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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Kraftübertragungsvorrichtung, die eine Antriebskraft einer Brennkraftmaschine auf eine Drehzahländerungsvorrichtung überträgt. Im Besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Kraftübertragungsvorrichtung, die einen Motor-Generator und eine Kupplung aufweist.
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Eine herkömmliche für ein Hybridfahrzeug verwendete Kraftübertragungsvorrichtung ist bekannt. Die Kraftübertragungsvorrichtung hat einen Motor-Generator und eine Kupplung und überträgt Kraft einer Kraftmaschine oder Kraft des Motor-Generators durch Betätigen der Kupplung auf eine Drehzahländerungsvorrichtung. Bei einer in der
JP 2006-015 997 A beschriebenen Kraftübertragungsvorrichtung wird eine Abmessung einer Kraftübertragungsvorrichtung in deren Achsrichtung verringert, indem eine Kupplung in einem Raum angeordnet wird, der radial innerhalb eines Rotors eines Motor-Generators vorgesehen ist.
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Bei der in der
JP 2006-015 997 A beschriebenen Kraftübertragungsvorrichtung sind zwischen der Kupplung und einem an eine Abgabewelle einer Kraftmaschine angeschlossenen Schwungrad einige elastisch verformbare Dämpfer vorgesehen. Die Dämpfer absorbieren einen Stoß, der zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, in dem das Schwungrad über die Kupplung mit einer Rotorwelle verbunden wird. Außerdem absorbieren die Dämpfer in einem Zustand, in dem das Schwungrad und die Rotorwelle miteinander über die Kupplung verbunden sind, eine Drehmomentschwankung der Kraftmaschine, um das Übertragen der Drehmomentschwankung in Richtung zu der Drehzahländerungsvorrichtung zu begrenzen.
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Bei der in der
JP 2006-015 997 A beschriebenen Kraftübertragungsvorrichtung befinden sich die Dämpfer radial innerhalb einer Innenwand des Rotors, d.h. relativ nahe an einer Rotationsachse der Rotorwelle. Dies bedeutet, dass das Schwungrad und die Kupplung durch die Dämpfer an einer Stelle in der Nähe der Abgabewelle der Kraftmaschine und in der Nähe der Rotationsachse sowohl des Schwungsrads als auch der Rotorwelle verbunden sind. Somit können die Dämpfer eine kleine Wirkung beim Absorbieren des vorstehend beschriebenen Stoßes und der Drehmomentschwankung haben. Um die Absorptionswirkung zu verbessern oder um die Lastaufnahmefähigkeit und den Stoßwiderstand des Dämpfers zu verbessern, ohne die Stelle des Dämpfers zu ändern, müssen die Dämpfer mit einer großen Abmessung ausgeführt sein. Als ein Ergebnis kann in Übereinstimmung mit der Vergrößerung einer Abmessung eines jeden Dämpfers die Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung groß werden.
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Die vorliegende Erfindung ist an den vorstehend erwähnten Nachteil gerichtet. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftübertragungsvorrichtung bereitzustellen, die eine kleine Abmessung hat und die beim Absorbieren eines zum Zeitpunkt der Kupplungsverbindung erzeugten Stoßes und beim Absorbieren einer Drehmomentschwankung einer Kraftmaschine hoch wirksam ist.
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Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist eine Kraftübertragungsvorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft einer Kraftmaschine auf eine Drehzahländerungsvorrichtung vorgesehen. Die Kraftübertragungsvorrichtung hat ein Gehäuse, einen Motor-Generator, ein Schwungrad, eine Kupplung und einen elastisch verformbaren Dämpfer. Der Motor-Generator hat einen zylindrischen Stator, einen zylindrischen Rotor und eine Rotorwelle. Der Stator ist in dem Gehäuse untergebracht und daran befestigt und mit einem Draht umwickelt. Der Rotor ist radial innerhalb des Stators drehbar angeordnet. Die Rotorwelle ist an eine Innenwand des Rotors gepasst und ist durch das Gehäuse drehbar gestützt. Die Rotorwelle ist mit einer Eingabewelle der Drehzahländerungsvorrichtung verbunden. Das Schwungrad ist mit einer Abgabewelle der Kraftmaschine verbunden. Die Kupplung ist zwischen dem Schwungrad und der Rotorwelle angeordnet und hat ein Reibeingriffselement. Das Schwungrad und die Rotorwelle sind durch Eingriff des Reibeingriffselements miteinander verbindbar. Der Dämpfer, durch den das Schwungrad und die Kupplung miteinander verbunden sind, befindet sich radial außerhalb der Innenwand des Rotors.
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Die Erfindung kann zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am Besten aus der folgenden Beschreibung, den beiliegenden Ansprüchen und den zugehörigen Zeichnungen verstanden werden, in welchen:
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1 ein schematisches Schaubild ist, das einen Zustand einer in einem Fahrzeug angeordneten Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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2 eine Schnittansicht ist, die die Kraftübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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3A ein Schaubild ist, das ein Schwungrad, einige Dämpfer und eine Trommel einer Kupplung gesehen von einer Drehzahländerungsvorrichtung in deren Achsrichtung darstellt, um eine Anordnung der Dämpfer der Kraftübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu erläutern;
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3B eine Schnittansicht ist, die ein Dichtungselement der Kraftübertragungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt; und
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4 eine Schnittansicht ist, die eine Kraftübertragungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
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Kraftübertragungsvorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. In allen Ausführungsbeispielen sind im Wesentlichen gleiche Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung dieser Komponenten ist beim zweiten Mal ausgelassen.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Eine Kraftübertragungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist beispielsweise in einem Hybridfahrzeug angeordnet, in welchem eine Kraftmaschine und ein Motor als dessen Antriebsquellen verwendet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Kraftübertragungsvorrichtung 1 den Motor (Motor-Generator) 30 als die Antriebsquelle.
