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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftübertragungssystem für Vierradantriebsfahrzeuge, welches
einen Teil des Drehmoments von den hauptsächlich angetriebenen Rädern, welche
von einem Motor direkt angetrieben werden, zu zusätzlich angetriebenen
Rädern über eine
Mehrscheibenkupplung verteilt.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Ein
solches Kraftübertragungssystem
für Vierradantriebsfahrzeuge
ist in Figur 10 der japanischen Patentanmeldung JP 9–202152A
offenbart, welche alle Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1
offenbart. Bei diesem System sind eine Antriebswelle, welche in
betrieblicher Verbindung mit Vorderrädern dreht, welche die hauptsächlich angetriebenen
Räder sind,
und eine angetriebene Welle, welche in betrieblicher Verbindung
mit Hinterrädern dreht,
welche die zusätzlich
angetriebenen Räder sind,
miteinander über
eine Mehrscheibenkupplung verbunden und ein bidirektionaler Kupplungsmechanismus
ist an der oben erwähnten
angetriebenen Welle vorgesehen. Der bidirektionale Kupplungsmechanismus
hat die Funktion, die Bodenerfassungseigenschaften des Fahrzeugs
zu verbessern, indem er eingekuppelt wird, wenn die Vorderräder durchdrehen,
was bewirkt, dass die Drehzahl der Vorderräder die Drehzahl der Hinterräder überschreitet,
um dadurch das Drehmoment von den Vorderrädern zu den Hinterrädern zu
verteilen, wenn das Fahrzeug entweder vorwärts oder rückwärts fährt, und die Funktion, eine
Beeinflussung des Betriebs des ABS (Antiblockierbremssystem) zu
vermeiden, indem der Eingriff aufgehoben wird, wenn die Vorderräder blockieren, was
bewirkt, dass die Drehzahl der Vorderräder niedriger als die Drehzahl
der Hinterräder
wird, um zu verhindern, dass das Drehmoment der Vorderräder zu den
Hinterrädern
verteilt wird.
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Bei
dem oben erwähnten
herkömmlichen System
wird das oben erwähnte
Drehmoment direkt über
den bidirektionalen Kupplungsmechanismus übertragen, da der bidirektionale
Kupplungsmechanismus an der angetriebenen Welle vorgesehen ist, welche
das Drehmoment der Vorderräder
zu den Hinterrädern überträgt. Daher
ist es notwendig, einen großen
und teuren bidirektionalen Kupplungsmechanismus mit einer großen Drehmomentübertragungskapazität zu verwenden,
was der hauptsächliche Grund
für die
Größen- und
Kostenzunahme des Kraftübertragungssystems
ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die oben erwähnten Umstände und
es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Drehmomentübertragungskapazität eines
bidirektionalen Kupplungsmechanismus zu verringern, welcher in einem Kraftübertragungssystem
für Vierradantriebsfahrzeuge
verwendet wird und die Größe und die
Kosten des bidirektionalen Kupplungsmechanismus zu verringern.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zum Erreichen des
oben erwähnten
Ziels ein Kraftübertragungssystem
für Vierradantriebsfahrzeuge
vorgeschlagen zur Verteilung eines Teils des Drehmoments der hauptsächlich angetriebenen
Räder,
welche direkt durch einen Motor angetrieben werden, zu zusätzlich angetriebenen
Rädern über eine
Antriebswelle, eine Mehrscheibenkupplung und eine angetriebene Welle,
umfassend einen Drehmomentnockenmechanismus, welcher ein erstes
Nockenelement und ein zweites Nockenelement umfasst, welche relativ
zueinander drehbar sind und welcher eine Schubkraft zum Einkuppeln
der Mehrscheibenkupplung durch die Relativdrehung der zwei Nockenelemente
erzeugt, einen bidirektionalen Kupplungsmechanismus, welcher ein
erstes Kupplungselement und ein zweites Kupplungselement umfasst,
welche relativ zueinander drehbar sind und welcher die zwei Kupplungselemente
miteinander ungeachtet der Drehrichtung des ersten Kupplungselements
in Eingriff bringt, wenn die Drehzahl des ersten Kupplungselements
die Drehzahl des zweiten Kupplungselements überschreitet und ein Lasterzeugungsmittel,
welches einen ersten Rotor und einen zweiten Rotor umfasst, welche
relativ zueinander drehbar sind, welches eine Drehlast durch die
Relativdrehung der zwei Rotoren erzeugt, wobei die Antriebswelle
mit dem ersten Nockenelement des Drehmomentnockenmechanismus verbunden
ist, das zweite Nockenelement des Drehmomentnockenmechanismus mit
dem ersten Rotor des Lasterzeugungsmittels verbunden ist, der zweite
Rotor des Lasterzeugungsmittels mit dem ersten Kupplungselement
des bidirektionalen Kupplungsmechanismus verbunden ist und das zweite
Kupplungselement des bidirektionalen Kupplungsmechanismus mit der
angetriebenen Welle verbunden ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu
dem oben erwähnten
ersten Aspekt ein Kraftübertragungssystem
für Vierradantriebsfahrzeuge
vorgeschlagen, bei dem das oben erwähnte Lasterzeugungsmittel eine
Hydraulikpumpe ist.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu
dem oben erwähnten
ersten Aspekt ein Kraftübertragungssystem
für Vierradantriebsfahrzeuge
vorgeschlagen, bei dem das oben erwähnte Lasterzeugungsmittel ein
Stromgenerator ist.
