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Diese
Erfindung betrifft ein stufenloses Getriebe, das aufweist: eine
erste Welle, verbindbar mit einem Motor; eine zweite Welle, die
parallel mit der ersten Welle angeordnet ist; ein Getriebe mit feststehendem Übersetzungsverhältnis, das
ein erstes Drehelement aufweist, frei gelagert um in Bezug zu der zweiten
Welle zu drehen, wobei das erste Drehmoment eine Drehung der ersten
Welle mit einem festen Übersetzungsverhältnis ausgibt;
ein stufenlos veränderbares
Toroid- Getriebe, das eine Ausgangsscheibe aufweist, die auf der
ersten Welle gelagert ist und die Drehung der ersten Welle bei einem
willkürlichen Drehzahlverhältnis ausgibt,
und ein zweites Drehelement, das auf der zweiten Welle befestigt
und mit der Ausgangsscheibe gekuppelt ist; einen Planetenradsatz,
axial zwischen dem ersten Drehelement und dem zweiten Drehelement
auf der zweiten Welle angeordnet, wobei der Planetenradsatz ein
Sonnenrad aufweist, verbunden mit dem zweiten Drehelement über die
zweite Welle, einen Planetenradträger, verbunden mit dem ersten
Drehelement, und ein Ringzahnrad, das die Drehrichtung und die Drehzahl
entsprechend eines Unterschiedes zwischen der Drehzahl des Sonnenrades
und der Drehzahl des Planetenradträgers verändert; ein abschließendes Ausgangsteil,
verbunden mit dem Ringzahnrad, wobei das abschließende Ausgangsteil
axial zwischen dem Planetensatz und dem zweiten Drehelement angeordnet
ist; eine erste Kupplung, die eine Verbindung des ersten Drehelementes
und des Planetenradträgers
lösen kann;
und eine zweite Kupplung, die das zweite Drehelement und das abschließende Ausgangsteil
verbinden kann.
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Solch
ein stufenloses Getriebe ist z. B. aus dem vierten Ausführungsbeispiel
der
EP 0 271 343 A1 bekannt.
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Außerdem zeigt
die Tokkai Hei 10- 325459, veröffentlicht
durch das Japanische Patentbüro
in 1997 (entsprechend zu der
EP 0 866 242 A2 ) ein stufenloses Getriebe,
das ein stufenlos veränderbares Toroid-
Getriebe (Toroid- CVT) kombiniert, ein Getriebe mit feststehendem Übersetzungsverhältnis und einen
Planetenradsatz.
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Das
stufenlose Getriebe weist eine erste Welle und eine dazu parallele
zweite Welle auf. Die erste Welle ist mit dem Motor verbunden und
das Toroid- CVT ist rund um die erste Welle als eine Mitte angeordnet.
Die Drehung der ersten Welle wird durch ein Getriebe mit feststehendem Übersetzungsverhältnis und
durch das Toroid- CVT ausgegeben.
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Ein
erstes Zahnrad, das sich entsprechend der Drehung, ausgegeben von
dem Getriebes mit feststehendem Übersetzungsverhältnis dreht,
und ein zweites Getriebe, das sich entsprechend der Drehung, ausgegeben
von dem Toroid- CVT dreht, sind auf der zweiten Welle vorgesehen.
Außerdem
sind eine Kraftumlaufkupplung, ein Planetenradsatz, eine Direktkupplung
und ein abschließendes
Ausgangszahnrad auf der zweiten Welle angeordnet. Das erste Zahnrad
ist mit einem Planetenträger
des Planetenradsatzes über
die Kraftumlaufkupplung verbunden. Das zweite Zahnrad ist an einem
Sonnenrad des Planetenradsatzes befestigt. Es ist auch mit der zweiten Welle über die
Direktkupplung verbunden. Ein Ringzahnrad des Planetenradsatzes
ist auf der zweiten Welle befestigt. Die Kraftumlaufkupplung und
die Direktkupplung sind wahlweise im Eingriff.
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In
einem Kraftumlaufmodus, wo die Kraftumlaufkupplung im Eingriff ist,
während
die Direktkupplung außer
Eingriff ist, verändert
der Planetenradsatz die Drehrichtung und die Drehzahl des abschließenden Ausgangszahnrades
entsprechend des Unterschiedes in der Drehzahl von dem ersten Zahnrad und
dem zweiten Zahnrad. Der Grund dafür, warum das Getriebe als ein
stufenloses Getriebe bezeichnet wird, ist der, weil die Ausgangsdrehung
auf Null gehalten werden kann, d. h., die Drehung des abschließenden Ausgangszahnrades
kann gestoppt werden, während
sich die Dreheingabe fortsetzt.
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In
diesem stufenlosen Getriebe ist das zweite Zahnrad zwischen dem
ersten Zahnrad und dem abschließenden
Ausgangszahnrad vorgesehen. Mit anderen Worten, die Zahnräder sind
in der Reihenfolge des ersten Zahnrades, des zweiten Zahnrades und
des abschließenden
Ausgangszahnrades auf der zweiten Welle angeordnet.
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Hierin
wird die axiale Position des ersten Zahnrades und des zweiten Zahnrades
in Abhängigkeit
vom dem Positionieren des Getriebes mit feststehendem Übersetzungsverhältnis und
dem Toroid- CVT bestimmt und der Abstand zwischen den Zahnrädern kann
nicht willkürlich
festgelegt werden. In diesem stufenlosen Getriebe ist, da das abschließende Ausgangszahnrad
außerhalb
des Zwischen- Zahnradabstandes angeordnet ist, die axiale Länge der
zweiten Welle, die für
das Positionieren der Zahnräder
erforderlich ist, lang.