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Wie dies in 1 gezeigt ist, ist die Kraftübertragungsvorrichtung 1 zwischen einer Kraftmaschine 11 und einer Drehzahländerungsvorrichtung 12 des Fahrzeugs angeordnet. Die Kraftübertragungsvorrichtung 1 überträgt die Antriebskraft, die von der als eine erste Antriebsquelle verwendeten Kraftmaschine 11 abgegeben wird, zu der Drehzahländerungsvorrichtung 12. Die Antriebskraft (genauer gesagt das Drehmoment), das auf die Drehzahländerungsvorrichtung 12 übertragen wird, wird durch die Drehzahländerungsvorrichtung 12 erhöht oder verringert und wird dann über ein Differenzial 13, welches als eine Differenzialvorrichtung verwendet wird, auf eine Radachse 14 übertragen. Dementsprechend drehen sich die Räder 15 des Fahrzeugs und dadurch fährt das Fahrzeug. Die Drehzahländerungsvorrichtung 12 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein kontinuierlich variables Getriebe (CVT). Ein Drehzahländerungsmechanismus der Drehzahländerungsvorrichtung 12 wird betätigt, indem durch eine Pumpe 16 zugeführtes Arbeitsöl verwendet wird.
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Die Kraftübertragungsvorrichtung 1 hat den Motor-Generator 30 als eine zweite Kraftquelle. Falls die Antriebskraft des Motor-Generators 30 auf die Drehzahländerungsvorrichtung 12 übertragen wird, dann kann die Antriebskraft des Motor-Generators 30 das Fahrzeug auch fahren lassen. Wenn außerdem das Fahrzeug unter Verwendung der Antriebskraft der Kraftmaschine 11 fährt, kann die Antriebskraft des Motor-Generators 30 als eine Hilfskraft für die Fahrzeugfahrt verwendet werden.
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Außerdem wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Rotationskraft des Rads 15 durch die Radachse 14, das Differenzial 13 und die Drehzahländerungsvorrichtung 12 auf den Motor-Generator 30 übertragen, sodass die Rotationskraft des Rads 15 für die Kraftleistungserzeugung durch den Motor-Generator 30 verwendet werden kann. Somit erzeugt der Motor-Generator 30 elektrische Leistung durch eine regenerative Bremssteuerung. Die durch den Motor-Generator 30 erzeugte elektrische Leistung wird in einer Batterie 17 zum Antreiben des Motor-Generators 30 und zum Betreiben anderer Vorrichtungen und Geräte gespeichert. Der Motor-Generator 30 wird durch eine in den Zeichnungen nicht gezeigte elektronische Steuereinheit (ECU) gesteuert. Die ECU steuert in dem Fahrzeug angeordnete Vorrichtungen und Geräte beispielsweise auf Grundlage von Informationen von an dem Fahrzeug angebrachten Sensoren. Ein ausführlicher Aufbau des Motor-Generators 30 wird später beschrieben.
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Wie dies in 2 gezeigt ist, hat die Kraftübertragungsvorrichtung 1 ein Gehäuse 20, den Motor-Generator 30, ein Schwungrad 40, eine Kupplung 50 und einige Dämpfer 60. Das Gehäuse 20 ist beispielsweise aus Metall in einer zylindrischen Form gefertigt. Der eine Endabschnitt des Gehäuses 20 in dessen Achsrichtung ist an einer Einhausung 111 der Kraftmaschine 11 angeschlossen und der andere Endabschnitt des Gehäuses 20 ist an einer Einhausung 121 der Drehzahländerungsvorrichtung 12 angeschlossen. Das Gehäuse 20 hat einen zylindrischen Abschnitt 21 und einen Stützabschnitt 22. Der zylindrische Abschnitt 21 hat eine hohle, zylindrische Form. Der Stützabschnitt 22 hat eine kreisplattenartige Form und erstreckt sich von einer Innenwand des zylindrischen Abschnitts 21 radial einwärts. Der Stützabschnitt 22 hat ein Durchgangsloch 221 an seiner Mitte und einen zylindrischen Gehäuseabschnitt 222, der sich von einem Rand des Durchgangslochs 221 in Richtung zu der Kraftmaschine 11 zylindrisch und hohl erstreckt.
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Der Motor-Generator 30 ist in dem Gehäuse 20 untergebracht, sodass er sich innerhalb des zylindrischen Abschnitts 21 befindet. Der Motor-Generator 30 hat einen Stator 31, einen Rotor 32 und eine Rotorwelle 33. Der Stator 31 hat eine hohle, zylindrische Form, die beispielsweise durch Stapeln von Siliziumstahlplatten ausgebildet wird. Der Stator 31 ist derart in den zylindrischen Abschnitt 21 eingesetzt, dass eine Außenwand des Stators 31 der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 21 gegenüberliegt. Dementsprechend ist der Stator 31 in dem Gehäuse 20 untergebracht und daran befestigt. Der Stator 31 hat Pole, die radial einwärts von dem Stator 31 vorragen und die Pole sind mit Drähten 311 umwickelt.
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Ähnlich wie der Stator 31 hat der Rotor 32 eine hohle, zylindrische Form, die beispielsweise durch Stapeln von Siliziumstahlplatten ausgebildet ist. Der Rotor 32 ist innerhalb des Stators 31 derart drehbar angeordnet, dass eine Außenwand des Rotors 32 einer Innenwand des Stators 31 zugewandt ist. Zwischen der Außenwand des Rotors 32 und der Innenwand des Stators 31 ist ein vorbestimmter Spalt vorgesehen.