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Gemäß den oben
erwähnten
Anordnungen ist der bidirektionale Kupplungsmechanismus in einem
ausgekuppelten Zustand, wenn das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit
nach vorne fährt,
wo die Drehzahl der hauptsächlich
angetriebenen Räder
mit der Drehzahl der zusätzlich
angetriebenen Räder übereinstimmt,
und wenn das Fahrzeug bremst, während
es nach vorne fährt,
wo die Drehzahl der hauptsächlich
angetriebenen Räder
kleiner als die Drehzahl der zusätzlich
angetriebenen Räder ist.
Als ein Ergebnis dreht der zweite Rotor des Lasterzeugungsmittels
lastfrei, indem er von dem ersten Rotor in Bewegung gebracht wird,
der Drehmomentnockenmechanismus überträgt kein
Drehmoment und somit wird keine Schubkraft erzeugt, die Mehrscheibenkupplung
ist ausgekuppelt und das Fahrzeug wird in einem Zweiradantriebszustand
gehalten.
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Da
der bidirektionale Kupplungsmechanismus in einem eingekuppelten
Zustand ist, wenn das Fahrzeug nach vorne zu fahren beginnt und
wenn das Fahrzeug in der Vorwärtsrichtung
beschleunigt, wenn die Drehzahl der hauptsächlich angetriebenen Räder die
Drehzahl der zusätzlich
angetriebenen Räder überschreitet,
bremst das erste Kupplungselement des bidirektionalen Kupplungsmechanismus den
zweiten Rotor des Lasterzeugungsmittels, um eine Drehung relativ
zu dem ersten Rotor zu bewirken. Als ein Ergebnis erzeugt das Lasterzeugungsmittel
eine Last, der Drehmomentnockenmechanismus überträgt das Drehmoment, um eine
Schubkraft zu erzeugen, die Mehrscheibenkupplung wir daher eingekuppelt
und das Fahrzeug schaltet zu einem Vierradantriebszustand um.
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Wenn
das Fahrzeug rückwärts fährt, ist
die Richtung, in welches jedes der Elemente des Kraftübertragungssystems
dreht, entgegengesetzt zu der Drehrichtung, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt und da
der bidirektionale Kupplungsmechanismus das erste Kupplungselement
mit dem zweiten Kupplungselement ungeachtet der Drehrichtung des
ersten Kupplungselements in Eingriff bringt, wenn die Drehzahl des
ersten Kupplungselements die Drehzahl des zweiten Kupplungselements überschreitet, wird
der bidirektionale Kupplungsmechanismus dann, wenn das Fahrzeug
mit einer konstanten Geschwin digkeit rückwärts fährt und wenn das Fahrzeug rückwärts gebremst
wird, in derselben Weise ausgekuppelt als ob es vorwärts fährt, um
das Fahrzeug in einem Zweiradantriebszustand zu halten und der bidirektionale
Kupplungsmechanismus wird eingekuppelt, um das Fahrzeug zu einem
Vierradantriebszustand umzuschalten, wenn das Fahrzeug rückwärts zu fahren
beginnt und wenn das Fahrzeug rückwärts beschleunigt.
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Das
von dem hauptsächlich
angetriebenen Rädern
zu den zusätzlich
angetriebenen Rädern übertragene
Drehmoment wird nicht direkt an den bidirektionalen Kupplungsmechanismus
angelegt; nur ein kleines Drehmoment, welches von dem Drehmomentnockenmechanismus übertragen
wird, wird an den bidirektionalen Kupplungsmechanismus angelegt
und es ist daher möglich,
die Drehmomentübertragungskapazität des bidirektionalen
Kupplungsmechanismus zu verringern, um auf diese Weise die Größe und die
Kosten desselben zu verringern.
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Bezüglich des
Lasterzeugungsmittels kann eine Hydraulikpumpe oder ein Stromgenerator
verwendet werden.
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Die
oben erwähnten
Ziele, weitere Ziele, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus einer Erläuterung
bevorzugter Ausführungsformen
offenbar, welche unten detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 bis 6 veranschaulichen
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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1 ist
eine schematische Darstellung, welche die Anordnung der gesamten
Kraftübertragungslinie
eines Vierradantriebsfahrzeugs zeigt.
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2 ist
eine schematische Darstellung, welche die Struktur eines Kraftübertragungssystems zeigt.
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3A und 3B sind
vergrößerte Querschnittsansichten
an einer Linie 3–3
in 2.
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
an einer Linie 4–4
in 2.
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5A, 5B und 5C sind
schematische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkung eines bidirektionalen
Kupplungsmechanismus.
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6 ist
eine schematische Ansicht, welche den Kraftübertragungsweg zeigt.
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7 ist
eine schematische Darstellung, welche die Struktur eines Kraftübertragungssystems einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
eine schematische Darstellung, welche die Struktur eines Kraftübertragungssystems einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Praktische
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme
auf Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erläutert, welche
in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt sind.
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1 bis 6 veranschaulichen
die erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 1 gezeigt, wird die Ausgabe eines in dem vorderen
Teil eines Vierradantriebsfahrzeugs angebrachten Motors E einem
Differenzialgetriebe 2 an der Vorderseite über ein
Getriebe 1 zugeführt,
und die Ausgabe von dem Differenzialgetriebe 2 wird über Antriebswellen 3, 3 zu
rechten und linken Vorderrädern
Wf, Wf übertragen,
welche hauptsächlich angetriebene
Räder sind.