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In
diesem stufenlosen Getriebe sind der Planetenradsatz und die Kraftumlaufkupplung
zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad angeordnet und
die Direktkupplung ist zwischen dem zweiten Zahnrad und dem abschließenden Ausgangszahnrad
angeordnet. Hierin ist ein Sonnenrad des Planetenradsatzes mit dem
zweiten Zahn rad verbunden, und der Planetenträger ist mit dem ersten Zahnrad
verbunden. Ein Ringzahnrad und ein Ausgangszahnrad sind auf der
zweiten Welle befestigt. Als ein Ergebnis dieser Anordnung überlappen
die Verbindungsteile des Planetenträgers und das erste Zahnrad
außerhalb
der Verbindungsteile des Ringzahnrades und der zweiten Welle, so
dass sich die Abmessungen des Planetenradsatzes in der radialen Richtung
erhöhen.
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Aus
diesem Grund sind sowohl die Länge, als
auch der Durchmesser des stufenlosen Getriebes des Standes der Technik
groß.
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Außerdem hat
in der
EP 0 271 2343
A1 , wie zuvor beschrieben, das stufenlose Getriebe eine zweite
Welle, die koaxial mit einer dritten Welle angeordnet ist, um dadurch
ein Getriebe vorzusehen, dessen Abmessungen auch verhältnismäßig groß sind. Lager
sind auf beiden Seiten eines abschließenden Ausgangsteiles und zwischen
einem zweiten Drehelement und einer Kupplungsanordnung vorgesehen, um
die zweite Welle parallel zu der dritten Welle zu halten. Diese
Anordnung, die außerdem
in der Abmessung groß ist,
ist in der Herstellung kostenintensiv und neigt zu einer Fehlfunktion.
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Es
ist demzufolge ein Ziel dieser Erfindung ein verbessertes stufenloses
Getriebe zu schaffen, das reduzierte Abmessungen hat und in der
Herstellung effizienter ist.
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Für ein stufenloses
Getriebe der oben vorgestellten Art wird diese Aufgabe in einer
erfinderischen Weise dadurch gelöst,
dass die zweite Kupplung zwischen dem zweiten Drehelement und dem
abschließenden
Ausgangsteil angeordnet ist, wobei das zweite Drehelement gebildet
ist, um eine zylindrische Form zu haben, und eine zweite Kupplung
in dem zweiten Drehelement untergebracht ist.
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Mit
solch einer Anordnung kann ein stufenloses Getriebe geschaffen werden,
das reduzierte Abmessungen hat und effizienter herzustellen ist.
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In
solch einem stufenlosen Getriebe entsprechend der Erfindung ist
das erste Drehelement angeordnet, um eine Drehung der ersten Welle
bei einer feststehenden Drehzahl auszugeben und das zweite Drehelement
ist angeordnet, um die Drehung der ersten Welle bei einer willkürlichen
Drehzahl auszugeben.
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Der
Planetenradsatz weist ein Sonnenrad auf, verbunden mit dem zweiten
Drehelement, wobei ein Planetenträger mit dem ersten Drehelement
verbunden ist, und ein Ringzahn rad, das die Drehrichtung entsprechend
des Unterschiedes einer Drehzahl des Sonnenrades und einer Drehzahl
des Planetenträgers
verändert.
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Das
abschließenden
Ausgangsteil ist mit dem Ringzahnrad verbunden und ist zwischen
dem Planetenradsatz und dem zweiten Drehelement angeordnet.
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Die
erste Kupplung hat eine Funktion, um eine Verbindung des ersten
Drehelements und des Planetenträgers
außer
eingriff zu bringen, und die zweite Kupplung hat eine Funktion,
um das zweite Drehelement und das abschließenden Ausgangsteil zu verbinden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
sind von den Unteransprüchen
betroffen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung in größerer Ausführlichkeit mittels bevorzugter
Ausführungsbeispiele
derselben in Bezug zu den Zeichnungen erläutert, wobei:
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1 eine
Schnittdarstellung in Längsrichtung
eines stufenlosen Getriebes dieser Erfindung ist.
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2 eine
schematische Darstellung des stufenlosen Getriebes ist.
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3 eine
vergrößerte Darstellung
des wesentlichen Teils der 1 ist.
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4 eine
Schnittdarstellung in Längsrichtung
eines der wesentlichen Teile eines stufenlosen Getriebes entsprechend
eines zweiten Ausführungsbeispieles
dieser Erfindung ist.
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5 ein
schematisches Diagramm der stufenlosen Getriebevorrichtung entsprechend
des zweiten Ausführungsbeispieles
dieser Erfindung ist.
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6 zu 3 ähnlich ist,
aber ein drittes Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung zeigt.
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7 eine
Längsschnittdarstellung
der wesentlichen Teile eines stufenlosen Getriebes entsprechend
des vierten Ausführungsbeispieles
dieser Erfindung ist.
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8 eine
Längsschnittdarstellung
des wesentlichen Teils eines stufenlosen Getriebes entsprechend
des fünften
Ausführungsbeispieles
dieser Erfindung ist.
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9 eine
vergrößerte Schnittdarstellung
in Längsrichtung
der wesentlichen Teile einer zweiten Welle, die eine mögliche Veränderung
des fünften Ausführungsbeispieles
dieser Erfindung ist.
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10 eine
Schnittdarstellung in Längsrichtung
der wesentlichen Teile eines stufenlosen Getriebes entsprechend
des sechsten Ausführungsbeispieles
dieser Erfindung ist.
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die 11A und 11B Querschnittsdarstellungen
einer elektromagnetischen Walzenkupplung entsprechend des sechsten
Ausführungsbeispieles
dieser Erfindung, genommen entlang einer Linie XI – XI von 10 ist.
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die 12A und 12B Querschnittsdarstellungen
der wesentlichen Teile der elektromagnetischen Walzenkupplung sind.
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Die 13A und 13B Querschnittsdarstellungen
der elektromagnetischen Walzenkupplung, genommen entlang einer Linie
XIII – XIII
der 12A sind.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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In
Bezug auf 1 der Zeichnungen ist ein stufenloses
Getriebe in ein Getriebegehäuse 10 aufgenommen.
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Das
Getriebegehäuse 10 weist
einen Gehäusekörper 11 und
einen vorderen Enddeckel 12 und einen hinteren Enddeckel 13 auf,
die jeweils eine vordere Öffnung
und eine hintere Öffnung
abdichten.