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Der Rotor 33 ist aus Metall gefertigt und hat eine nahezu zylindrische Form. Die Rotorwelle 33 hat einen Wellenabschnitt 331, einen ersten zylindrischen Abschnitt 332, einen zweiten zylindrischen Abschnitt 333, einen ringförmigen Abschnitt 334 und einen Verbindungsabschnitt 335. Der Wellenabschnitt 331 ist an einem Endabschnitt der Rotorwelle 33 an der Seite einer Drehzahländerungsvorrichtung 12 vorgesehen. Eine Außenwand des ersten zylindrischen Abschnitts 232 ist in eine Innenwand des Rotors 32 eingesetzt. Der zweite zylindrische Abschnitt 333 und eine Außenwand des Wellenabschnitts 331 definieren dazwischen einen Raum 334, der eine im Wesentlichen zylindrische Form hat. Eine Innenwand des ersten zylindrischen Abschnitts 332 und eine Außenwand des zweiten zylindrischen Abschnitts 333 sind über den ringförmigen Abschnitt 334 miteinander verbunden. Eine Innenwand des zweiten zylindrischen Abschnitts 333 und die Außenwand des Wellenabschnitts 331 sind über den Verbindungsabschnitt 335 miteinander verbunden. Der erste und der zweite zylindrische Abschnitt 332 und 333 definieren zwischen sich einen im Wesentlichen zylindrischen Aufnahmeraum 35 an einer der Kraftmaschine 11 zugewandten Seite des ringförmigen Abschnitts 334.
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Der vorstehend beschriebene zylindrische Gehäuseabschnitt 222 erstreckt sich in dem Raum 34 hohl und zylindrisch in Richtung zu der Kraftmaschine 11 und der Wellenabschnitt 331 ist radial innerhalb des zylindrischen Gehäuseabschnitts 222 eingesetzt. Zwei Lager 23 sind als ein Lagerabschnitt zwischen der Außenwand des Wellenabschnitts 331 und einer Innenwand des zylindrischen Gehäuseabschnitts 222 vorgesehen. Jedes Lager 23 hat eine ringartige Form und die Lager 23 sind in einer Achsrichtung des Wellenabschnitts 331 nebeneinander angeordnet.
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Somit ist der Wellenabschnitt 331 der Rotorwelle 33 über die Lager 23 durch den zylindrischen Gehäuseabschnitt 222 des Gehäuses 20 drehbar gestützt. Dementsprechend ist der Rotor 32 über die Lager 23 und die Rotorwelle 33 durch das Gehäuse 20 drehbar gestützt. Daher ist die Rotorwelle 33 in die Innenwand des Rotors 32 eingesetzt und durch das Gehäuse 20 drehbar gestützt. Außerdem ist ein Endabschnitt der Rotorwelle 33 an seiner dem Wellenabschnitt 331 entgegengesetzten Seite an einer Eingabewelle 122 der Drehzahländerungsvorrichtung 12 angeschlossen.
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Das Schwungrad 40 ist beispielsweise aus Metall in einer im Wesentlichen kreisartigen Plattenform ausgebildet. Das Schwungrad 40 ist unter Verwendung einer Schraube 18 an eine Abgabewelle 112 der Kraftmaschine 11 angeschlossen. Die Kupplung 50 ist zwischen dem Schwungrad 40 und der Rotorwelle 33 vorgesehen und hat eine Trommel 51, ein Reibeingriffselement 52, ein Drückelement 53 und ein Vorspannelement 54. Die Trommel 51 hat einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt 511 und zumindest ein Teil des zylindrischen Abschnitts 511 in seiner Achsrichtung befindet sich in dem Aufnahmeraum 35. Das Reibeingriffselement 52 hat Reibplatten 521 und Reibplatten 522. Jede Reibplatte 521 hat eine kreisartige Form und ein Außenrandabschnitt einer jeden Reibplatte 521 ist an eine Innenwand des zylindrischen Abschnitts 511 angeschlossen. Zwischen zwei benachbarten Reibplatten 521 ist ein vorbestimmter Abstand vorgesehen. Jede Reibplatte 522 hat eine ringartige Form, die in Radialrichtung kleiner als die einer jeden Reibplatte 521 ist. Innenrandabschnitte der Reibplatten 522 sind mit der Außenwand des zweiten zylindrischen Abschnitts 333 der Rotorwelle 33 verbunden. Jede Reibplatte 522 ist zwischen zwei benachbarten Reibplatten 521 vorgesehen.
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Das Drückelement 53 hat eine nahezu ringartige Form und ist an einer der Kraftmaschine 11 zugewandten Seite des Reibeingriffselements 52 vorgesehen. Das Drückelement 53 kann mit der der Kraftmaschine 11 am nächsten liegenden Reibplatte 521 in Kontakt gebracht werden. Ein Endabschnitt des Vorspannelements 54 ist in einer Unterbringungsnut 513 untergebracht, die an einer der Kraftmaschine 11 zugewandten Seite des zylindrischen Abschnitts 511 der Trommel 51 vorgesehen ist. Der andere Endabschnitt des Vorspannelements 54 ist mit dem Drückelement 53 in Kontakt. Das Vorspannelement 54 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schraubenfeder und hat eine Dehnungskraft in seiner Achsrichtung. Dementsprechend spannt das Vorspannelement 54 das Drückelement 53 in Richtung zu der Kraftmaschine 11 vor.