Ferner wird die dem Differenzialgetriebe 2 zugeführte Ausgabe
von dem Motor E einem Kraftübertragungssystem
T zugeführt,
welches nachfolgend beschrieben wird, über ein Kegelradgetriebe 4 und
eine Antriebswelle 5, die Ausgabe von dem Kraftübertragungssystem
T wird zu einem Differenzialgetriebe 8 an der Rückseite über eine
Antriebswelle 6 und ein Kegelradgetriebe 7 übertragen und
ferner wird die Ausgabe von dem Differenzialgetriebe 8 über Antriebswellen 9, 9 zu
rechten und linken Hinterrädern
Wr, Wr übertragen,
welche zusätzlich
angetriebene Räder
sind.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst das zwischen der Antriebswelle 5,
welche in betrieblicher Verbindung mit der Drehung der Vorderräder Wf,
Wf dreht, und der angetriebenen Welle 6, welche in betrieblicher
Verbindung mit der Drehung der Hinterräder Wr, Wr dreht, angeordnete
Kraftübertragungssystem
T eine Mehrscheibenkupplung 11, einen Drehmomentnockenmechanismus 12,
eine Hydraulikpumpe 13 und einen bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14,
welche in der Reihenfolge von der Seite der Antriebswelle 5 zu
der Seite der angetriebenen Welle 6 angeordnet sind.
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Die
Mehrscheibenkupplung 11 regelt die Übertragung und Blockierung
eines Drehmoments zwischen der Antriebswelle 5 und der
angetriebenen Welle 6 und ist ausgebildet durch abwechselndes Übereinanderlegen
einer Mehrzahl von Reibungseingriffselementen 16 ..., welche
an einem zusammen mit der Antriebswelle 5 drehenden Kupplungsäußeren 15 abgestützt sind,
und einer Mehrzahl von Reibungseingriffselementen 18 ...,
welche an einem zusammen mit der angetriebenen Welle 5 drehenden Kupplungsinneren 17 abgestützt sind,
und die zwei Reibungseingriffselemente 16 ..., 18 ...
kommen in engen Kontakt miteinander durch Aufnahme einer Schubkraft
von dem nachfolgend beschriebenen Drehmomentnockenmechanismus 12,
um die Antriebswelle 5 mit der angetriebenen Welle 6 zu
kuppeln. In dem Zustand, in welchem die Mehrscheibenkupplung 11 eingekuppelt
ist, wird ein Drehmoment von den Vorderrädern Wf, Wf zu den Hinterrädern Wr,
Wr übertragen,
und in dem Zustand, in welchem der Eingriff der Mehrscheibenkupplung 11 gelöst ist, wird
die Übertragung
eines Drehmoments von den Vorderrädern Wf, Wf zu den Hinterrädern Wr,
Wr blockiert.
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Wie
es durch Bezugnahme auf die 3A und 3B zusammen
mit der 2 deutlich ist, umfasst der
Drehmomentnockenmechanismus 12 ein erstes Nockenelement 19,
welches durch Keilverzahnungen mit dem Kupplungsäußeren 15 verbunden
ist, und ein zweites Nockenelement 21, welches mit dem
vorderen Ende einer Hülse 20 verbunden
ist, welche koaxial um einen äußeren Umfang
der angetriebenen Welle 6 herum angebracht ist, und eine Mehrzahl
von Kugeln 22 ... sind zwischen der Mehrzahl von dreieckförmigen Nockenbahnen 19a ..., 21a ...
abgestützt,
welche auf den zueinander weisenden Oberflächen von dem ersten Nockenelement 19 bzw. dem
zweiten Nockenelement 21 ausgebildet sind.
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Die
Hydraulikpumpe 13, welche ein Lasterzeugungsmittel der
vorliegenden Erfindung ausbildet, umfasst beispielsweise eine bekannte
Zellenpumpe; ein Pumpenrotor, welcher einen ersten Rotor 23 des
Lasterzeugungsmittels ausbildet, ist mit dem hinteren Ende der oben
erwähnten
Hülse 20 verbunden
und ein Nockenring, welcher einen zweiten Rotor 24 des
Lasterzeugungsmittels ausbildet, ist mit einem ersten Kupplungselement 29 des
bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 verbunden, welcher nachfolgend
beschrieben wird. Die Hydraulikpumpe 13 umfasst eine erste Öffnung 13a und
eine zweite Öffnung 13b;
wenn der erste Rotor 23 und der zweite Rotor 24 relativ
zueinander in einer Richtung drehen, strömt das durch die erste Öffnung 13a aufgenommene
Hydrauliköl
in die zweite Öffnung 13b hinein und
wenn der erste Rotor 23 und der zweite Rotor 24 relativ
zueinander in der anderen Richtung drehen, strömt das durch die zweite Öffnung 13b aufgenommene
Hydrauliköl
in die erste Öffnung 13a hinein.