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In
dem Getriebegehäuse 10 sind
eine vordere Welle 310A, eine hintere Welle 310B,
eine zweite Welle 320, eine Leerlaufwelle 330 und
eine Antriebswelle 340, die in der 2 gezeigt
ist, parallel angeordnet. Die vordere Welle 310A und die
hintere Welle 310B sind an derselben Achse über ein
Kugellager 41 verbunden. Die vordere Welle 310A,
die in dem Getriebegehäuse 10 durch
ein Radiallager 42 gelagert ist, erstreckt sich außerhalb
des Getriebegehäuses 10.
Eine Kurbelwelle 312 eines Motors eines Fahrzeuges ist
mit dem vorspringenden Ende der vorderen Welle 310A über einen
Dämpfer 2 verbunden,
der die Drehschwingung absorbiert.
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Ein
Eingangsgetriebe 131 eines Reduktionsgetriebesatzes 130,
das ein Getriebe mit feststehender Drehzahl ist, ist in einem Stück mit der
vorderen Welle 310A gebildet. Ein stufenlos veränderbares
Toroid- Getriebe (eine Toroid- CVT) 100 ist rund um die hintere
Welle 310B angeordnet.
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Das
Toroid- CVT 100 ist das in der vorerwähnten Tokkai Hei 10- 325 459
gezeigte und weist zwei Toroid- Getriebeeinheiten 110 auf.
Jede Einheit 110 weist eine Eingangsscheibe 111 und
eine Ausgangsscheibe 112 auf.
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Ein
Paar von Kraftrollen 113 ist zwischen der Eingangsscheibe 111 und
der Ausgangsscheibe 112 gegriffen und überträgt ein Drehmoment von einer Scheibe
zu der anderen Scheibe unter einem Gyrationswinkel derselben.
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Die
Eingangsscheiben 111 der zwei Toroid- Übertragungseinheiten 110 sind
jeweils mit der hinteren Welle 310B über die Kugelpassfedern 43 verbunden
und drehen zusammen mit der hinteren Welle 310B. Jede Eingangsscheibe 111 kann
sich relativ zu der hinteren Welle 310B innerhalb eines
kleinen Bereichs in der axialen Richtung verlagern. Die Ausgangsscheibe 112 ist
frei gelagert, um auf der hinteren Welle 310B zu drehen.
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Infolge
eines Lastnockens 101, der die Drehung der vorderen Welle 310A in
eine Axialkraft umkehrt, wird die Eingangsscheibe 111,
die auf der rechten Seite von 1 angeordnet
ist, in die Richtung nach links der Figur gepresst. Der Lastnocken 101 weist
eine Antriebsscheibe 102 auf, die sich zusammen mit der
vorderen Welle 310A und den Nockenwalzen 103,
angeordnet zwischen der Antriebsscheibe 102 und der hinteren
Oberfläche
der Eingangsscheibe 111, dreht. Die Nockenwalzen 103 sind
elliptische Nocken und pressen die Eingangsscheibe 111 durch
eine Nockenoberfläche
infolge der relativen Drehkraft, die zwischen der Antriebsscheibe 102 und der
Eingangsscheibe 111 wirkt, nach links der Figur.
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Andererseits
ist die Eingangsscheibe 111 auf der linken Seite der Figur
durch die hintere Welle 310B über eine Feder 105 gelagert.
Demzufolge üben
die zwei Sätze
der Eingangsscheiben 111 und der Ausgangsscheiben 112 einen
Greifdruck auf die Kraftwalzen 113 infolge der Drehung
der vorderen Welle 310A oder der hinteren Welle 310B aus.
Letztlich rotieren die vordere Welle 310A oder die hintere Welle 310B infolge
der Presskraft, die die Nockenwalze 103 auf die Antriebsscheibe 102 und
die Eingangsscheibe 111 ausübt, immer zusammen. Da die vordere
Welle 310A und die hintere Welle 310B koaxial
sind und sich immer gemeinsam drehen, können sie virtuell als eine
einzige Welle betrachtet werden. Demzufolge werden hierin die vordere
Welle 310A und die hintere Welle 310B als im Wesentlichen
als eine erste Welle bezeichnet.
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Eine Ölpumpe 21,
die durch die Drehung der hinteren Welle 310B angetrieben
wird, ist mit dem Ende der hinteren Welle 310B verbunden.
Die Ölpumpe 21 ist
in einem Raum untergebracht, der durch eine Wand 21H innerhalb des
hinteren Enddeckels 13 gebildet ist. Die Ausgangsscheiben 112 sind zusammen
verbunden und bilden im Wesentlichen eine einzige Scheibe, die zwei
Toroid- Oberflächen haben,
die jeweils der Eingangsscheibe 111 zugewandt ist. Ein
CVT- Ausgangszahnrad 141 ist an dem Außenumfang der Scheibe befestigt.
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Wenn
die vordere Welle 310A durch den Motor gedreht wird, dreht
sich das Eingangszahnrad 131 des Reduktionsgetriebesatzes 130 gemeinsam
und das CVT- Ausgangszahnrad 141 dreht sich unter einem
Drehzahlverhältnis
entsprechend des Gyrationswinkels der Kraftwalzen 113.
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Diese
zwei Arten der Rotationsausgabe werden jeweils auf ein Zahnrad 132 und
ein Zahnrad 142 übertragen,
wobei beide von denen auf der zweiten Welle 320 als ein
erstes Drehelement und als ein zweites Drehelement angeordnet sind.
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Das
CVT- Ausgangszahnrad 141 ist mit dem Zahnrad 142 im
Kämmeingriff.
Das Zahnrad 141 und das Zahnrad 142 weisen eine
CVT- Ausgangsübertragungsvorrichtung 140 des
Toroid- CVT 100 auf. Das Eingangszahnrad 131 überträgt eine
Drehung auf das Zahnrad 132 über ein Zwischen Zahnrad 133,
um die Drehrichtung zu ändern.
Die Zahnräder 131, 132 und 133 weisen
den Reduktionsgetriebesatz 130 auf.
