drehkörper, welcher durch die Außenscheibe drehbar ist; und eine Kupplung, welche die Drehbewegungen des ersten und des zweiten Drehkörpers zwischen einem vorwärtsseitigen Hochgeschwindigkeitsmodus, einem vorwärtsseitigen Niedergeschwindigkeitsmodus und einem Rückwärtsmodus umschaltet, um diese auf die Ausgangswelle zu übertragen.
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Erfindungsgemäß ist in der Eingangswelle, auf welche eine Zugbelastung und eine Torsionsbelastung aufgebracht wird, keine Ölbohrung in dem Durchdringungsabschnitt davon ausgebildet, wo die Eingangswelle die Hohlwelle durchdringt, sondern es ist eine Ölbohrung in dem Nichtdurchdringungsabschnitt davon ausgebildet, wo die Eingangswelle die Hohlwelle nicht durchdringt. Daher kann eine Spannung in dem Umfang der Ölbohrung verringert werden. Ferner kann aufgrund der Tatsache, dass der Wellendurchmesser des Ölbohrungsausbildungsabschnitts (das heißt, des Abschnitts der Eingangswelle, wo die Eingangswelle die Hohlwelle nicht durchdringt) derart festgelegt werden kann, dass dieser größer ist als der Durchmesser des Abschnitts der Eingangswelle, wo die Eingangwelle die Hohlwelle durchdringt, selbst in einem Fall, in welchem die Ölbohrung in dem Ölbohrungsausbohrungsabschnitt der Eingangswelle ausgebildet ist, die Befürchtung ausgeräumt werden, dass eine übermäßige Spannungskonzentration auftritt. Hingegen wird im Falle der Hohlwelle eine Zugbelastung kaum auf die Hohlwelle aufgebracht, sondern die Hohlwelle muss lediglich ein Drehmoment übertragen; ferner ist das über die Hohlwelle zu übertragende Drehmoment höchstens halb so groß wie das Motordrehmoment. Daher existiert selbst dann, wenn eine Ölflussbohrung in der Hohlwelle ausgebildet ist, keine Möglichkeit der Erzeugung einer übermäßigen Spannung.
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Erfindungsgemäß kann eine Vertiefung in der Außenumfangsfläche der Eingangswelle ausgebildet sein, um dadurch den Fluß des Schmieröls zu erleichtern. Diese Vertiefung kann eine lineare Vertiefung sein, welche längs der Axialrichtung der Eingangswelle verläuft, oder eine spiralförmige Vertiefung sein, oder sie kann aus einer Vielzahl von Vertiefungen bestehen.
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Vorzugsweise kann eine spiralförmige Vertiefung verwendet werden, welche eine Spirale zieht, die unter Berücksichtigung der Richtung des auf die Eingangswelle aufgebrachten Torsionsmoments in der entgegengesetzten Richtung zur Drehrichtung der Eingangswelle ausgehend von dem drehmomenteingangsseitigen Endabschnitt der Eingangswelle hin zum drehmomentübertragungsseitigen Endabschnitt der Eingangswelle verläuft. Das heißt, durch Ausbilden der spiralförmigen Vertiefung in der Richtung, in welcher die Zugbeanspruchung wirkt, kann die Festigkeit der Eingangswelle weiter verbessert werden. Ferner kann die Vertiefung auch auf eine derartige stufenlose Getriebevorrichtung, wie in dem
japanischen Patent Nr. 2629786 offenbart, angewandt werden, bei welcher das von der Motorwelle übertragene Drehmoment lediglich auf ein stufenloses Toroidgetriebe übertragen wird. Ferner kann die Erfindung auch auf eine stufenlose Getriebevorrichtung eines sogenannten Verzahnt-Neutral-Typs angewandt werden, welcher aus einer Kombination aus einem stufenlosen Toroidgetriebe und einer Planetengetriebevorrichtung aufgebaut ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist eine Querschnittsansicht eines stufenlosen Toroidgetriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, längs der Axialrichtung davon;
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2 ist eine schematische Ansicht einer stufenlosen Getriebevorrichtung mit dem in 1 dargestellten stufenlosen Toroidgetriebe;
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3 ist eine Seitenansicht einer in dem in 1 dargestellten stufenlosen Toroidgetriebe verwendeten Eingangswelle;
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4 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnitts eines stufenlosen Toroidgetriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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5 ist eine schematische Ansicht einer stufenlosen Getriebevorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachfolgend wird eine stufenlose Getriebevorrichtung beschrieben, welche ein stufenloses Halbtoroidgetriebe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält, wobei eine Bezugnahme auf 1 bis 3 erfolgt. Eine in 2 dargestellte stufenlose Getriebevorrichtung 1 ist aufgebaut aus einer Kombination aus einem stufenlosen Halbtoroidgetriebe 2 eines Doppelhohlraumtyps und einer Planetengetriebevorrichtung 3.