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Ein Plattenelement 55 ist im Wesentlichen in einer Form einer kreisförmigen Platte ausgebildet und ist an einer der Kraftmaschine 11 zugewandten Endfläche der Rotorwelle 33 angebracht. Das Plattenelement 55 schließt eine der Kraftmaschine 11 zugewandte Öffnung des zylindrischen Abschnitts 511. Dementsprechend ist zwischen dem Plattenelement 55 und dem Drückelement 53 ein im Wesentlichen ringförmiger Öldruckraum 56 vorgesehen. Somit ist der Öldruckraum 56 an einer dem Reibeingriffselement 52 entgegengesetzten Seite des Drückelements 53 vorgesehen.
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Die Rotorwelle 33 des vorliegenden Ausführungsbeispiels definiert in sich einen ersten Öldurchlass 336 und einen zweiten Öldurchlass 337. Der erste Öldurchlass 336 erstreckt sich in einer Achsrichtung der Rotorwelle 33. Die zweiten Öldurchlässe 337 erstrecken sich von dem ersten Öldurchlass 336 radial auswärts der Rotorwelle 33 und sind mit dem Öldruckraum 56 in Verbindung. Von der Pumpe 16 abgegebenes Arbeitsöl wird zu dem Drehzahländerungsmechanismus der Drehzahländerungsvorrichtung 12 zugeführt und wird zudem über den ersten und den zweiten Öldurchlass 336 und 337 durch Steuern des Öls durch ein (nicht gezeigtes) Steuerventil zu dem Öldruckraum 56 zugeführt. Das Zuführen von Arbeitsöl in den Öldruckraum 56 erhöht einen Druck in dem Öldruckraum 56. Folglich bewegt sich das Drückelement 53 in Richtung zu der Drehzahländerungsvorrichtung 12 gegen die Vorspannkraft des Vorspannelements 54 und wird gegen die der Kraftmaschine 11 am nächsten liegende Reibplatte 521 gepresst bzw. gedrückt. Dementsprechend werden die mit dem zylindrischen Abschnitt 511 der Trommel 51 verbundenen Reibplatten 521 in Verbindung mit dem zylindrischen Abschnitt 511 in Richtung zu der Drehzahländerungsvorrichtung 12 gedrückt und bewegt, wodurch sie mit den durch den zweiten zylindrischen Abschnitt 333 der Rotorwelle 33 verbundenen Reibplatten 522 in Eingriff gelangen. Folglich werden das Schwungrad 40 und die Rotorwelle 33 über die Kupplung 50 miteinander verbunden.
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Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat die Kupplung 50 das Reibeingriffselement 52 und durch in Eingriff bringen des Reibeingriffselements 52 können das Schwungrad 40 und die Rotorwelle 33 miteinander verbunden werden. Dementsprechend kann die von der Abgabewelle 112 der Kraftmaschine 11 abgegebene Antriebskraft durch die Rotorwelle 33 zu der Drehzahländerungsvorrichtung 12 übertragen werden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder Dämpfer 60 eine Spiralfeder und ist in seiner Achsrichtung elastisch verformbar. Die Dämpfer 60 erzeugen eine Kraft (Federkraft), die auf Grundlage ihrer Verschiebung bestimmt ist. Das Schwungrad 40 und die Kupplung 50 sind über die Dämpfer 60 miteinander gekoppelt. Genauer gesagt sind, wie dies in 3A gezeigt ist, fünf Dämpfer 60 in einer Umfangsrichtung des Schwungrads 40 zwischen dem Schwungrad 40 und der Trommel 51 der Kupplung 50 vorgesehen. Das Schwungrad 40 und die Trommel 51 sind relativ zueinander drehbar. Wenn sich das Schwungrad 40 und die Trommel 51 relativ zueinander drehen, dann wird der Dämpfer 60 elastisch verformt. Wie dies in 2 gezeigt ist, befinden sich die Dämpfer 60 radial außerhalb der Außenwand des ersten zylindrischen Abschnitts 332 der Rotorwelle 33, d.h. radial außerhalb der Innenwand des Rotors 32. Außerdem befinden sich die Dämpfer 60 radial innerhalb der Außenwand des Rotors 32. Daher ist der Dämpfer 60 radial innerhalb eines Endabschnitts (Spulenendes) des auf den Stator 31 gewickelten Drahts 311 vorgesehen.