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Die
zweite Welle 320 ist in dem Getriebegehäuse 10 durch ein Walzenlager 50 und
die Schrägrollenlager 51, 52 gelagert.
Die innere Lauffläche
der Schrägrolllager 51, 52 ist
auf der zweiten Welle 320 durch eine Mutter 25 befestigt.
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Eine
Kraft- Rezirkulationskupplung 150, ein Planetenradsatz 120,
ein abschließendes
Ausgangszahnrad 3 und eine Direktkupplung 160 sind
auch auf der zweiten Welle 320 angeordnet.
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Als
nächstes
ist, unter Bezug auf die 3, die Kraft- Rezirkulationskupplung 150 eine
Reibungskupplung vom Mehrscheiben- Typ, die mehrere Kupplungsplatten 153, 154 aufweist,
zwischen einer Kupplungstrommel 151 und einer Kupplungsnabe 152 aufweist,
wobei diese Bauteile eine Drehung miteinander zwischen der Kupplungstrommel 151 und
der Kupplungsnabe 152 übertragen,
wenn sie im Eingriff sind, während
die relative Drehung dazwischen ermöglicht wird, wenn sie außer Eingriff
sind. Das Zahnrad 132 ist gelagert, um auf der zweiten Welle 320 über ein
Radiallager 44 frei zu drehen, und ist an der Kupplungstrommel 151 über ein
Zwischenteil 151A befestigt. Das Zwischenteil 151A ist
auf dem Außenumfang
der zweiten Welle 320 durch ein Nadellager 63 gelagert.
Ein Kupplungskolben 155 ist zwischen der Kupplungstrommel 151 und
der Kupplungsnabe 152 angeordnet.
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Der
Kupplungskolben 155 ist durch eine Feder 157 auf
einem Lagerteil 156, befestigt auf der zweiten Welle 320,
elastisch gelagert. Die Feder 157 drückt den Kupplungskolben 155 in
eine Richtung, die die Kupplungsplatten 153, 154 trennt.
Eine Ölkammer 150A ist
zwischen dem Kupplungskolben 155 und der Kupplungstrommel 151 gebildet
und eine Ölkammer 150B ist
zwischen dem Kupplungskolben 155 und dem La gerteil 156 gebildet.
Die Ölkammer 150A ist
mit der Hochdruckkammer 250, gebildet in der Mitte der
zweiten Welle 320, über
einen Ölkanal 158 des
Zwischenteils 151A in Verbindung. Die Ölkammer 150B ist mit
einer Niederdruckkammer 251, gebildet außerhalb
der Hochdruckkammer 250, über ein Ölkanal 322 und eine
Bohrung 159 des Zwischenteils 151A in Verbindung.
Die Niederdruckkammer 251 ist immer mit einem Niederdrucköl gefüllt, das
für die
Schmierung der Nadellager 60 – 65 verwendet wird.
Durch Vorsehen von Hochdrucköl
in der Hochdruckkammer 250 über einen Kanal 323 wird
die Ölkammer 150A unter
Druck gesetzt, wobei der Kupplungskolben 155 die Kupplungsplatte 153 an
die Kupplungsplatte 154 gegen die Feder 157 presst,
und eine Drehung wird dadurch zwischen der Kupplungstrommel 151 und
der Kupplungsnabe 152 infolge der Reibung zwischen den
Kupplungsplatten übertragen.
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Wenn
andererseits der Hochdruck in der Hochdruckkammer 250 in
einen Ablauf freigesetzt wird, trennt der Kupplungskolben 155,
der durch die Feder 157 gedrückt wurde, die Kupplungsplatte 153 von
der Kupplungsplatte 154 und bringt die Kraft- Rezirkulationskupplung 150 außer Eingriff.
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Der
Planetenradsatz 120 weist ein Sonnenrad 120S,
ein Ringzahnrad 120R, mehrere Planetenzahnräder 120P und
einen Planetenträger 120C auf, der
die Planetenzahnräder 120P trägt und rund
um die zweite Welle 320 bewegt. Die Planetenzahnräder 120P sind
zwischen dem Sonnenrad 120S und dem Ringzahnrad 120R angeordnet
und mit beiden Zahnrädern
im Kämmeingriff.
Der Planetenträger 120C ist an
der Kupplungsnabe 152 der Kraft- Rezirkulationskupplung 150 befestigt.
Das Sonnenzahnrad 120S ist an der zweiten Welle 320 befestigt.
Das Ringzahnrad 120R ist an dem abschließenden Zahnrad 3 befestigt und
ist auch mit einer Kupplungsnabe 162 der Direktkupplung 160 über das
abschließende
Zahnrad 3 befestigt. Der Planetenträger 120C dreht sich
im Verhältnis
zu dem Zwischenteil 151A über ein Drucklager 61.
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Das
abschließende
Ausgangszahnrad 3 ist zwischen dem Planetenradsatz 120 und
der Direktkupplung 160 angeordnet und ist frei, sich an
dem Außenumfang
der zweiten Welle 320 über
ein Nadellager 60 zu drehen.
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Das
abschließende
Ausgangszahnrad 3 und der Planetenträger 120 drehen über ein
Nadeldrucklager 62 relativ zueinander.
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Das
abschließende
Ausgangszahnrad 3 ist mit einem Leerlaufzahnrad 4,
gelagert auf der Leerlaufwelle 330 über die Schrägrollenlager 53, 54 im Kämmeingriff.
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In
Bezug auf die 1 und 2 ist das Leerlaufzahnrad 4 mit
einem Ringzahnrad 201 eines Differential 200 im
Eingriff.
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In
dem Differential 200 wird die Drehung des Ringzahnrades 201 in
eine Antriebskraft der linken und rechten Antriebsräder getrennt
und auf die linken und rechten Räder über die
Antriebswelle 340 ausgegeben. Ein Flansch 332 ist
an einem Ende der Leerlaufwelle 330 gebildet.