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Zuerst wird das stufenlose Halbtoroidgetriebe 2 eines Doppelhohlraumtyps beschrieben. Das stufenlose Halbtoroidgetriebe 2, dargestellt in 1, umfasst eine erste Eingangsscheibe 12a und eine erste Ausgangsscheibe 13a, welche einen ersten Hohlraum 11 bilden, und eine zweite Eingangsscheibe 12b und eine zweite Ausgangsscheibe 13b, welche einen zweiten Hohlraum 14 bilden. Zwischen den ersten Eingangs- und Ausgangsscheiben 12a und 13a sind ein Paar von Kraftrollen 15 angeordnet. Die Außenumfangsflächen der Kraftrollen 15 werden mit den Reibflächen der ersten Eingangs- und Ausgangsscheiben 12a und 13a zusammengedrückt.
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In ähnlicher Weise sind ein Paar von Kraftrollen 15 zwischen den zweiten Eingangs- und Ausgangsscheiben 12b und 13b angeordnet. Die Außenumfangsflächen der Kraftrollen 15 werden mit den Reibflächen der zweiten Eingangs- und Ausgangsscheiben 12b und 13b zusammengedrückt. Die Kraftrollen 15 sind drehbar an deren dazugehörigen Tragzapfen 17 durch Kraftrollenlager 16 angebracht. Die Tragzapfen 17 können jeweils um deren dazugehörige Tragzapfenwellen 18 geschwenkt werden.
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Dieses stufenlose Toroidgetriebe 2 umfasst eine Eingangswelle (CVT-Welle) 20, welche die Mittenabschnitte der jeweiligen Scheiben 12a, 12b, 13a und 13b durchdringt, und eine Hohlwelle 21, welche auf der Außenumfangsseite der Eingangswelle 20 derart angeordnet ist, dass sie konzentrisch mit der Eingangswelle 20 ist. Zwischen der Außenumfangsfläche der Eingangswelle 20 und der Innenumfangsfläche der Hohlwelle 21 ist ein Ölkanal 72 ausgebildet, welcher unten beschrieben wird.
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Auf einer Endseite der Eingangswelle 20, das heißt, auf dem Endabschnitt 20a davon, wo ein Drehmoment aufgebracht wird, ist ein Antriebselement 26 angeordnet, welches durch einen (in 2 dargestellten) Motor 25 in Drehrichtung angetrieben werden kann. Das Antriebselement 26 ist an der Eingangswelle 20 durch eine Mutter 27 befestigt. Zwischen der Eingangswelle 20 und dem Motor 25 ist eine Kupplungsvorrichtung 28, wie etwa ein Drehmomentwandler oder eine elektromagnetische Kupplung, angeordnet. Auf der anderen Endseite der Eingangswelle 20, das heißt, auf dem Endabschnitt 20b davon, wo das Drehmoment übertragen wird, sind ein Flanschabschnitt 30, eine kegelartige Tellerfeder 31 und ein Kugelkeil 32 angeordnet.