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Wie dies in 2 gezeigt ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein nahezu ringförmiges Dichtungselement 57 zwischen einem äußeren Randabschnitt des an der Rotorwelle 33 angebrachten Plattenelements 55 und der Trommel 51 vorgesehen. Dementsprechend wird die Dichtheit gegen Flüssigkeit zwischen dem Plattenelement 55 und der Trommel 51 beibehalten. Ein ausführlicher Aufbau des Dichtungselements 57 ist in 3B gezeigt. Das Dichtungselement 57 ist in einer an der Trommel 51 vorgesehenen Aufnahmenut 512 enthalten und hat einen metallenen Abschnitt 571, einen Gummiabschnitt 572 und eine Feder 573. Der metallene Abschnitt 571 ist aus Metall in einer im Wesentlichen ringartigen Form ausgebildet und eine Außenwand des metallenen Abschnitts 571 ist an eine Wandfläche 513 der Aufnahmenut 512 gepasst. Der Gummiabschnitt 572 ist aus Gummi gefertigt und hat eine im Wesentlichen kreisartige Form. Der Gummiabschnitt 572 ist an eine radial innere Seite des metallenen Abschnitts 571 angeschlossen. Ein Innenrandabschnitt 574 des Gummiabschnitts 572 ist mit einer Außenwand des Plattenelements 55 in Kontakt. Die Feder 573 hat eine kreisartige Form, die erhalten wird, indem beispielsweise beide Enden einer Schraubenfeder miteinander verbunden werden und ist radial außerhalb des Innenrandabschnitts 574 des Gummiabschnitts 572 vorgesehen. In einem Zustand, in dem die Feder 573 radial außerhalb des Innenrandabschnitts 574 des Gummiabschnitts 572 vorgesehen ist, hat die Feder 573 eine davon radial einwärts wirkende Kontraktionskraft. Dementsprechend ist der Innenrandabschnitt 574 mit dem Plattenelement 55 in engem Kontakt und eine Dichtheit gegen Flüssigkeit wird dadurch zwischen dem Innenrandabschnitt 574 und der Außenwand des Plattenelements 55 sichergestellt. Wie dies in 3B gezeigt ist, ist der Innenrandabschnitt 574 in Richtung zu dem Plattenelement 55 konisch, sodass eine Oberfläche des Innenrandabschnitts 574, die der Außenwand des Plattenelements 55 gegenüber liegt, eine der Kraftmaschine 11 zugewandte Oberfläche und eine der Drehzahländerungsvorrichtung 12 zugewandte Oberfläche hat. Somit ist eine Kontaktfläche zwischen dem Innenrandabschnitt 574 und der Außenwand des Plattenelements 55 relativ klein. Dementsprechend kann der Innenrandabschnitt 574 problemlos an dem Plattenelement 55 gleiten, wodurch die Dichtheit gegen Flüssigkeit mit dem Plattenelement 55 beibehalten wird.
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Wie dies in 2 gezeigt ist, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein im Wesentlichen kreisartiges Dichtungselement 58 zwischen der Außenwand des zweiten zylindrischen Abschnitts 333 der Rotorwelle 33 und einem Innenrandabschnitt des Drückelements 53 vorgesehen. Das Dichtungselement 58 hat einen ähnlichen Aufbau wie das Dichtungselement 57 mit der Ausnahme ihrer unterschiedlichen Durchmesser und somit wird die Beschreibung des Dichtungselements 58 ausgelassen. Das Dichtungselement 58 kann problemlos an dem zweiten zylindrischen Abschnitt 333 gleiten, wodurch die Dichtheit gegen Flüssigkeit zwischen dem zweiten zylindrischen Abschnitt 333 und dem Drückelement 53 gehalten wird. Dadurch wird die Dichtheit gegen Flüssigkeit zwischen einem Inneren und einem Äußeren des Öldruckraums 56 durch die Dichtungselemente 57 und 58 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beibehalten.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird ein Beispiel des Betriebs der Leistungsübertragungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Kraftmaschine 11 ist aktiviert und die Abgabewelle 112 dreht sich. Dementsprechend werden das an der Abgabewelle 112 angeschlossene Schwungrad 40 und die über die Dämpfer 60 mit dem Schwungrad 40 verbundene Kupplung 50 gedreht. Übrigens sind die Abgabewelle 112 und die Rotorwelle 33 nicht miteinander verbunden, sodass die Antriebskraft der Kraftmaschine 11 nicht auf die Rotorwelle 33 übertragen wird.
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Wenn von der Pumpe 16 Arbeitsöl durch das Steuerventil, den ersten Öldurchlass 336 und den zweiten Öldurchlass 337 in den Öldruckraum 56 zugeführt wird, dann steigt ein Druck in dem Öldruckraum 56 an. Dann wird das Drückelement 53 gegen das Reibeingriffselement 52 gedrückt und die Reibplatten 521 und die Reibplatten 522 des Reibeingriffselements 52 kommen miteinander in Eingriff. Dementsprechend werden das Schwungrad 40 und die Rotorwelle 33, d.h. die Abgabewelle 112 und die Rotorwelle 33 miteinander verbunden. Als ein Ergebnis wird die Antriebskraft der Kraftmaschine 11 durch die Rotorwelle 33 auf die Eingabewelle 122 der Drehzahländerungsvorrichtung 12 übertragen. Die auf die Eingabewelle 122 übertragene Antriebskraft wird über das Differenzial 13 und die Radachse 14 auf die Räder 15 übertragen, sodass das Fahrzeug fährt.
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Wenn der Motor-Generator 13 in einem Zustand angetrieben wird, in dem die Abgabewelle 112 über die Kupplung 50 mit der Rotorwelle 33 verbunden ist, dann wird die Antriebskraft des Motor-Generators 30 durch die Rotorwelle 33 zusammen mit der Antriebskraft der Kraftmaschine 11 auf die Eingabewelle 122 der Drehzahländerungsvorrichtung 12 übertragen. Wenn das Fahrzeug unter Verwendung der Antriebskraft der Kraftmaschine 11 fährt, kann daher die Antriebskraft des Motor-Generators 30 als Hilfskraft für die Fahrzeugfahrt verwendet werden.
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Wenn die Zufuhr des Arbeitsöls von der Pumpe 16 zu dem Öldruckraum 56 gestoppt ist, dann nimmt der Druck des Öldruckraums 56 ab. Folglich wird das Drückelement 53 durch die Vorspannkraft des Vorspannelements 54 in Richtung zu der Kraftmaschine 11 bewegt. Dadurch wird der Eingriff zwischen den Reibplatten 521 und den Reibplatten 522 gelöst und die Abgabewelle 112 und die Rotorwelle 33 werden dadurch getrennt. In diesem Zustand, in dem die Abgabewelle 112 von der Rotorwelle 33 getrennt ist, kann der Motor-Generator 30 angetrieben werden. Falls der Motor-Generator 30 in dem vorstehend erwähnten Zustand angetrieben ist, wird lediglich die Antriebskraft des Motor-Generators 30 über die Rotorwelle 33 auf die Eingabewelle 122 der Drehzahländerungsvorrichtung 12 übertragen. Auf diese Weise ist das Fahrzeug in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Lage, lediglich unter Verwendung der Antriebskraft des Motor-Generators 30 zu fahren. Wenn außerdem ein Fahrzeuginsasse einen Bremsbetrieb durchführt, dann wird durch die ECU eine regenerative Bremssteuerung ausgeübt. Dementsprechend erzeugt der Motor-Generator 30 elektrische Leistung und diese erzeugte elektrische Leistung wird in der Batterie 17 gespeichert.