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Erneut
in Bezug auf die 3 durchdringt ein Ende der dritten
Welle 330 den Bohrungsteil, gebildet in dem Gehäusekörper 11 des
Getriebegehäuses 10 derart,
dass der Flansch 332 mit dem Gehäusekörper 11 rund um den
Bohrungsteil in Kontakt kommt. Ein Schraubenteil 331 ist
an dem anderen Ende der dritten Welle 330 gebildet. Das
Schraubenteil 331 ist in eine Bohrung, gebildet in dem
vorderen Enddeckel 12 verschraubt.
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Die
Kupplungsnabe 162 der Direktkupplung 160 ist an
einer Seitenfläche
des abschließende
Ausgangszahnrades 3 befestigt. Die Direktkupplung 160 weist
mehrere Kupplungsplatten 163, 164 zwischen einer
Kupplungstrommel und der Kupplungsnabe 162 auf. Das Zahnrad 142 der
CVT- Ausgangsübertragungsvorrichtung 140 ist
an dem Außenumfang der
Kupplungstrommel 161 gebildet.
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Die
Kupplungstrommel 161 ist mit der zweiten Welle 320 über eine
Passfeder verbunden und dreht immer mit dem Sonnenrad 120S über die
zweite Welle 320 gemeinsam. Ein Nadeldrucklager 64 ist zwischen
der Kupplungstrommel 161 und der Seitenfläche des
abschließende
Ausgangszahnrades 3 eingesetzt.
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Ein
Lager 14, befestigt durch eine Schraube 30 in
dem Gehäusekörper 11 lagert
die Kupplungstrommel 161 über ein Nadeldrucklager 65.
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Ein
Kupplungskolben 165 ist zwischen der Kupplungstrommel 161 und
der Kupplungsnabe 162 vorgesehen.
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Der
Kupplungskolben 165 ist durch eine Feder 167 an
einem Lagerteil 166, befestigt an der zweiten Welle 320,
elastisch gelagert. Die Feder 167 drückt den Kupplungskolben 165 in
eine Richtung, die dazu neigt, die Kupplungsplatten 163, 164 zu trennen.
Eine Ölkammer 160a ist
zwischen dem Kupplungskolben 16 und der Kupplungstrommel 161 gebildet,
und eine Ölkammer 160B ist
zwischen dem Kupplungskolben 165 und dem Lagerteil 166 gebildet.
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Die Ölkammer 160a wird
mit Hochdrucköl über einen
Kanal 168, der mit einer nicht gezeigten Hochdruck- Zuführungsöffnung verbunden
ist, versehen. Es sollte beachtet werden, dass der Ölzuführungskanal
in die Ölkammer 160A und
der Ölzuführungskanal
in die Ölkammer 150A separat
gebildet sind, um nicht gleichzeitig die Kraft- Rezirkulationskupplung 150 und
die Direktkupplung 160 in Eingriff zu bringen. Die Ölkammer 160B ist
mit der Niederdruckkammer 251 über einen Ölkanal 324 in Verbindung.
Mit diesem Aufbau werden die Ölkammern 160B und 150B bei
demselben Niederdruck gehalten. Durch das unter Druck setzen der Ölkammer 160A über den
Kanal 168 presst demzufolge der Kupplungskolben 165 die
Kupplungsplatte 163 an die Kupplungsplatte 164 über die
Feder 167 und überträgt die Drehung
zwischen der Kupplungstrommel 161 und der Kupplungstrommel 162 infolge
der Reibungskraft zwischen den Kupplungsplatten. Wenn andererseits
der Hochdruck in der Ölkammer 160A in den
Ablauf freigegeben wird, trennt der Kupplungskolben 165,
der durch die Feder 167 gedrückt wurde, die Kupplungsplatte 163 von
der Kupplungsplatte 164 und bringt die Direktkupplung 160 außer Eingriff.
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In
dem stufenlos veränderbaren
Getriebe kann die Kraft in zwei Modi übertragen werden, d. h., einem
Kraft- Rezirkulationsmodus, wobei die Kraft- Rezirkulationskupplung 150 im
Eingriff ist und die Direkteingriffskupplung 160 außer Eingriff
ist, und dem Direktmodus, wobei die Kraft- Rezirkulationskupplung 150 außer Eingriff
ist und die Direkteingriffskupplung 160 im Eingriff ist.
Insbesondere in dem Kraft- Rezirkulationsmodus gibt der Planetenradsatz 120 eine
Drehung zu dem abschließenden
Ausgangszahnrad 3 entsprechend einer Differenz zwischen
der Ausgangsdrehung des Reduktionsgetriebesatzes 130 und
der Ausgangsdrehung des Toroid- CVT 100 aus. In dem Direktmodus
wird die Ausgangsdrehung des Toroid- CVT 100 direkt auf
das abschließende
Ausgangszahnrad 3 ausgegeben.
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Das
Zahnrad 132, die Kraft- Rezirkulationskupplung 150,
der Planetenradsatz 120, das abschließende Ausgangszahnrad 3,
die Direkteingriffskupplung 160 und das Zahnrad 142 sind
in dieser Reihenfolge von rechts in der 3 in der
zweiten Welle 320 angeordnet. Das Zahnrad 142 ist
mit dem Sonnenrad 120S über
die zweite Welle 320 verbunden.
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Der
Planetenradsatz 120 und das abschließende Ausgangszahnrad 3 sind
zwischen dem Zahnrad 132, das die Drehung des Reduktionsgetriebesatzes 130 ausgibt,
und dem Zahnrad 142, das die Drehung des Toroid- CVT 100 ausgibt,
angeordnet. Die Posirtionen der Zahnräder 132, 142 wirden
entsprechend der Position des Eingangszahnrades 131 und
des CVT- Ausgangszahnrades 141 der ersten Welle bestimmt.
Falls das abschließende
Ausgangszahnrad 3 an dem Ende der zweiten Welle 320,
wie in dem Stand der Technik, angeordnet worden wäre, würden die
Abmessungen der zweiten welle 320 in der axialen Richtung
groß werden.