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Auf dem Endabschnitt 20b der Eingangswelle 20 ist eine Nockenscheibe 34 einer Lastnockenvorrichtung 33 angeordnet, welche als erfindungsgemäße Druckvorrichtung dient. Diese Nockenscheibe 34 ist auf der Eingangswelle 20 derart gelagert, dass sie bezüglich der Eingangswelle 20 in der Axialrichtung der Eingangswelle 20 bewegt werden kann und ferner verhindert wird, dass sie sich bezüglich der Eingangswelle 20 durch den Kugelkeil dreht. Daher kann die Nockenscheibe 34 einheitlich (d. h. einstückig) mit der Eingangswelle 20 gedreht werden.
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Die erste Eingangsscheibe 12a ist derart angeordnet, dass sie bezüglich der Eingangswelle 20 um die Achse der Eingangswelle durch ein Lager 40 gedreht werden kann. Ferner ist die Eingangsscheibe 12a mit einem Endabschnitt der Hohlwelle 21 durch einen Keilnutabschnitt verbunden. Daher kann die erste Eingangsscheibe 12a einstückig mit der Hohlwelle 21 gedreht werden.
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Die zweite Eingangsscheibe 12b ist auf dem anderen Endabschnitt der Hohlwelle 21 derart angeordnet, dass sie bezüglich der Hohlwelle 21 in der Axialrichtung der Hohlwelle 21 bewegt werden kann, jedoch durch einen Kugelkeil 42 verhindert wird, dass sie sich bezüglich der Hohlwelle 21 dreht. Ferner ist die Eingangsscheibe 12b derart gelagert, dass sie bezüglich des Antriebselements 26 durch ein Lager 43 gedreht werden kann.
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Die Ausgangsscheiben 13a, 13b sind jeweils zwischen den Eingangsscheiben 12a, 12b angeordnet. Und die Ausgangsscheiben 13a, 13b sind jeweils durch deren dazugehörige Lager 45, 46 derart gelagert, dass sie bezüglich der Hohlwelle 21 gedreht werden können. Die erste Ausgangsscheibe 13a ist gegenüber der ersten Eingangsscheibe 12a angeordnet, während die zweite Ausgangsscheibe 13b gegenüber der zweiten Eingangsscheibe 12b angeordnet ist. Die Ausgangsscheiben 13a, 13b sind durch ein Verbindungselement 47 miteinander verbunden und können synchron miteinander gedreht werden. Das Verbindungselement 47 ist auf einem Abschnitt 49 eines Getriebegehäuses durch Lager 48 gelagert. Daher können die Ausgangsscheiben 13a, 13b und das Verbindungselement 47 um die Hohlwelle 21 gedreht werden.
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Ein Ausgangszahnrad 51 ist auf dem Verbindungselement 47 angeordnet. Ein erstes Relaiszahnrad 52 befindet sich in Eingriff mit dem Ausgangszahnrad 51. Das erste Relaiszahnrad 52 ist auf einem Endabschnitt einer Relaiswelle (im Folgenden: Übertragungswelle 53) (dargestellt in 2) angebracht, welche parallel zur Eingangswelle 20 verläuft. Die Übertragungswelle 53 ist derart aufgebaut, dass sie lediglich in einer Richtung durch eine Freilaufkupplung 54 gedreht werden kann. Auf dem anderen Endabschnitt der Übertragungswelle 53 ist ein zweites Relaiszahnrad 55 angeordnet.
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Die Lastnockenvorrichtung 33 umfasst die Nockenscheibe 34 und eine Rolle 60. Nockenflächen 61, 62 sind jeweils auf einander gegenüberliegenden Abschnitten der Nockenscheibe 34 und der Eingangsscheibe 12a ausgebildet, während die Rolle 60 durch die Nockenflächen 61, 62 und zwischen diesen gehalten wird. Wenn die Eingangswelle 20 sich dreht, während die Rolle 60 durch die Nockenflächen 61, 62 und zwischen diesen gehalten wird, so dreht sich die Nockenscheibe 34, so dass die erste Eingangsscheibe 12a hin zur ersten Ausgangsscheibe 13a gedrückt wird und ferner die erste Eingangsscheibe 12a sich einstückig mit der Nockenscheibe 34 dreht.