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Ein
mit der Hydraulikpumpe 13 verbundener Hydraulikkreis 25 ist
ausgebildet durch paralleles Verbinden einer zwischen der ersten Öffnung 13a und
der zweiten Öffnung 13b angeordneten Öffnung 26,
eines Entlastungsventils 27, welches öffnet, wenn der Öldruck der
ersten Öffnung 13a den Öldruck der zweiten Öffnung 13b um
einen vorbestimmten Wert überschreitet,
und eines Entlastungsventils 28, welches öffnet, wenn
der Öldruck
der zweiten Öffnung 13b den Öldruck der
ersten Öffnung 13a um
einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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Wie
es durch Bezugnahme auf 4 zusammen mit 2 deutlich
ist, umfasst der bidirektionale Kupplungsmechanismus 14 ein
ringförmiges erstes
Kupplungselement 29, welches in der radialen Richtung ganz
außen
angeordnet ist und mit dem zweiten Rotor 24 der Hydraulikpumpe 13 verbunden ist,
ein zweites Kupplungselement 30, welches koaxial innerhalb
des ersten Kupplungselements 29 angeordnet und mit dem
Außenumfang
der angetriebenen Welle 6 verbunden ist, eine ringförmige Halterung 31, welche
in einer drehbaren Weise zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungselement 29, 30 angeordnet
ist, und eine Mehrzahl von Hemmschuhen 32 ..., welche derart
abgestützt
sind, dass sie in eine Mehrzahl von Taschen 31a ..., welche
in der Halterung 31 in vorbestimmten Intervallen ausgebildet sind,
und eine Mehrzahl von Vertiefungen 29a ... passen, welche
am Innenumfang des ersten Kupplungselements 29 in diesen
vorbestimmten Intervallen ausgebildet sind. Die Vertiefungen 29a ...
sind am Innenumfang des ersten Kupplungselements 29 ausgebildet,
welches das Äußere der
zwei Kupplungselemente ist und eine kreisförmige Oberfläche 30a ist am
Außenumfang
des zweiten Kupplungselements 30 ausgebildet, welches das
Innere der zwei Kupplungselemente ist. Die Hemmschuhe 32 ...
werden daher dadurch gehalten, dass sie von den Vertiefungen 29a ...
des ersten Kupplungselements 29, der kreisförmigen Oberfläche 30a des
zweiten Kupplungselements 30 und den Taschen 31a ...
der Halterung 31 umgeben sind.
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Schuhe 31c ...,
welche an den äußeren Enden
von Armen 31b ... vorgesehen sind, welche sich von der
Halterung 31 aus erstrecken, sind in einer verschieblichen
Weise mit der Innenoberfläche
eines Gehäuses 33 des
Kraftübertragungssystems
T im Reibungseingriff. Ein Stift 34, welcher von der Halterung 31 in
der radialen Richtung vorsteht, ist mit einer Nut 29b im
Eingriff, welche am Innenumfang des ersten Kupplungselements 29 ausgebildet
ist, um den Winkelbereich zu begrenzen, über welchen die Halterung 31 relativ
zu dem ersten Kupplungselement 29 drehbar ist. Ferner werden
die Halterung 31 und die Hemmschuhe 32 ... zu
der in 5A gezeigten neutralen Position
durch Federn 35 ..., 35 ... gedrängt, welche
an beiden Rändern
der Taschen 31a ... der Halterung 31 vorgesehen
sind.
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6 ist
eine schematische Darstellung des Kraftübertragungswegs des Kraftübertragungssystems
T, welche das Verständnis
der Struktur desselben unterstützen
wird. Wie in der Figur gezeigt, sind die Vorderräder Wf, Wf, die Antriebswelle 5,
das erste Nockenelement 19 und das zweite Nockenelement 21 des
Drehmomentnockenmechanismus 12, der erste Rotor 23 und
der zweite Rotor 24 der Hydraulikpumpe 13, das
erste Kupplungselement 29 und das zweite Kupplungselement 30 des
bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14, die angetriebene
Welle 6 und die Hinterräder
Wr, Wr in Reihe verbunden. Dicke durchgezogene Linien, welche alle
Komponenten miteinander verbinden, bezeichnen direkte Verbindungen,
welche keine Relativdrehung erlauben, und feine doppelte Linien
A, B und C bezeichnen Verbindungen, welche eine Relativdrehung erlauben.
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Eine
Wirkungsweise der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, welche die oben erwähnte Anordnung umfasst, wird
hauptsächlich
unter Bezug nahme auf 6 erläutert.
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(1) Beim Vorwärtsfahren
mit einer konstanten Geschwindigkeit
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Wenn
ein Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit vorwärts fährt, bei
der die Vorderräder Wf,
Wf und die Hinterräder
Wr, Wr mit derselben Geschwindigkeit drehen, ist der Eingriff der
Mehrscheibenkupplung 11 gelöst und die Verteilung eines
Drehmoments von den Vorderrädern
Wf, Wf zu den Hinterrädern
Wr, Wr ist so blockiert, dass das Fahrzeug in einen Zweiradantriebszustand
versetzt ist. Die Wirkungsweise beim Vorwärtsfahren mit einer konstanten
Geschwindigkeit wird unten erläutert.
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Die
Drehung der von dem Motor E angetriebenen Vorderräder Wf,
Wf wird durch die Antriebswelle 5 zu dem Drehmomentnockenmechanismus 12 übertragen.
Da der Drehmomentnockenmechanismus 12 die Struktur besitzt,
in welcher Kugeln 22 ... zwischen den Nockenbahnen 19a ...
des ersten Nockenelements 19 und den Nockenbahnen 21a ...
des zweiten Nockenelements 21 gehalten sind, wird die Drehung
des ersten Nockenelements 19 zu dem zweiten Nockenelement 21 über die
Kugeln 22 ... übertragen.
Da in diesem Zustand keine Last auf das zweite Nockenelement 21,
wie nachfolgend beschrieben, ausgeübt wird, überträgt der Drehmomentnockenmechanismus 21 kein
wesentliches Drehmoment, das erste Nockenelement 19 und
das zweite Nockenelement 21 drehen sich nicht relativ zueinander
(siehe 3A) und der Drehmomentnockenmechanismus 12 erzeugt
keine Schubkraft, um die Mehrscheibenkupplung 11 einzukuppeln.
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Wenn
die Drehung zu dem ersten Rotor 23 von der Hydraulikpumpe 13 übertragen
wird, welcher mit dem zweiten Nockenelement 21 des Drehmomentnockenmechanismus 12 verbunden
ist, wird der zweite Rotor 24 durch die Drehung des ersten
Rotors 23 in Bewegung gebracht und dreht mit derselben Drehzahl
wie der des ersten Rotors 23 und die Hydraulikpumpe 13 ist ohne
Last im Leerlauf und nimmt weder irgendwelches Hydrauliköl auf noch
gibt sie dieses ab, da keine Last an den zweiten Rotor 24, wie
nachfolgend beschrieben, angelegt ist.
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Das
erste Kupplungselement 29 des bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 dreht
durch die Verbindung mit dem zweiten Rotor 24 der Hydraulikpumpe 13,
das zweite Kupplungselement 30 dreht durch die Verbindung
mit den Hinterrädern
Wr, Wr über
die angetriebene Welle 6 und in diesem Zustand drehen das
erste und das zweite Kupplungselement 29, 30 des
bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 in derselben Richtung
mit derselben Drehzahl, um auf diese Weise einen Schlupfzustand
zu bewirken, in welchem kein Drehmoment übertragen wird, da die Drehzahl
der Vorderräder
Wf, Wf mit der Drehzahl der Hinterräder Wr, Wr übereinstimmt.
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D.h.
wenn, wie in 5B gezeigt, das zweite Kupplungselement 30 des
bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14, welcher in betriebsmäßiger Verbindung
mit der Drehung der Hinterräder
Wr, Wr dreht, in der Vorwärtsrichtung
dreht, was durch den Pfeil Nr gezeigt ist, dreht die Halterung 31,
welche durch das zweite Kupplungselement 30 in Bewegung gebracht
wird, auch in der Vorwärtsrichtung,
aber da die Halterung 31 durch die Schuhe 31c ...
(siehe 2) verzögert
wird, welche mit dem Gehäuse 33 in Reibungseingriff
treten, wird die Drehung der Halterung 31 um einen vorbestimmten
Winkel relativ zu dem ersten Kupplungselement 29 verzögert, und
der Stift 34 stoppt in einer Position, in welcher der in
Kontakt mit einem Rand der Nut 29b des ersten Kupplungselements 29 ist
(5B). In diesem Zustand wird ein Drehmoment von
dem ersten Kupplungselement 29 zu dem zweiten Kupplungselement 30 nur dann übertragen,
wenn die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 29 in
der Vorwärtsrichtung
die Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30 in der
Vorwärtsrichtung überschreitet
und kein Drehmoment wird von dem ersten Kupplungselement 29 zu dem
zweiten Kupplungselement 30 übertragen, wenn die Drehzahl
Nf des ersten Kupplungs elements 29 in der Vorwärtsrichtung
mit der Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30 in
der Vorwärtsrichtung übereinstimmt
oder kleiner als dieses wird.
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Wie
oben beschrieben, wird dann, wenn das Fahrzeug mit einer konstanten
Geschwindigkeit vorwärts
fährt,
bei der die Drehzahlen Nf, Nr des ersten Kupplungselements 29 und
des zweiten Kupplungselements 30 miteinander übereinstimmen,
der bidirektionale Kupplungsmechanismus 14 nicht eingekuppelt
und da das erste Kupplungselement 29 ohne Last drehen kann,
kann der zweite Rotor 24 der Hydraulikpumpe 13,
welcher mit dem ersten Kupplungselement 29 verbunden ist,
ohne irgendeine Last drehen. Daher kommt zwischen dem ersten Nockenelement 19 und
dem zweiten Nockenelement 21 des Drehmomentnockenmechanismus 12 keine
Drehmomentübertragung
vor, die Phasen des ersten und des zweiten Nockenelements 19, 21 werden
in dem in 3A gezeigten Zustand gehalten
und der Drehmomentnockenmechanismus 12 erzeugt keine Schubkraft
zum Einkuppeln der Mehrscheibenkupplung 11.
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(2) Beim Anfahren nach vorne
oder Beschleunigen nach vorne
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Wenn
die Vorderräder
Wf, Wf infolge eines raschen Starts oder einer raschen Beschleunigung auf
einer Straßenoberfläche mit
einem niedrigen Reibungskoeffizienten durchdrehen und die Drehzahl der
Vorderräder
Wf, Wf die Drehzahl der Hinterräder Wr,
Wr überschreitet,
wird die Mehrscheibenkupplung 11 eingekuppelt, ein Drehmoment
wird von den Vorderrädern
Wf, Wf zu den Hinterrädern
Wr, Wr verteilt und das Fahrzeug wird in einen Vierradantriebszustand
gebracht. Die Wirkungsweise beim Anfahren nach vorne oder Beschleunigen
nach vorne wird unten erläutert.
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Zu
dem oben erwähnten
Zeitpunkt, wenn das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit
vorwärts
fährt,
werden die Drehzahlen Nf, Nr des ersten Kupplungselements 29 und
des zweiten Kupplungselements 30 des bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 identisch,
aber wenn die Vorderräder
Wf, Wf durchdrehen, überschreitet
die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 29 des bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14,
welches betriebsmäßig mit
der Drehung der Vorderräder
Wf, Wf verbunden ist, die Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30,
welches betriebsmäßig mit
der Drehung der Hinterräder
Wr, Wr verbunden ist. Wenn die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 29 in
der Vorwärtsrichtung
die Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30 in der
Vorwärtsrichtung
in 5B übertrifft, wird
der bidirektionale Kupplungsmechanismus 14 eingekuppelt
und das erste Kupplungselement 29 und das zweite Kupplungselement 30 werden
miteinander verbunden.
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In
diesem Zustand bleibt die Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30,
welches direkt mit den Hinterrädern
Wr, Wr über
die angetriebene Welle 6 verbunden ist, unverändert, aber
die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 29, welches
mit den Vorderrädern
Wf, Wf über
die Hydraulikpumpe 13 und den Drehmomentnockenmechanismus 12 verbunden
ist, wird auf das selbe Niveau wie die Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30 als
Ergebnis der von dem zweiten Kupplungselement 30 ausgeübten Last
verringert. Da die Drehung des mit dem ersten Kupplungselement 29 verbundenen zweiten
Rotors 24 der Hydraulikpumpe 13 auch gebremst
wird, wenn die Drehung des ersten Kupplungselements 29 des
bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 auf diese Weise
gebremst wird, drehen der erste Rotor 23 und der zweite
Rotor 24 relativ zueinander, um Hydrauliköl aus der
ersten Öffnung 13a abzugeben
und dieses Hydrauliköl
strömt
zu der zweiten Öffnung 13b zurück und durchströmt die Öffnung 26,
um eine Drehlast in der Hydraulikpumpe 13 zu erzeugen.
Wenn der Auslassdruck der Hydraulikpumpe 13 eine Obergrenze
erreicht, öffnet
zusätzlich das
eine Entlastungsventil 27, um die auf die Hydraulikpumpe 13 ausgeübte Drehlast
auf eine Obergrenze zu beschränken.
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Wenn
die so in der Hydraulikpumpe 13 erzeugte Drehlast die Drehung
des ersten Rotors 23 bremst, wird eine Drehdifferenz zwischen
dem zweiten Nockenelement 21 des Drehmomentnockenmechanismus 12,
welches dreht, indem es mit dem ersten Rotor 23 verbunden
ist, und dem ersten Nockenelement 19 des Drehmomentnockenmechanismus 12,
welches dreht, indem es mit den Vorderrädern Wf, Wf verbunden ist,
bewirkt. Die Phasen der Nockenbahn 19a des ersten Nockenelements 19 und der
Nockenbahn 21a des zweiten Nockenelements 21 sind
so ausgelegt, dass sie eine Schubkraft erzeugen (3B)
und diese Schubkraft bewirkt, dass die Reibungseingriffselemente 16 ..., 18 ...
der Mehrscheibenkupplung 11 in engen Kontakt miteinander kommen,
um sie einzukuppeln. Als ein Ergebnis wird das Drehmoment von den
Vorderrädern
Wf, Wf zu den Hinterrädern
Wr, Wr über
die Antriebswelle 5, die Mehrscheibenkupplung 11 und
die angetriebene Welle 6 übertragen und das Fahrzeug
wird in einen Vierradantriebszustand versetzt.
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Somit
wird dann, wenn die Vorderräder
Wf, Wf durchdrehen, ein Teil des Drehmoments von den oben erwähnten Vorderrädern Wf,
Wf zu den Hinterrädern
Wr, Wr verteilt, um das Fahrzeug in einen Vierradantriebszustand
zu versetzen und die Bodenerfassungseigenschaften des Fahrzeugs
können verbessert
werden. Darüber
hinaus kann die Höhe des
zu den Hinterrädern
Wr, Wr verteilten Drehmoments gemäß der Zunahme der Differenz
zwischen der Drehzahl der Vorderräder Wf, Wf und der der Hinterräder Wr,
Wr erhöht
werden, d.h. entsprechend der Zunahme des Schlupfausmaßes der
Vorderräder Wf,
Wf. Die Drehmomentübertragung
von den Vorderrädern
Wf, Wf zu den Hinterrädern
Wr, Wr erfolgt durch die Mehrscheibenkupplung 11, nur ein
kleiner zwischen dem ersten und dem zweiten Nockenelement 19, 21 des
Drehmomentnockenmechanismus 12 angelegter Drehmomentwert
wird zu dem bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 übertragen
und daher kann nicht nur die Größe und das
Gewicht unter Verwendung des bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 mit
einer kleinen Drehmomentübertragungskapazität verringert
werden, sondern die Haltbarkeit kann auch verbessert werden.
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(3) Beim Bremsen während einer
Vorwärtsfahrt
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Wenn
ein auf einer Straßenoberfläche mit
einem niedrigen Reibungskoeffizienten vorwärts fahrendes Fahrzeug rasch
gebremst wird, gibt es Fälle, in
welchen die Vorderräder
zuerst blockieren und die Drehzahl der Hinterräder Wr, Wr die Drehzahl der Vorderräder Wf,
Wf überschreitet,
da die auf die Vorderräder
Wf, Wf ausgeübte
Bremskraft so eingestellt ist, dass sie größer als die auf die Hinterräder Wr,
Wr ausgeübte
Bremskraft ist. Da eine Möglichkeit
besteht, dass der Betrieb des ABS (Antiblockierbremssystem) derart
beeinträchtigt
werden kann, dass die Bremsleistung verschlechtert wird, wenn in
solchen Fällen
die Mehrscheibenkupplung 11 eingekuppelt wird und das Fahrzeug
in einen Vierradantriebszustand gebracht wird, ist es notwendig,
das Fahrzeug beim Bremsen während
einer Vorwärtsfahrt
in einem Zweiradantriebszustand zu halten. Die Wirkungsweise beim
Bremsen während
einer Vorwärtsfahrt
wird unten erläutert.