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Wie dies vorstehend beschrieben ist, sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Schwungrad 40 und die Kupplung 50 über die Dämpfer 60 miteinander verbunden und die Dämpfer 60 sind elastisch verformbar. Die Dämpfer 60 können einen Stoß, der zum Zeitpunkt des Verbindens des Schwungrads 40 mit der Rotorwelle 33 über die Kupplung 50 erzeugt wird, durch die elastische Verformung der Dämpfer 60 absorbieren. In dem Zustand, in dem das Schwungrad 40 über die Kupplung 50 mit der Rotorwelle 33 verbunden ist, können die Dämpfer 60 die Drehmomentschwankung der Kraftmaschine 11 absorbieren. Daher ist das Übertragen der Drehmomentschwankung auf die Drehzahländerungsvorrichtung 12 begrenzt.
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Die Dämpfer 60 befinden sich radial außerhalb der Innenwand des Rotors 32. Folglich verbinden die Dämpfer 60 in diesem Ausführungsbeispiel jeweils das Schwungrad 40 und die Kupplung 50 an einer Stelle miteinander, die um eine vorbestimmte Strecke von einer Rotationsachse Ax (siehe 2) der Abgabewelle 112 der Kraftmaschine 11, des Schwungrads 40 und der Rotationswelle 33 in Radialrichtung beabstandet ist. Als ein Ergebnis dieser Konfiguration der Kraftübertragungsvorrichtung 1 können die Dämpfer 60 den vorstehend beschriebenen Stoß und die Drehmomentschwankung effektiver absorbieren.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Dämpfer 60 um den vorbestimmten Abstand in Radialrichtung von der Rotationsachse Ax der Rotorwelle 33 usw. beabstandet. Somit können die Dämpfer 60 mit Bezug auf seine Lastaufnahmekapazität und Stoßwiderstand auf geeignete Weise spezifiziert werden und der Dämpfer 60 kann mit der Wirkung, dass der vorstehend beschriebene Stoß und die Drehmomentschwankung über die Erwartungen absorbiert werden kann, klein gemacht werden. Daher kann eine Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung 1 ohne Verringern der vorstehend beschriebenen Wirkung klein gemacht werden.
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Wenn die Abgabewelle 112 der Kraftmaschine 11 über die Dämpfer 60 mit der Eingabewelle 122 der Drehzahländerungsvorrichtung 12 verbunden ist, dann kann durch die Drehmomentschwankung der Kraftmaschine 11 eine Torsionsresonanz zwischen der Elastizität der Dämpfer 60 und einer Masse eines Rotationssystems der Drehzahländerungsvorrichtung 12 hervorgerufen werden. In diesem Fall kann die Drehmomentschwankung der Kraftmaschine 11 durch die Torsionsresonanz verstärkt werden. Daher kann ein Schwingungsphänomen (Oszillation) auftreten und an einem Eingriffsabschnitt eines Zahnrads und eines Profils kann zudem ein Zahnradrattern (Geräusch) auftreten. Außerdem werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem Zustand, in dem der Motor-Generator 30 (der Rotor 32 und die Rotorwelle 33) über die Kupplung 50 mit dem Schwungrad 40 verbunden ist (sind), das Schwungrad 40 und der Rotor 32 als ein Doppelmassenschwungrad verwendet. Somit können die Oszillation und das Geräusch, die vorstehend beschrieben sind, wirkungsvoll beschränkt werden.
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Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich die Antriebskraft des Motor-Generators 30 auf die Drehzahländerungsvorrichtung 12 übertragen wird, dann kann die Kupplung 50 den Motor-Generator 30 (den Rotor 32 und die Rotorwelle 33) von dem Schwungrad 40 trennen (d.h. der Motor-Generator 30 und das Schwungrad 40 können in einen getrennten Zustand gebracht werden). Dementsprechend kann eine Trägheitsmasse des Motor-Generators 30 (des Rotors 32) während seiner Drehung reduziert werden. Daher kann das Ansprechverhalten des Motor-Generators 30 verbessert werden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Dämpfer 60 radial innerhalb der Außenwand des Rotors 32 vorgesehen. Somit können die Dämpfer 60 innerhalb des Endabschnitts (Spulenendes) des auf den Stator 31 gewickelten Drahts 311 angeordnet sein. Dementsprechend kann eine Störung zwischen den Dämpfern 60 und dem Draht 311 beschränkt werden. Da außerdem die Dämpfer 60 und das Spulenende einander in einer Achsrichtung des Stators 31 teilweise überlappen, kann die Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung 1 verringert werden.
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Die Rotorwelle 33 hat den im Wesentlichen zylindrischen Aufnahmeraum 35 radial innerhalb des Rotors 32 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Zumindest ein Teil (bspw. der zylindrische Abschnitt 511 der Trommel 51 und das Reibeingriffselement 52) der Kupplung 50 ist in dem Aufnahmeraum 35 aufgenommen. Daher überlappen die Kupplung 50 und der Rotor 32 einander teilweise in einer Achsrichtung des Rotors 32. Dementsprechend kann die Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung 1 verkleinert werden.