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Ferner wird aufgrund der Tatsache, dass eine durch die Nockenscheibe 34 aufgenommene Reaktionskraft über die Eingangswelle 20 und das Antriebselement 26 auf die zweite Eingangsscheibe 12b übertragen wird, die zweite Eingangsscheibe 12b hin zur zweiten Ausgangsscheibe 13b gedrückt. Daher wird die Eingangswelle 20 nicht nur einer dem Drehmoment des Motors 25 entsprechenden Torsionsbelastung ausgesetzt, sondern auch einer Zugbeanspruchung, welche einem derartigen Drehmoment entspricht. Ein Eingriffsabschnitt 34a ist auf der entgegengesetzten Seite der Nockenfläche 61 der Nockenscheibe 34 ausgebildet, während ein Verbindungselement 63 (dargestellt in 2) in Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt 34a der Nockenscheibe 34 ist. Das Verbindungselement 63 kann einstückig mit der Nockenscheibe 34 gedreht werden.
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Bei dem derart aufgebauten stufenlosen Toroidgetriebe 2 eines Doppelhohlraumtyps dreht ein Teil des Drehmoments des Motors 25, übertragen von der Eingangswelle 20 auf die Nockenscheibe 34, die erste Ausgangsscheibe 13a über die erste Eingangsscheibe 12a und Kraftrollen 15, während das übrige Drehmoment über die Hohlwelle 21 auf die zweite Eingangsscheibe 12b aufgebracht wird, um dadurch die zweite Ausgangsscheibe 13b über die Kraftrollen 15 zu drehen.
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Die Drehungen der Ausgangsscheiben 13a, 13b werden über das Ausgangszahnrad 51 und das Relaiszahnrad 52 auf die Übertragungswelle 53 übertragen. Ferner kann durch Ändern des Neigungswinkels der Kraftrollen 15 zwischen den ersten Eingangs- und Ausgangsscheiben 12a, 13a und des Neigungswinkels der Kraftrollen 15 zwischen den zweiten Eingangs- und Ausgangsscheiben 12b, 13b in Synchronität miteinander das Übersetzungsverhältnis der Ausgangsscheiben 13a, 13b zu den Eingangsscheiben 12a, 12b geändert werden.
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Wie in 1 dargestellt, sind von der Gesamtlänge der Eingangswelle 20 in dem Abschnitt davon, wo die Eingangswelle 20 die Hohlwelle 21 nicht durchdringt (in dem Nichtdurchdringungsabschnitt 20c) eine Schmieröleinführbohrung 70 und Ölbohrungen 71, 71' ausgebildet, welche in der Durchmesserrichtung der Eingangswelle 20 verlaufen. Die Ölbohrungen 71, 71' sind in Verbindung mit der Schmieröleinführbohrung 70 und sind auf der Außenumfangsfläche des Nichtdurchdringungsabschnitts 20c offen. Zwischen der Innenumfangsfläche der Hohlwelle 21 und der Außenumfangsfläche des Abschnitts (Durchdringungsabschnitt 20d) der Gesamtlänge der Eingangswelle 20, welcher die Hohlwelle 21 durchdringt, ist ein Ölkanal 72 ausgebildet, welcher ein Fließen von Schmieröl zulässt. Der Ölkanal 72 ist in Verbindung mit einer Öffnung 71a, welche in der Ölbohrung 71 ausgebildet ist.
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Die Ölbohrung 72 umfasst eine in 3 dargestellte spiralförmige Vertiefung 75. Diese spiralförmige Vertiefung 75 ist derart ausgebildet, dass sie eine Spirale zieht, welche in der entgegengesetzten Richtung zur Drehrichtung R der Eingangswelle 20 ausgehend von dem Endabschnitt 20a der Eingangswelle 20, wo das Motordrehmoment eingegeben wird, zum drehmomentübertragungsseitigen Endabschnitt 20b der Eingangswelle 20 verläuft. Das heißt, es kann aufgrund der Tatsache, dass die spiralförmige Vertiefung 75 in der Richtung ausgebildet ist, in welcher, wenn das Motordrehmoment auf die Eingangswelle 20 aufgebracht wird, die Zugspannung erzeugt wird, die Eingangswelle 20 einer großen Drehmomenteingabe standhalten. Ferner ist der Querschnitt der spiralförmigen Vertiefung 75 beispielsweise zu einer Bogenform ausgebildet.