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Jedoch
in dem stufenlos veränderbaren
Getriebe sind jedoch der Planetenradsatz 120 und das abschließende Ausgangszahnrad 3 zwischen
dem Zahnrad 132 und dem Zahnrad 142 angeordnet,
so dass die Länge
der zweiten Welle 320 in der axialen Richtung verkürzt werden
kann. Die zweite Welle 320, die in der axialen Richtung
verkürzt
ist, hat während
des Betriebs eine kleinere Torsionsgröße, so dass die Last auf das
radiale Lager 44 und auf die Schrägrollenlager 51, 52,
die die zweite Welle 320 lagern, vermindert wird.
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Außerdem kann
durch Anordnen des Reduktionsgetriebesatzes 130 zwischen
dem Dämpfer 2 und
dem Toroid- CVT 100, verglichen mit einem stufenlosen Getriebe,
bei dem der Reduktionsgetriebesatz, wie in dem Stand der Technik,
an dem Ende der ersten Welle angeordnet war, die zweite Welle 320 in
die Richtung des Dämpfers 2 verschoben
werden. Insbesondere in der 1 neigt
sich die äußere Form
des stufenlosen Getriebes in die Richtung nach rechts der Figur
unter das Ende der hinteren Welle 310B. Diese Form ist
wünschenswert,
um das stufenlose Getriebe zu installieren.
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In
der 3 ist der Planetenträger 120C mit der Kupplungsnabe 152,
angeordnet auf der rechten Seite, verbunden und das Ringzahnrad 120R ist
mit dem abschließenden
Ausgangszahnrad 3, angeordnet auf der linken Seite, verbunden.
Demzufolge überlappt
der Planetenträger 120C anders
als in dem zuvor erwähnten
Fall des Standes der Technik nicht mit dem Ringzahnrad 120C und
die Abmessungen des abschließenden
Ausgangszahnrades 3 in der radialen Richtung können reduziert
werden.
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Als
nächstes
wird ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung in Bezug auf die 4 und 5 beschrieben.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist der Aufbau des Leerlaufzahnrades 4 verschieden. Insbesondere
ist das Leerlaufzahnrad 4 an der Leerlaufwelle 330 befestigt
und die Leerlaufwelle 330 ist frei gelagert, um sich in
dem Getriebegehäuse 10 durch
Neigungslager 253, 254 zu drehen. Außerdem ist
ein Ausgangszahnrad 5 eines kleineren Radius als das Leerlaufzahnrad 4 an
der Leerlaufwelle 330 befestigt. Das Ausgangszahnrad 5 ist
mit dem Ringzahnrad 201 des Differentials 200 im
Kämmeingriff.
Die verbleibenden Merkmale des Aufbaus sind mit denen des ersten
Ausführungsbeispieles
identisch.
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Entsprechend
dieses Ausführungsbeispieles wird
infolge der Differenz in den Radien des Leerlaufzahnrades 4 und
des Ausgangszahnrades 5 die Ausgangsdrehung des abschließenden Drehzahlgetriebes
reduziert, so dass der Radius des Ringzahnrades 201 des
Differentials 200 reduziert werden kann. Ein wünschenswertes Übersetzungsverhältnis für das Leerlaufzahnrad 4 und
das Ausgangszahnrad 5 beträgt 1 -1,5.
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Als
nächstes
wird ein drittes Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung in Bezug auf die 6 beschrieben.
Entsprechend dieses Ausführungsbeispieles
ist das abschließende
Ausgangszahnrad 3 auf der zweiten Welle 320 gelagert.
Die Schrägrollenlager 55, 56 sind
voneinander entfernt gelagert, so dass die effektive Spannweite
in Bezug auf die Last, die von den Schrägrollenlagern 55, 56 getragen
wird, größer als
die Breite der Zähne
des abschließenden Ausgangszahnrades 3 in
der axialen Richtung ist. Die Schrägrollenlager 55, 56,
die mit einem großen
Intervall in der axialen Richtung auf diese Weise angeordnet sind,
schaffen eine größere Lagerkraft
in Bezug auf die Verlagerung des abschließenden Ausgangszahnrades 3 in
der rückwärtigen Richtung
als das Nadellager 60. Die Erhöhung der Lagerkraft in Bezug auf
die Last in die rückwärtige Richtung
kann auch durch die Verwendung von Schrägkugellagern an Stelle der
Schrägrollenlager 55, 56 verbessert
werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Kupplungstrommel 161 der Direktkupplung 160 in
der axialen Richtung durch eine Plattenfeder 26 elastisch gelagert.
Die Plattenfeder 26 übt
eine Vorlast auf die Schrägrollenlager 55, 56 über die
Kupplungstrommel 161 aus. Die verbleibenden Merkmale des
Aufbaus sind mit denen des zweiten Ausführungsbeispieles identisch.
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Als
nächstes
wird ein viertes Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung in Bezug auf die 7 beschrieben.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist das vordere Ende der zweiten Welle 320 des dritten
Ausführungsbeispiels
durch das Schrägrollenlager 57 an Stelle
des Walzenlagers 50 gelagert. Andererseits ist das hintere
Ende der zweiten Welle 320 durch ein Schrägrollenlager 58 gelagert.
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Eine
innere Lauffläche 56A des
Schrägrollenlagers 56 ist
mit dem Sonnenrad 120S des Planetenradsatzes 120 in
Kontaktgebracht und eine innere Lauffläche 55A des Schrägrollenlagers 55 ist
mit der Kupplungstrommel 161 der Direktkupplung 160 in Kontakt
gebracht. Infolge dieser Anordnung kann die Länge der zweiten Welle 320 minimiert
werden.
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Als
nächstes
wird ein fünftes
Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung in Bezug auf die 8 beschrieben.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist wie in dem vorerwähnten
dritten Ausführungsbeispiel
das abschließende
Ausgangszahnrad 3 auf der zweiten Welle 320 durch
die Schrägrollenlager 55, 56 gelagert.
Auch ist ein Kragen 23 für das Vorbelasten der Schrägrollenlager 55, 56 zwischen
die innere Lauffläche 55A des
Schrägrollenlagers 55 und
die innere Lauffläche 56A des
Schrägrollenlagers 56 eingesetzt.