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Der Abschnitt (bspw. der zylindrische Abschnitt 511 der Trommel 51 und das Reibeingriffselement 52) der Kupplung 50 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem Aufnahmeraum 35 enthalten. Sogar wenn das Reibeingriffselement 52 vergrößert ist, muss somit die Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung 1 in deren Achsrichtung nicht vergrößert werden. Falls die Anzahl der Reibplatten 521 und 522 des Reibeingriffselements 52 vergrößert wird, kann somit die Wärmeabstrahlmenge von den Reibplatten 521 und 522 verringert werden. Dementsprechend kann ein anormales Aufheizen der Kupplung 50 verhindert werden, ohne die Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung 1 zu vergrößern.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel definiert die Rotorwelle 33 in sich den ersten und den zweiten Öldurchlass 336 und 337, durch welche Arbeitsöl strömt. Das Arbeitsöl wird dazu verwendet, das Reibeingriffselement 52 der Kupplung 50 in Eingriff zu bringen. Folglich kann das Arbeitsöl auf einfache Weise von der Seite der Drehzahländerungsvorrichtung 12 in den ersten und den zweiten Öldurchlass 336 und 337 eingebracht werden. Dementsprechend wird das zu der Drehzahländerungsvorrichtung 12 zum Betreiben der Drehzahländerungsvorrichtung 12 zugeführte Arbeitsöl auf einfache Weise als das Arbeitsöl für die Kupplung 50 abgezweigt. Daher besteht kein Bedarf dazu, einen neuen Öldruckkreis zum Betätigen der Kupplung 50 auszubilden und daher können die Kosten reduziert werden.
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Ferner ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jeder Dämpfer 60 aus der Schraubenfeder gefertigt. Bei der Erfindung werden der Stoß und die Drehmomentschwankung, die vorstehend beschrieben sind, durch die elastische Verformung der Schraubenfeder absorbiert. Außerdem kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Charakteristik der Dämpfer 60 wie erwünscht beispielsweise durch geeignetes Ändern eines Materials, einer Dicke, einer Windungsanzahl der Schraubenfeder eingestellt werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich lediglich der Aufbau eines Dämpfers 70 von jenem des ersten Ausführungsbeispiels, wie dies in 4 gezeigt ist.
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In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Dämpfer 70 aus Gummi gefertigt und ist elastisch verformbar. Ein Schwungrad 40 ist über den Dämpfer 70 an einer Kupplung 50 angeschlossen. Genauer gesagt sind zwischen dem Schwungrad 40 und einer Trommel 51 der Kupplung 50 ähnlich wie bei den Dämpfern 60 des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 3A) fünf Dämpfer 70 in der Umfangsrichtung des Schwungrads 40 vorgesehen. Wenn sich das Schwungrad 40 und die Trommel 51 relativ zueinander drehen, dann wird der Dämpfer 70 elastisch verformt. Wie dies in 4 gezeigt ist, befindet sich der Dämpfer 70 radial außerhalb der Außenwand des ersten zylindrischen Abschnitts 332 einer Rotorwelle 33, d.h. radial außerhalb der Innenwand eines Rotors 32. Außerdem befindet sich der Dämpfer 70 radial innerhalb der Außenwand des Rotors 32. Daher ist der Dämpfer 70 radial innerhalb des Endabschnitts (des Spulenendes) eines auf den Stator 31 aufgewickelten Drahts 311 vorgesehen. Der als der Dämpfer 70 verwendete Gummi ist ein Material, welches sowohl eine auf Grundlage seiner Verschiebung bestimmte Kraft (Federkraft) als auch eine auf Grundlage seiner Verschiebungsrate bestimmte Kraft (Dämpfungskraft) ausübt.
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Wie dies vorstehend beschrieben ist, sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel das Schwungrad 40 und die Kupplung 50 durch den Dämpfer 70 miteinander verbunden und der Dämpfer 70 ist elastisch verformbar. Durch die elastische Verformung des Dämpfers 70 absorbiert der Dämpfer 70 einen Stoß, der zum Zeitpunkt des Verbindens des Schwungrads 40 mit der Rotorwelle 33 über die Kupplung 50 erzeugt wird. In dem Zustand, in dem das Schwungrad 40 über die Kupplung 50 mit der Rotorwelle 33 verbunden ist, absorbiert der Dämpfer 70 eine Drehmomentschwankung einer Kraftmaschine 11. Folglich ist die Übertragung der Drehmomentschwankung auf die Drehzahländerungsvorrichtung 12 begrenzt.
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Der Dämpfer 70 befindet sich radial außerhalb der Innenwand des Rotors 32. Folglich verbindet der Dämpfer 70 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Schwungrad 40 und die Kupplung 50 an einer Stelle miteinander, die um eine vorbestimmte Strecke von der Rotationsachse Ax (siehe 4) der Abgabewelle 112 der Kraftmaschine 11, des Schwungrads 40 und der Rotorwelle 33 beabstandet ist. Als ein Ergebnis dieser Konfiguration der Kraftübertragungsvorrichtung 1 kann der Dämpfer 70 den Stoß und die Drehmomentschwankung, die vorstehend beschrieben sind, wirkungsvoller absorbieren.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der Dämpfer 70 um die vorbestimmte Strecke von der Rotationsachse Ax der Rotorwelle 33 usw. beabstandet. Somit kann eine Spezifikationsgrenze des Dämpfers 70 mit Bezug auf seine Lastaufnahmefähigkeit und seinen Stoßwiderstand entschärft werden und der Dämpfer 70 kann klein gefertigt werden, wobei die Wirkung beim Absorbieren des Stoßes und der Drehmomentschwankung, die vorstehend beschrieben sind, über den Erwartungen gehalten wird. Daher kann eine Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung verringert werden, ohne die vorstehend beschriebene Wirkung zu verringern.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Dämpfer 70 radial innerhalb der Außenwand des Rotors 32 vorgesehen. Somit kann der Dämpfer 70 innerhalb des Endabschnitts (Spulenendes) des auf den Stator 31 gewickelten Drahts 311 angeordnet sein. Dementsprechend kann eine Störung zwischen dem Dämpfer 70 und dem Draht 311 begrenzt werden. Da außerdem der Dämpfer 70 und das Spulenende einander in der Achsrichtung des Stators 31 teilweise überlappen, kann die Abmessung der Kraftübertragungsvorrichtung verringert werden.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Dämpfer 70 aus Gummi gefertigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden durch die elastische Verformung des Gummis der zum Zeitpunkt der Verbindung über die Kupplung 50 erzeugte Stoß und die Drehmomentschwankung der Kraftmaschine 11 absorbiert. Da der Dämpfer 70 außerdem aus Gummi gefertigt ist, besteht kein Bedarf dazu, ein zusätzliches Element oder dergleichen vorzusehen, um ein Abtrennen des Dämpfers 70 zu verhindern. Somit kann die Anzahl der Komponenten der Kraftübertragungsvorrichtung verringert werden.
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Nun werden Modifikationen der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschrieben. In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel des Reibeingriffselements beschrieben, welches mehr als eine Reibplatte aufweist. Jedoch kann das Reibeingriffselement eine einzige Reibplatte aufweisen.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel beschrieben, in welchem der Dämpfer radial außerhalb der Innenwand des Rotors und radial innerhalb der Außenwand des Rotors vorgesehen ist. Jedoch kann der Dämpfer radial außerhalb der Außenwand des Rotors vorgesehen sein. In diesem Fall kann der Dämpfer den Stoß infolge des Verbindens über die Kupplung sowie die Drehmomentschwankung der Kraftmaschine wirkungsvoller absorbieren.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein Beispiel beschrieben, in welchem ein Abschnitt der Kupplung in dem Aufnahmeraum der innerhalb des Rotors angeordneten Rotorwelle aufgenommen ist. Jedoch können die Kupplung und der Rotor in der Achsrichtung verschoben werden, sodass sie einander in der Achsrichtung nicht überlappen.
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Die Kupplung kann durch Arbeitsöl betrieben werden, das von einer Pumpe zugeführt wird, die sich von der Pumpe unterscheidet, die das Arbeitsöl für die Drehzahländerungsvorrichtung zuführt. Solange der Dämpfer elastisch verformbar ist und die auf Grundlage seiner Verschiebung bestimmte Kraft (bspw. Federkraft) und/oder die auf Grundlage seiner Verschiebungsrate bestimmte Kraft (Dämpfungskraft) ausübt, muss der Dämpfer nicht notwendigerweise aus einer Schraubenfeder oder einem Gummi ausgebildet sein. Der Dämpfer kann aus einem anderen Element oder einem anderen Material anstelle einer Schraubenfeder oder einem Gummi gefertigt sein. In dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist der Dämpfer beispielsweise lediglich aus einer Schraubenfeder gefertigt. Alternativ kann der Dämpfer eine Schraubenfeder und einen Öldämpfungsmechanismus aufweisen. In diesem Fall kann der Dämpfer sowohl die Federkraft als auch die Dämpfungskraft ausüben. Die Kraftübertragungsvorrichtung der Erfindung kann für ein Fahrzeug verwendet werden, welches eine Drehzahländerungsvorrichtung (bspw. ein Automatikgetriebe (AT)) aufweist, das sich von dem CVT unterscheidet.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt und ist in verschiedenen Arten erhältlich, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind dem Fachmann leicht ersichtlich. Die Erfindung ist daher in ihrem breitesten Sinn nicht auf die spezifischen Einzelheiten, repräsentativen Geräte und illustrativen Beispiele beschränkt, die gezeigt und beschrieben wurden.
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Eine Kraftübertragungsvorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft einer Kraftmaschine (11) auf eine Drehzahländerungsvorrichtung (12) hat ein Gehäuse (20), einen Motor-Generator (30), ein Schwungrad (40), eine Kupplung (50) und einen elastisch verformbaren Dämpfer (60, 70). Der Motor-Generator (30) hat einen zylindrischen Stator (31), der in dem Gehäuse (20) aufgenommen ist, einen zylindrischen Rotor (32), der radial innerhalb des Stators (31) drehbar angeordnet ist, und eine Rotorwelle (33), die in eine Innenwand des Rotors (32) eingesetzt ist und durch das Gehäuse (20) drehbar gestützt ist. Die Rotorwelle (33) und das Schwungrad (40) sind jeweils mit einer Eingabewelle (122) der Drehzahländerungsvorrichtung (12) und einer Abgabewelle (112) der Kraftmaschine (11) verbunden. Das Schwungrad (40) und die Rotorwelle (33) sind durch den Eingriff eines Reibeingriffselements (52) der zwischen dem Schwungrad (40) und der Rotorwelle (33) angeordneten Kupplung (50) miteinander verbunden. Der Dämpfer (60, 70), durch den das Schwungrad (40) und die Kupplung (50) miteinander verbunden sind, befindet sich radial außerhalb der Innenwand des Rotors (32).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006-015997 A [0002, 0003, 0004]