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In der Hohlwelle 21 sind Fließbohrungen 76 ausgebildet, welche in der Nähe der Abschnitte, welche zu schmieren sind, wie etwa der Kugelkeil 42 und Lager 45, 46, offen sind. Daher wird ermöglicht, dass das Schmieröl, welches aus der Öffnung 71a der Ölbohrung 71 zu der Außenumfangsseite der Eingangswelle 20 herausströmt, durch den Ölkanal 72 und anschließend ausgehend von den Fließbohrungen 76 zu der Außenumfangsseite der Hohlwelle 21 strömt und anschließend den zu schmierenden Abschnitten, wie etwa dem Kugelkeil 42 und den Lagern 45, 46, zugeführt wird.
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Hingegen ist die Planetengetriebevorrichtung 3 in der nachfolgend beschriebenen Weise aufgebaut. Die Planetengetriebevorrichtung 3 umfasst einen ersten Drehkörper 81, welcher infolge des Drehmoments der Eingangswelle 20 gedreht werden kann, und einen zweiten Drehkörper 82, welcher durch die Ausgangsscheiben 13a, 13b gedreht werden kann. Auf der verlängerten Axiallinie der Eingangswelle 20 ist eine Ausgangswelle 83 angeordnet. Ferner ist auf der Ausgangswelle 83 ein Sonnenrad 85 angeordnet. Auf dem Umfang des Sonnenrads 85 ist ein Hohlrad 86 derart angeordnet, dass es konzentrisch mit dem Sonnenrad 85 ist und unabhängig von dem Sonnenrad 85 gedreht werden kann. Zwischen der Innenumfangsfläche des Hohlrads 86 und der Außenumfangsfläche des Sonnenrads 85 ist ein Planetenradsatz 87 angeordnet, welcher aus einem Satz von Planetenrädern besteht, welche ineinander greifen.
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Ein Planetenrad, welches den Planetenradsatz 87 bildet, ist in Eingriff mit dem Hohlrad 86, während das andere Planetenrad in Eingriff ist mit dem Sonnenrad 85. Der Grund für eine Verwendung des Planetenradsatzes 87, welcher aus einem Paar von Planetenrädern besteht, ist, dass die Drehrichtungen des Sonnenrads 85 und des Hohlrads 86 in Übereinstimmung miteinander gebracht werden sollen. In einem Fall, in welchem keine Übereinstimmung der Drehrichtungen des Sonnenrads 85 und des Hohlrads 86 erforderlich ist, kann ein einziges Planetenrad in Eingriff mit dem Sonnenrad 85 und dem Hohlrad 86 gebracht werden.
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Das Paar von Planetenrädern, welche jeweils einen Planetenradsatz 87 bilden, sind durch ein Paar von Wellen 89 drehbar gelagert, die auf einem Träger 88 angeordnet sind. Der Träger 88 ist auf einer Endseite des zweiten Drehkörpers 82 angeordnet. Auf der anderen Endseite des zweiten Drehkörpers 82 ist ein Zahnrad 90 angeordnet, welches um die Ausgangswelle 83 einstückig mit dem Träger 88 gedreht werden kann. Ferner befindet sich dieses Zahnrad 90 in Eingriff mit dem oben erwähnten Relaiszahnrad 55.