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Beim
Vorwärtsfahren
mit einer konstanten Geschwindigkeit sind die Drehzahlen Nf, Nr
des ersten Kupplungselements 29 und des zweiten Kupplungselements 30 des
bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 zu dem oben erwähnten Zeitpunkt identisch,
aber wenn die Vorderräder
Wf, Wf blockieren, wird die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 29 des
bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14, welche betriebsmäßig mit
der Drehzahl der Vorderräder
Wf, Wf verbunden ist, kleiner als die Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30, welches
betriebsmäßig mit
der Drehung der Hinterräder
Wr, Wr verbunden ist. Wenn die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 29 in
der Vorwärtsrichtung
kleiner als die Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30 in
der Vorwärtsrichtung
in 5B wird, wird der bidirektionale Kupplungsmechanismus 14 ausgekuppelt
und das erste Kupplungselement 29 und das zweite Kupplungselement 30 werden
voneinander getrennt.
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D.h.,
da das erste Kupplungselement 29 des bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 mit
einer Drehzahl kleiner als der des zweiten Kupplungselements 30 drehen
kann, ohne irgendeine Last von dem zweiten Kupplungselement 30 aufzunehmen, wird
die Drehung des mit dem zweiten Kupplungselement 30 verbundenen
zweiten Rotors 24 der Hydraulikpumpe 13 nicht
beschränkt
und der erste Rotor 23 und der zweite Rotor 24 der
Hydraulikpumpe 13 drehen daher mit derselben Geschwindigkeit
in einem Zustand, in dem keine Last ausgeübt wird. Demzufolge drehen
das erste Nockenelement 19 und das zweite Nockenelement 21 des
Drehmomentnockenmechanismus 12 in derselben Phase, ohne
irgendein Drehmoment zu übertragen
und da keine Schubkraft zum Einkuppeln der Mehrscheibenkupplung 11 erzeugt
wird, wird das Fahrzeug in einem Zweiradantriebszustand gehalten.
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(4) Beim Rückwärtsfahren
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Wenn
ein Fahrzeug rückwärts fährt, kann
es zwischen einem Zweiradantriebszustand und einem Vierradantriebszustand
in derselben Weise wie in dem oben erwähnten Fall, wenn es vorwärts fährt, umschalten.
Im Einzelnen wird der Zweiradantriebszustand beibehalten bei einer
Rückwärtsfahrt
mit einer konstanten Geschwindigkeit oder in dem Fall, wo die Vorderräder Wf,
Wf beim Bremsen während
einer Rückwärtsfahrt
des Fahrzeugs blockieren, und wird zu dem Vierradantriebszustand
in dem Fall umgeschaltet, wo die Vorderräder Wf, Wf durchdrehen, wenn
rückwärts losgefahren
wird oder wenn mit einer raschen Beschleunigung rückwärts gefahren
wird. Die Wirkungsweise beim Rückwärtsfahren
wird unten erläutert.
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Wenn
ein Fahrzeug rückwärts fährt, dreht das
zweite Kupplungselement 30 des bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 in
der durch den Pfeil Nr in 5C gezeigten
Richtung, da die Drehrichtung aller Elemente in 6 umgekehrt
ist. Als Ergebnis dreht die Halterung 31, welche durch
die Drehung des zweiten Kupplungselements 30 in der Rückwärtsrichtung
mitgenom men wird, in der Rückwärtsrichtung,
aber da die Halterung 31 durch die Schuhe 31c ...
gebremst wird, welche mit dem Gehäuse 33 (2)
reibungsmäßig in Eingriff
treten, wird die Drehung relativ zu dem ersten Kupplungselement 29 um einen
vorbestimmten Winkel in der Drehrichtung verzögert, um in einem in 5C gezeigten
Zustand zu sein. In diesem Zustand wird nur dann, wenn die Drehzahl
Nf des ersten Kupplungselements 29 in der Rückwärtsrichtung
die Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30 in der
Rückwärtsrichtung überschreitet,
ein Drehmoment von dem ersten Kupplungselement 29 zu dem
zweiten Kupplungselement 30 übertragen, und wenn die Drehzahl
Nf des ersten Kupplungselements 29 in der Rückwärtsrichtung
mit der Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30 in
der Rückwärtsrichtung übereinstimmt oder
kleiner als diese wird, wird kein Drehmoment von dem ersten Kupplungselement 29 zu
dem zweiten Kupplungselement 30 übertragen.
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Da,
wie oben beschrieben, der bidirektionale Kupplungsmechanismus 14 nicht
eingekuppelt wird, wenn das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit
rückwärts fährt, wo
die Drehzahlen Nf, Nr des ersten Kupplungselements 29 und
des zweiten Kupplungselements 30 miteinander übereinstimmen und
wenn das Fahrzeug während
einer Rückwärtsfahrt
gebremst wird, wo die Drehzahl Nf des ersten Kupplungselements 29 kleiner
als die Drehzahl Nr des zweiten Kupplungselements 30 wird
und das erste Kupplungselement 29 lastfrei drehen kann,
kann der mit dem ersten Kupplungselement 29 verbundene
zweite Rotor 24 der Hydraulikpumpe 13 lastfrei drehen.
Daher wird kein Drehmoment zwischen dem ersten Nockenelement 19 und
dem zweiten Nockenelement 21 des Drehmomentnockenmechanismus 12 übertragen
und die Mehrscheibenkupplung 11 ist ausgekuppelt, um einen
Zweiradantriebszustand beizubehalten.
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Wenn
die Vorderräder
Wf, Wf durchdrehen, wenn das Fahrzeug rückwärts losfährt, und wenn das Fahrzeug
während
einer Rückwärtsfahrt
rasch be schleunigt, um dadurch zu bewirken, dass die Drehzahl Nf
des ersten Kupplungselements 29 die Drehzahl Nr des zweiten
Kupplungselements 30 überschreitet,
wird der bidirektionale Kupplungsmechanismus 14 eingekuppelt
und das erste Kupplungselement 29 wird gebremst, indem
eine Last von dem zweiten Kupplungselement 30 aufgenommen
wird. Als Ergebnis drehen der erste Rotor 23 und der zweite
Rotor 24 der Hydraulikpumpe 13 relativ zueinander,
um eine Drehlast zu erzeugen, ein Drehmoment wird zwischen dem ersten
Nockenelement 19 und dem zweiten Nockenelement 21 des
Drehmomentnockenmechanismus 12 übertragen, um eine Schubkraft
zu erzeugen und die Mehrscheibenkupplung 11 wird durch
diese Schubkraft eingekuppelt und das Fahrzeug wird in einen Vierradantriebszustand
versetzt.
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Zusätzlich ist
die Drehrichtung der Hydraulikpumpe 13, wenn das Fahrzeug
rückwärts losfährt oder
während
einer Rückwärtsfahrt
rasch beschleunigt, umgekehrt von der, wenn das Fahrzeug vorwärts losfährt oder
rasch vorwärts
beschleunigt; die erste Öffnung 13a wird
zu einer Einlassöffnung
und die zweite Öffnung 13b wird
zu einer Auslassöffnung. Daher
wird die Obergrenze für
den Öldruck
durch das andere Entlastungsventil 28 beschränkt.
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Die
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
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Die
zweite Ausführungsform
unterscheidet sich von der oben erwähnten ersten Ausführungsform
hinsichtlich des Aufbaus des bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14.
D.h. in der ersten Ausführungsform
ist der bidirektionale Kupplungsmechanismus 14 koaxial
an der angetriebenen Welle 6 angeordnet, aber in der zweiten
Ausführungsform
ist der bidirektionale Kupplungsmechanismus 14 an einer
Position entfernt von der angetriebenen Welle 6 angeordnet.
Ein an dem ersten Kupplungselement 29 des bidirektionalen
Kupplungsmechanismus 14 vorgesehenes Zahnrad 41 kämmt mit
einem an dem zweiten Rotor 24 der Hydraulikpumpe 13 vorgesehenen
Zahnrad 42 und ein an dem zweiten Kupplungselement 30 des
bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 vorgesehenes Zahnrad 43 kämmt mit
einem an der angetriebenen Welle 6 vorgesehenen Zahnrad 44.
In diesem Fall stimmt das Übersetzungsverhältnis der
zwei Zahnräder 41, 42 auf
der Seite des ersten Kupplungselements 29 mit dem Übersetzungsverhältnis der
zwei Zahnräder 43, 44 auf
der Seite des zweiten Kupplungselements 30 überein.
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Die
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 8 erläutert.
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In
der dritten Ausführungsform
wird ein Stromgenerator 45 als das Lasterzeugungsmittel
anstelle der Hydraulikpumpe 13 der ersten Ausführungsform
verwendet. Der Stromgenerator 45 umfasst einen ersten Rotor 46,
welcher einen Stromgeneratorrotor an der Innenseite desselben ausbildet und
einen zweiten Rotor 47, welcher einen Stator an der Außenseite
desselben ausbildet; der erste Rotor 46 ist mit dem zweiten
Nockenelement 21 des Drehmomentnockenmechanismus 12 über die
Hülse 20 verbunden
und der zweite Rotor 47 ist mit dem ersten Kupplungselement 29 des
bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 verbunden. Beide
Enden der Spule des zweiten Rotors 47 sind mit einer Steuer/Regeleinrichtung 48 verbunden.
Wenn der erste Rotor 46 und der zweite Rotor 47 von
dem Stromgenerator 45 relativ zueinander drehen, kann er
dieselbe Funktion wie die der Hydraulikpumpe 13 der ersten
Ausführungsform
haben, da die so erzeugte Last derart wirkt, dass die Drehung des
ersten Rotors 46 unterdrückt wird.
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Somit
können
dieselben betriebsbedingten Effekte, wie jene, welche durch die
erste Ausführungsform
erhalten werden, durch die zweite und die dritte Ausführungsform
erreicht werden.
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind oben detailliert erläutert, aber
die vorliegende Erfindung kann auf vielfältige Weise modifiziert werden,
ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er in den
beigefügten
Ansprüchen definiert
ist.
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Beispielsweise
ist die Struktur des bidirektionalen Kupplungsmechanismus 14 nicht
auf die in den Ausführungsformen
beschriebene begrenzt und Rollen können anstelle der Hemmschuhe 32 verwendet werden.