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Die
innere Lauffläche 56A ist
mit dem Sonnenrad 120S in Kontakt gebracht und die innere
Lauffläche 55A ist
mit der Kupplungstrommel 161 der Kraftdirektkupplung 160 in
Kontakt gebracht. Außerdem
kommt die Kupplungstrommel 161 mit der inneren Lauffläche 45A des
Radiallagers 45 über
ein Dichtungsteil, z. B einer Metalldichtung, in Kontakt. Eine Mutter 25 ist
auf der zweiten Welle 320 auf der gegenüberliegenden Seite der inneren
Lauffläche 45A befestigt.
Infolge dieser Anordnung sind die innere Lauffläche 45A, die Kupplungstrommel 161,
die innere Lauffläche 55A,
der Lagerkragen 23 und die innere Lauffläche 56A auf
der zweiten Welle 320 befestigt, um ohne irgendeinen Spalt
an dem äußeren Umfang
der zweiten Welle 320 zu lassen. Eine äußere Lauffläche 45B des Radiallagers 45 ist
an dem Getriebegehäuse 10 durch
eine Schraube 30 befestigt.
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Das
Befestigen der Teile an der zweiten Welle 320, ohne dabei
irgendeinen Spalt zu lassen, verhindert die Leckage von Schmieröl aus dem Ölkanal 324,
was Niederdruckkraftstoff in die Ölkammer 160B der Direktkupplung 160 zuführt. Falls
da ein Spalt an einem Teil S in der Figur war, würde das Schmieröl, das aus
diesem Spalt leckt, die Trockenkupplungsplatten 163, 164 benetzen.
Jedoch entsprechend dieses Ausführungsbeispieles
kann solch eine Leckage ohne ein Dichtungsteil zu verwenden verhindert
werden.
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Ein Ölkanal 23A ist
in dem Lagerkragen 23 gebildet. Der Ölkanal 23A ist mit
einem Ölkanal 235, der
in der zweiten Welle 320 gebildet ist, in Verbindung und
führt Schmieröl zu den
Schrägrollenlagern 55, 56 und
den Planetenradsatz 120.
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Entsprechend
dieses Ausführungsbeispieles ist
das Sonnenrad 120S des Planetenradsatzes 120 mit
der zweiten Welle 320 über
eine Feder verbunden. In diesem Teil können andere Verbindungsstrukturen
angewandt werden, solange sie eine leichte axiale Verlagerung des
Sonnenrades 120S entlang der zweiten Welle 320 gestatten,
während
die relative Drehung dazwischen begrenzt wird.
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Wie
in der 9 gezeigt ist es auch wünschenswert, einen O- Ring 26 an
den Außenumfang der
zweiten Welle 320 an einer Position in Kontakt mit der
inneren Lauffläche 45A des
Radiallagers 45 einzusetzen, um eine Leckage von Hochdrucköl, zugeführt in die Ölkammer 160A der
Direktkupplung 160, zu verhindern.
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Nunmehr
wird ein sechstes Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung in Bezug auf die 10, 11A, 11B, 12A, 12B, 13A und 13B beschrieben.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
weist die Direktkupplung 160 des vierten Ausführungsbeispieles eine
elektromagnetische Walzenkupplung 180 auf und die Kraft-
Rezirkulationskupplung 150 weist eine elektromagnetische
Walzenkupplung 170 auf. An Stelle der Anordnung der Ölpumpe 21 an
dem Ende der hinteren Welle 310 ist sie an dem Ende der
zweiten Welle 320 angeordnet und wird durch die zweite Welle 320 angetrieben.
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Die
elektromagnetische Walzenkupplung 180 weist ein Drehmomentübertragungsteil
und einen elektromagnetischen Betätigerteil auf.
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Das
Drehmomentübertragungsteil
weist ein Eingangselement 181, mehrere Walzen 182 und
ein Ausgangselement 183, einen Halter 184 und
eine Feder 188 auf.
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Das
Eingangselement 181 ist ein Kupplungstrommel, die aus einem
Außenteil 181A und
einem Innenteil 181B besteht und das Zahnrad 142 ist
in dem äußeren N-
Teil 181A gebildet. Das Innenteil 181B ist an
der zweiten Welle 320 befestigt.
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Das
Ausgangselement 183 hat eine Nockenoberfläche 183F eines
polygonalen Querschnitts an seinem Außenumfang, wie in den 11A und 11b gezeigt,
und sein Basisende ist mit dem abschließenden Ausgangszahnrad 3 verbunden.
Eine Walze 182 ist zwischen der Nockenoberfläche 183F des
Ausgangselements 183 und dem Außenteil 181A des Eingangselements 183 angeordnet.
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Die
Walze 182 ist im permanenten Kontakt mit der Nockenoberfläche 183F durch
einen ringförmigen
Halter 184 gelagert. Die Feder 188 ist zwischen
dem Ausgangselement 183 und dem Halter 184 eingesetzt
und lagert den Halter 184 bei einem vorbestimmten Drehwinkel
elastisch, so dass die Walze 182 in der Mitte der Nockenoberfläche 183F gelagert
wird und nicht mit dem Innenumfang des Außenteiles 181A in
Kontakt kommt. Wenn die Walze 182 in dieser Position ist,
beeinträchtigt
die Drehung des Eingangselements 181 nicht das Ausgangselement 183 und
das Ausgangselement 181 dreht sich frei im Verhältnis zu
dem Ausgangselement 183. Dieser Zustand entspricht dem
außer-
Eingriff Zustand der elektromagnetischen Walzenkupplung 180.
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Das
elektromagnetische Kupplungsteil weist einen Halter 185,
eine Armatur 186 und eine elektromagnetische Spule 187 auf.
Die elektromagnetische Spule 187 ist an der Innenseite
des Eingangselements 181 durch einen Halter 185 befestigt.
Der Halter 185 ist verbunden, um relativ zu dem Ausgangselement 183 über ein
Nadellager 74 frei zu drehen, und dreht gemeinsam mit dem
Eingangselement 181. Die Armatur 186 ist durch
das Ausgangselement 183 zusammen mit dem Halter 184 und
eine Feder 188 derart gelagert, dass sie sich innerhalb
eines kleinen Bereichs in einer axialen Richtung der zweiten Welle 320 verschieben
kann.