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Eine Hochgeschwindigkeitskupplung 91 ist zwischen dem ersten Drehkörper 81 und dem Verbindungselement 63 angeordnet. Ferner ist eine Niedergeschwindigkeitskupplung 92 zwischen dem Hohlrad 86 und dem zweiten Drehkörper 82 angeordnet. Ferner ist eine Rückwärtskupplung 93 zwischen dem Hohlrad 86 und einem Abschnitt (feststehenden Abschnitt) 94 des Getriebegehäuses angeordnet. Diese Kupplungen 91, 92, 93 sind derart aufgebaut, dass dann, wenn irgendeine der Kupplungen verbunden ist, die übrigen beiden Kupplungen durch einen hydraulischen Steuerkreis oder durch eine elektrische Steuerschaltung getrennt werden können.
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Nachfolgend wird die Wirkungsweise der wie oben beschrieben aufgebauten stufenlosen Getriebevorrichtung 1 beschrieben.
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Während einer Niedergeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs wird die Niedergeschwindigkeitskupplung 92 verbunden, während die Hochgeschwindigkeitskupplung 91 und die Rückwärtskupplung 93 jeweils getrennt sind. In einem Fall, in welchem sich die Eingangswelle 20 durch das Drehmoment des Motors 25 in diesem Niedergeschwindigkeitsmodus dreht, überträgt lediglich das stufenlose Toroidgetriebe 2 das Motordrehmoment auf die Ausgangswelle 83, wobei die Gründe hierfür nachfolgend erläutert werden. Das heißt, aufgrund der Tatsache, dass, wenn die Niedergeschwindigkeitskupplung 92 verbunden ist, das Sonnenrad 85 und das Hohlrad 86 und der Träger 88 zusammen verbunden sind, wird verhindert, dass sich das Sonnenrad 85 und das Hohlrad 86 relativ zueinander bewegen. Ferner sind, da die Verbindung der Hochgeschwindigkeitskupplung 91 unterbrochen ist, das Hohlrad 86 und der Träger 88 frei, sich einstückig miteinander zu drehen.
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Daher wird in einem Fall, in welchem sich die Eingangswelle 20 sich in diesem Zustand dreht, die Drehung der Eingangswelle 20 über die Lastnockenvorrichtung 33 auf die Eingangsscheiben 12a, 12b übertragen und anschließend über die Kraftrollen 15 auf die Ausgangsscheiben 13a, 13b übertragen. Die Drehbewegungen der Ausgangsscheiben 13a, 13b drehen die Träger 88 über das Ausgangszahnrad 51, die Übertragungswelle 53 und das Zahnrad 90.
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Gleichzeitig drehen sich aufgrund der Tatsache, dass das Sonnenrad 85, das Hohlrad 86 und der Planetenradsatz 87 aneinander befestigt sind, das Hohlrad 86, der Träger 88 und das Sonnenrad 85 zusammen einstückig, und die Ausgangswelle 83 dreht sich ebenfalls in der gleichen Richtung. Das heißt, während einer Niedergeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs wird das Drehmoment des Motors 25 auf die Ausgangswelle 83 lediglich durch das stufenlose Toroidgetriebe 2 übertragen. In diesem Fall kann das Übersetzungsverhältnis gemäß den Neigungswinkeln der Kraftrolle 15 stufenlos geändert werden.
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Während der Hochgeschwindigkeitsfahrt des Fahrzeugs ist die Hochgeschwindigkeitskupplung 91 verbunden, wohingegen die Niedergeschwindigkeitskupplung 92 und die Rückwärtskupplung 93 jeweils getrennt sind. In diesem Zustand wird in einem Fall, in welchem die Eingangswelle 20 durch das Drehmoment des Motors 25 gedreht wird, die Drehbewegung der Eingangswelle 20 über die Hochgeschwindigkeitskupplung 91 auf das Hohlrad 86 übertragen, und die Drehbewegung des Hohlrads 86 wird auf das Sonnenrad 85 über die Bewegung des Planetenradsatzes 87 um dessen eigene Achse übertragen, sodass die Ausgangswelle 83 sich einstückig mit dem Sonnenrad 85 dreht. Gleichzeitig wird die Drehbewegung des Ausgangszahnrads 51 über die Übertragungswelle 53 auf den Träger 88 übertragen, und der Träger 88 wird dadurch um das Sonnenrad 85 gedreht, sodass die Drehgeschwindigkeit des Sonnenrads 85 gemäß der Drehgeschwindigkeit des Trägers 88 geändert wird. Das heißt, durch Ändern der Drehgeschwindigkeit des Trägers 88 gemäß dem Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Toroidgetriebes 2 kann das Übersetzungsverhältnis der Ausgangswelle 83 geändert werden.
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Um die Ausgangswelle 83 umgekehrt zu drehen, sodass das Fahrzeug rückwärts fährt, werden die Hochgeschwindigkeitskupplung 91 und die Niedergeschwindigkeitskupplung 92 beide getrennt, und die Rückwärtskupplung 93 wird verbunden, wodurch das Hohlrad 86 fixiert wird. In diesem Fall dreht sich aufgrund der Tatsache, dass die Drehbewegungen der Ausgangsscheiben 13a, 13b über das Ausgangszahnrad 51 und die Übertragungswelle 53 auf den Träger 88 übertragen werden, der Träger 88 um die Ausgangswelle 83. Folglich dreht sich der Planetenradsatz 87 um dessen eigene Achse und um das Sonnenrad 85, wodurch sich die Ausgangswelle 83 in der entgegengesetzten Richtung zur Vorwärtsrichtung davon während des Vorwärtsfahrens des Fahrzeugs dreht.
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4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen stufenlosen Toroidgetriebes. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Gesamtumfang eines Zwischenraums zwischen dem Außenumfangsabschnitt 34b einer Nockenscheibe 34 einer Lastnockenvorrichtung 33 und dem Außenumfangsabschnitt einer Einganswelle 12a mit einem Abdeckungselement 100 abgedeckt. Ein Ende des Abdeckungselements 100 ist an der Nockenscheibe 34 befestigt, und ein Dichtungselement 101 ist zwischen dem Abdeckungselement 100 und der Eingangsscheibe 12a angeordnet. Schmieröl, welches von einer Schmieröleinführbohrung 70 der Lastnockenvorrichtung 33 zugeführt wird, ist auf das Innere des Abdeckungselements 100 eingeschränkt, wodurch es möglich ist zu verhindern, dass das Schmieröl aus der Lastnockenvorrichtung 33 nach außen herausläuft.
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Infolge des Vorsehens des Abdeckungselements 100 und des Dichtungselements 101 kann eine ausreichende Menge an Schmieröl den zu schmierenden Abschnitten, wie etwa Lagern 40, 45 und Kugelkeilen, zugeführt werden. Die Strukturen und Wirkungsweisen der anderen Abschnitte des zweiten Ausführungsbeispiels sind, abgesehen von dem Abdeckungselement 100 und dem Dichtungselement 101, ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Daher werden gemeinsamen Abschnitten beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel gemeinsame Bezugszeichen zugewiesen, sodass deren Beschreibung ausgelassen wird.
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5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches geeignet ist zur Verwendung in einem Fahrzeug beispielsweise eines Frontmotor/Frontantrieb-Typs. Das heißt, bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist eine stufenlose Getriebevorrichtung 1' dargestellt, welche eine Kombination aus einem stufenlosen Toroidgetriebe 2 und einer Planetengetriebevorrichtung 3' ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Ausgangswelle 83 derart angeordnet, dass sie parallel zu einer Eingangswelle 20 verläuft. Die Struktur eines stufenlosen Toroidgetriebes 2 gemäß der vorliegenden Erfindung ist ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
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Die vorliegende Planetengetriebevorrichtung 3' umfasst ein Verbindungselement 63, welches einstückig mit der Eingangswelle 20 drehbar ist, und einen ersten Drehkörper 81, welcher einstückig mit dem Verbindungselement 63 drehbar ist. Eine Hochgeschwindigkeitskupplung 91 ist zwischen dem ersten Drehkörper 81 und dem Hohlrad 86 angeordnet. Eine Niedergeschwindigkeitskupplung 92 ist zwischen der Ausgangwelle 83 und dem zweiten Drehkörper 82 angeordnet. Ferner ist ein Zwischenzahnrad 110 zwischen dem zweiten Drehkörper 82 und dem Ausgangszahnrad 51 angeordnet. Die Drehbewegung des Ausgangszahnrads 51 wird über das Zwischenzahnrad 110 auf den zweiten Drehkörper 82 übertragen, wodurch sich die Träger 88 drehen. Die Drehbewegung der Ausgangswelle 83 wird über ein Zahnrad 111 auf eine bekannte Differentialvorrichtung 112 aufgebracht, wodurch sich die linke und die rechte Antriebswelle 113, 114 davon drehen. Die Grundstruktur und die Wirkungsweise der vorliegenden Planetengetriebevorrichtung 3' sind ähnlich wie bei der Planetengetriebevorrichtung 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher werden gemeinsame Abschnitte bei den beiden Vorrichtungen 3 und 3' mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und dessen Beschreibung wird ausgelassen.
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Während lediglich bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung im vorliegenden Dokument spezifisch beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass zahlreiche Änderungen daran vorgenommen werden können.
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So können gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bei einer stufenlosen Getriebevorrichtung, welche fähig ist zu einem Kraftumlauf unter Verwendung einer Kombination aus einem stufenlosen Toroidgetriebe und einer Planetengetriebevorrichtung, durch Verwenden eines Zwischenraums zwischen einer Eingangswelle und einer Hohlwelle als Ölkanal die zu schmierenden Abschnitte, wie etwa Lager und Kugelkeile, in ausreichendem Maße geschmiert werden, so dass zu schmierende Abschnitte gegen das Auftreten eines Fressers und andere nachteilige Erscheinungen, wie etwa Abblättern, geschützt werden können. Ferner kann aufgrund der Tatsache, dass die Möglichkeit einer übermäßigen Spannungskonzentration, welche in der Eingangswelle auftreten kann, beseitigt werden kann, der Ermüdungsbruch der Eingangswelle verhindert werden. Infolgedessen kann die Lebensdauer der Eingangswelle verbessert werden, was die Realisierung einer stabilen Drehmomentübertragung ermöglicht. Ferner kann aufgrund der Tatsache, dass ein Ölkanal auf der Außenumfangsseite der Eingangswelle ausgebildet wird, ein Arbeitsschritt zum Ausbilden eines Ölkanals erleichtert werden.
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Ferner kann gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufgrund der Tatsache, dass eine Vertiefung in der Außenumfangsfläche der Eingangswelle ausgebildet ist, das Schmieröl gleichmäßig den zu schmierenden Abschnitten zugeführt werden. In diesem Fall kann, da die Vertiefung lediglich in der Außenumfangfläche der Eingangswelle ausgebildet ist, ein Auftreten einer Konzentration von Spannungen kontrolliert werden, wodurch es möglich ist, ein Auftreten einer übermäßigen Spannung zu vermeiden. Ferner kann aufgrund der Tatsache, dass die Härte der Oberflächenschicht der Eingangswelle, in welcher die Vertiefung ausgebildet ist, durch eine Wärmebehandlung verbessert werden kann, die Ermüdungsgrenze der Eingangswelle verbessert werden. Ferner kann, da die Vertiefung lediglich in der Oberfläche der Eingangswelle ausgebildet wird, ein Arbeitsschritt zum Ausbilden der Vertiefung erleichtert werden.
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Ferner kann gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung aufgrund der Tatsache, dass die Zugspannung der Eingangswelle derart kontrolliert werden kann, dass sie in der Richtung der spiralförmigen Vertiefung unter Berücksichtigung der Richtung des Torsionsmoments, welches auf die Eingangswelle wirkt, auftritt, die Eingangswelle hinsichtlich ihrer Festigkeit vorteilhafter gestaltet sein. Daher kann die Ermüdungsfestigkeit der Eingangswelle verbessert werden, und die Vertiefung kann mit hoher Effizienz unter Verwendung einer Drehbank ausgebildet werden.