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Die
elektromagnetische Spule 187 wird entsprechend einer Stromzuführung mit
Energie versorgt und zieht die Armatur 186 an, um mit dem
Halter 185 in Kontakt zu kommen. Als ein Ergebnis tendiert
der Halter 184 dazu, sich zusammen mit dem Eingangselement 181 entlang
der Nockenoberfläche 183F des
Ausgangselements 183, wie in den 11A und 11B gezeigt, gegen die elastische Kraft der Feder 188 zu
verlagern. Die Walze 182 bewegt sich dann zwischen der
Nockenoberfläche 183F und
einem Innenumfang 181F des äußeren Durchmesserteils 181A,
das, wie in den 12B, 13B, 14B gezeigt, wie ein Keil wirkt. Anschließend drehen
das Eingangselement 181 und das Ausgangselement 183 selbst
dann gemeinsam, wenn die Stromzuführung zu der elektromagnetischen
Spule 187 gestoppt wird. Dieser Zustand entspricht dem Eingriffszustand
der elektromagnetischen Walzenkupplung 180. Um die elektromagnetische Walzenkupplung 180 außer Eingriff
zu bringen, wenn es außer
Eingriff ist, werden das Eingangselement 181 und das Ausgangselement 183 relativ
zueinander in entgegengesetzte Richtungen gedreht.
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Die
elektromagnetischen Walzenkupplung 170 weist auch ein Drehmomentübertragungsteil
und ein elektromagnetisches Betätigerteil
in derselben Weise, wie die elektromagnetischen Walzenkupplung 180 auf.
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Das
Drehmomentübertragungsteil
weist ein Eingangselement 171, mehrere Walzen 172,
ein Ausgangselement 173, einen Halter 174 und
ein Feder 178 auf. das Eingangselement 171 ist
ein hohles zylindrisches Teil, das ein Ende, verbunden mit dem Zahnrad 132 hat.
Das Ausgangselement 173 weist eine Nockenoberfläche 173F mit
einem polygonalen Querschnitt an seinem Außenumfang auf und hat ein Ende,
das mit dem Planetenträger 120C verbunden ist.
Das Ende des Ausgangselementes 173 ist in einer zylindrischen
Form gebildet, wobei der Außenumfang
des Endes und die innere Umfangsoberfläche des Eingangselementes 171,
die einander lagern, frei sind, um relativ zueinander über ein
Nadellager 71 zu drehen. Die innere Umfangsoberfläche des
Ausgangselementes 173 ist auf der zweiten Welle 320 über Nadellager 72 gelagert.
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Das
elektromagnetische Betätigerteil
weist einen Halter 175, eine Armatur 176 und eine
elektromagnetische Spule 177 auf.
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Die
elektromagnetische Spule 177, die durch Zuführung von
einem Strom erregt wird, zieht die Armatur 176 zu dem Halter 175 an
und dreht den Halter 174 gegen die Feder 178.
Als ein Ergebnis bewegt sich die Walze 182 zwischen der
Nockenoberfläche 173F des
Ausgangselements 173 und einer inneren Umfangsoberfläche 171F des
Eingangselements 171 und die elektromagnetische Walzenkupplung 170 wird
in dem Eingriffszustand platziert. Die im Eingriff befindliche elektromagnetischen
Walzenkupplung 172 wird durch die relativ zueinander entgegengesetzte
Drehung des Eingangselements 171 und des Ausgangselements 173 außer Eingriff
gebracht.
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Die
oben erwähnte
elektromagnetische Kupplung ist aus Tokkai Hei 11- 159544, veröffentlicht
durch das Japanische Patentbüro
in 1999, bekannt.
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Obwohl
die Erfindung oben in Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben vorgestellten
Ausführungsbeispiele
begrenzt. Modifikationen und Veränderungen
der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
werden für
denjenigen, der Fachmann auf diesem Gebiet der Technik ist, im Licht
der oben vorgestellten Lehren auftreten.
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Z.
B. ist es an Stelle des Anwendens der elektromagnetischen Kupplung
für sowohl
die Kraft- Rezirkulationskupplung, als auch für die Direktkupplung auch möglich, die elektromagnetische
Kupplung für
entweder die Kraft- Rezirkulationskupplung, oder für die Dirketkupplung
anzuwenden und eine Reibungskupplung anzuwenden, die in den ersten
bis fünften
Ausführungsbeispielen
für die
anderen der Kraft- Rezirkulationskupplung und die Direktkupplung
verwendet werden.
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In
allen oben vorgestellten Ausführungsbeispielen
war der Reduktionsgetriebesatz 130 zwischen dem Dämpfer 2 und
dem Toroid- CVT 100 angeordnet. Diese Erfindung kann jedoch
auch für
ein stufenloses Getriebe angewandt werden, wobei es an dem Ende
der hinteren Welle 310B angeordnet wird, wie in der Tokkai
Hei 10- 325459 des vorerwähnten
Standes der Technik gezeigt ist. In diesem Fall können das
Zahnrad 132, die Kraft- Rezirkulationskupplung 150,
der Planetenradsatz 120, das abschließende Ausgangszahnrad 3,
die Direktkupplung 160 und das Zahnrad 142 auf
der zweiten Welle 320 in der entgegengesetzten Reihenfolge
von links nach rechts zu der in der 2 gezeigten
angeordnet werden.
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Es
ist möglich
eine Kombination einer Kette und eines Kettenrades, oder eines Riemens
und einer Riemenscheibe für
den Reduktionsgetriebesatz oder eine CVT- Ausgangsgetriebevorrichtung 140 anzuwenden.
Es ist auch möglich,
solch eine Kombination an Stelle der Kombination des abschließenden Ausgangszahnrades 3 und
des Leerlaufzahnrades 4 anzuwenden.
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Die
Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung, in der ein exklusives Merkmal oder Privileg beansprucht
wird, werden definiert wie folgt: