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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierlich veränderliches
Getriebe und dieselbe bezieht sich insbesondere auf ein kontinuierlich veränderliches
V-Riemen-Getriebe
für ein
Automobil gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Im
Allgemeinen sind verschiedene Arten von kontinuierlich veränderlichen
Getrieben vorgeschlagen und zum Teil in die Praxis umgesetzt. Ein
allgemeines kontinuierlich veränderliches
Getriebe umfasst eine Antriebsriemenscheibe, eine Abtriebsriemenscheibe
und einen Endlos-V-Riemen, der in einer derartigen Weise über diese
Riemenscheiben läuft,
dass das Übersetzungsverhältnis durch
ein Ändern
der Laufdurchmesser des Riemens um die Antriebsriemenscheibe und
die Abtriebsriemenscheibe radial in entgegengesetzte Richtungen
kontinuierlich veränderlich
sein kann. Somit kann das kontinuierlich veränderliche Getriebe ein glattes
Antreiben ohne Schalterschütterung
implementieren.
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Die
ungeprüfte
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
JP5280613A schlägt ein kontinuierlich
veränderliches
Getriebe vor, das Betätiger zum Ändern der
Laufdurchmesser eines Riemens um eine Antriebsriemenscheibe bzw.
eine Abtriebsriemenscheibe, einen Übersetzungsverhältnisänderungsmechanismus
zum Verriegeln der Betätiger, derart,
dass die Laufdurchmesser des Riemens um diese Riemenscheiben herum
radial in entgegengesetzte Richtungen zueinander geändert werden,
um so das Übersetzungsverhältnis veränderlich
zu machen, und einen Spannungserzeugungsmechanismus zum Drücken der
lockeren Seite des Riemens, der über
die Riemenscheiben läuft,
um die Riemenspannung größer zu machen
als diese, die abhängig von
dem Übersetzungsverhältnis natürlich erzeugt wird.
Dieser Spannungserzeugungsme chanismus ist durch einen Arm, der schwingbar
an einem Getriebegehäuse
getragen ist, eine Spannrolle, die drehbar an einem Ende des Arms
befestigt ist, und eine Feder gebildet, die den Arm presst, so dass
die Spannrolle die äußere Oberfläche der
lockeren Seite des Riemens drückt.
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Bei
dem Spannungserzeugungsmechanismus mit der zuvor erwähnten Struktur,
wobei die Spannrolle drehbar an einem Ende des Arms befestigt ist
und der Arm durch die Feder zum Drücken der Spannrolle gegen den
Riemen gepresst wird, kann jedoch ein derartiges Problem auftreten,
dass die Spannrolle die Antriebsriemenscheibe oder die Abtriebsriemenscheibe
unvorteilhaft stört.
Dies ist so, weil die Spannrolle sich entlang dem Drehort des Endes
des Arms bewegt. Selbst falls die Drehachse oder die Länge des
Arms so gesetzt ist, dass die Spannrolle bei dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis oder
dem niedrigsten Fahrzeuggeschwindigkeitsverhältnis keine Riemenscheibe stört, kann
die Spannrolle bei dem höchsten Übersetzungsverhältnis oder
dem höchsten
Fahrzeuggeschwindigkeitsverhältnis
eine Riemenscheibe stören.
Deshalb ist es schwierig, die Drehachse oder die Länge des
Arms zu setzen, derart, dass die Spannrolle die Riemenscheiben bei
einem keinem Übersetzungsverhältnis stört. Falls
der Abstand zwischen den Achsen der Antriebsriemenscheibe und der
Abtriebsriemenscheibe erhöht
würde,
könnte
die Spannrolle angeordnet sein, um bei einem keinem Übersetzungsverhältnis eine
Riemenscheibe zu stören.
Dieser Fall würde
jedoch ein Problem dahingehend bewirken, dass die Größe des Getriebekörpers selbst
unvorteilhaft erhöht
ist.
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Selbst
falls die Spannrolle angeordnet sein kann, um bei einer Anfangsstufe
keine Riemenscheibe zu stören,
kann die Position der Spannrolle verändert sein, wenn die Riemenscheiben
abgenutzt sind oder der Riemen aufgrund eines Dauerantriebstests oder
dergleichen verlängert
ist. Folglich kann es dazu kommen, dass die Spannrolle die Riemenscheiben unvorteilhaft
stört.
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Der
nächstliegende
Stand der Technik, die
DE
3838754 A , bezieht sich auf einen Getriebeaufbau für ein Arbeitsfahrzeug
von fußgängerbetriebenen
Typ, das eine Maschine an einem vorderen Ende eines Fahrzeugkörpers und
ein Getriebe hinter der Maschine aufweist. Eine Maschinenausgangswelle und
eine Getriebeeingangswelle stehen lateral von dem Fahrzeugkörper vor
und sind über
ein stufenloses Getriebe vom Riementyp miteinander verbunden. Ein
Geschwindigkeitsänderungsbetriebsbauglied
des Getriebes ist innerhalb einer Fahrzeugvordergrenze, die durch
eine Maschinenabdeckung definiert ist, und einer Fahrzeugseitengrenze
angeordnet, die durch eine Riemenabdeckung definiert ist. Ferner
ist ein Riementragerad in dem Riemengetriebe eingefügt. Folglich
ist der Getriebeaufbau kompakt gebildet, doch zum Liefern eines
breiten Geschwindigkeitsbereichs in der Lage. Es gibt ferner vorzugsweise
ein automatisches Spannrad.
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Die
DE 2159018 A bezieht
sich auf ein Riemensteuersystem zum Einstellen und Vorspannen eines
Kegelriemens durch Spannrollen für
ein unbegrenzt veränderliches
Geschwindigkeitsänderungsgetriebe
mit zwei Kegelrollen. Die Spannrollen weisen einen gemeinsamen Zapfen
auf, der in eine tatsächliche
Richtung verschiebbar ist. Zudem sind die Spannrollen mit einer
oder mehreren gemeinsamen Federn verbunden.
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Die
DE 1136850 B bezieht
sich auf eine Einrichtung zum Messen und/oder Auswerten von Spannungsvariationen
bei einem flexiblen Material, wie beispielsweise einem Transmissionsriemen.
Es ist ein federvorgespanntes Bauglied in Kontakt mit dem flexiblen
Material und das Material der erweiterten Position desselben auslenkend
vorgesehen. Es ist ein Getriebemechanismus zwischen dem Kontaktbauglied
und der belasteten Feder vorgesehen. Das Übersetzungsverhältnis des
Getriebemechanismus ist veränderlich,
derart, dass eine Auslenkung des Arbeitspunktes der Feder, die durch
das Kontaktbauglied bewirkt wird, sich mit einer steigenden Annäherung des
flexiblen Materials an die erwei terte Position desselben verringert,
derart, dass die Bewegung im Wesentlichen oder vollständig linear
proportional zu der Spannungsvariation des Materials ist.
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Diese
Aufgabe kann durch ein kontinuierlich veränderliches Getriebe gemäß Anspruch
1 gelöst werden.
Das Getriebe der vorliegenden Erfindung weist einen Riemen, der über eine
Antriebsriemenscheibe und eine Abtriebsriemenscheibe läuft, einen Übersetzungsverhältnisänderungsmechanismus zum Ändern der
Laufdurchmesser des Riemens um die Riemenscheiben herum radial in
entgegengesetzte Richtungen zueinander, und eine Spannungseinstelleinheit
zum Drücken
des Riemens, um so eine Riemenspannung zu erzeugen, auf. Die Spannungseinstelleinheit
umfasst eine Spannrolle, die mit der lockeren Seite des Riemens
von außen
in Druckkontakt gelangt, einen Schwingarm, der an einem Getriebegehäuse schwingbar
befestigt ist, zumindest ein Verbindungsbauglied zum Verbinden der
Spannrolle mit dem Schwingarm und eine Presseinrichtung zum Pressen
des Schwingarms in eine derartige Richtung, dass die Spannrolle
den Riemen drückt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist der Übersetzungsverhältnisänderungsmechanismus
lediglich wirksam, um die Laufdurchmesser des Riemens um die Antriebsriemenscheibe
und die Abtriebsriemenscheibe herum radial in entgegengesetzte Richtungen
zueinander zu ändern,
wohingegen die Spannungseinstelleinheit unabhängig wirksam ist, um eine Riemenspannung
zu erzeugen, so dass der Riemen an den Riemenscheiben nicht rutscht.
Die Spannungseinstelleinheit drückt
die lockere Seite des Riemens mit der Spannrolle von außen, wodurch
eine ordnungsgemäße Riemenspannung
erzeugt wird. Wenn der Riemen an der lockeren Seite desselben von
außen
so gedrückt
wird, wird verhindert, dass der Riemen übermäßig gespannt wird, und wird
eine Leistungsübertragungseffizienz verbessert,
weil die Kontaktbereiche des Riemens, der um die Riemenscheiben
herum läuft,
erhöht
sind.
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Die
Spannrolle der vorliegenden Erfindung ist an dem Schwingarm, der
schwingbar an dem Getriebegehäuse
getragen ist, nicht direkt, aber über eines oder eine Mehrzahl
von Verbindungsbaugliedern befestigt, wodurch eine Trageeinrichtung
für die Spannrolle
sich in einer Verbindungsstruktur befinden kann, die zumindest zwei
Freiheitsgrade aufweist. Folglich kann die Spannrolle sich automatisch zu
einer Position bewegen, an der dieselbe die Riemenscheiben bei keinem Übersetzungsverhältnis stört, das
zwischen dem höchsten
und dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis liegt.
Somit kann eine Störung
zwischen der Spannrolle und den Riemenscheiben zuverlässig verhindert
werden, selbst wenn die Riemenscheiben abgenutzt sind oder der Riemen aufgrund
eines Dauerantreibens oder dergleichen verlängert ist. Ferner muss der
Abstand zwischen den Achsen der Antriebsriemenscheibe und der Abtriebsriemenscheibe
zum Verhindern einer Störung zwischen
der Spannrolle und den Riemenscheiben nicht erhöht werden, wodurch die Größe des Getriebekörpers miniaturisiert
werden kann.
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Wie
es in Anspruch 2 beschrieben ist, ist eine Drehachse des Schwingarms
vorzugsweise an einer Position außerhalb der Antriebsriemenscheibe
und näher
an der Antriebsscheibe als an der Abtriebsriemenscheibe vorgesehen.
Wenn die Drehachse des Schwingarms näher an der Antriebsriemenscheibe wie
hier vorgesehen ist, ist der Winkel zwischen dem Schwingarm und
dem Verbindungsbauglied bei einem niedrigen Übersetzungsverhältnis schmäler verglichen
mit diesen Winkeln bei einem mittleren Übersetzungsverhältnis und
bei einem hohen Übersetzungsverhältnis, derart,
dass die Spannrolle stark gegen den Riemen gedrückt wird. Deshalb kann die Riemenspannung
bei dem niedrigen Übersetzungsverhältnis verglichen
mit dieser bei den höheren Übersetzungsverhältnissen
erhöht
werden, wodurch die Leistungsübertragungseffizienz
wirksam verbessert und die Lebensdauer des Riemens erhöht wird.
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Es
sind eine erste Feder und eine zweite Feder an der Spannungseinstelleinheit
vorgesehen, so dass vereinte Kräfte
dieser zwei Federn an den Schwingarm angelegt werden. Die Riemendrückkraft der
ersten Feder. ist gesetzt, um bei dem hohen und bei dem niedrigen Übersetzungsverhältnis groß zu sein
und bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis klein
zu sein. Die zweite Feder besteht jedoch aus einer Druckfeder, bei
der ein Ende drehbar an dem Getriebegehäuse getragen ist und ein anderes
Ende drehbar mit dem Schwingarm gekoppelt ist. Wenn sich das Übersetzungsverhältnis ändert, ändert sich auch
die Presskraftrichtung dieser zweiten Feder, derart, dass die Drehkraft
des Schwingarms in eine Richtung zum Drücken des Riemens, die durch
diese zweite Feder bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis bewirkt
wird, diese Kräfte
bei dem höchsten
und dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis überschreitet.
Anders ausgedrückt
wird durch ein Nutzen des Schwingens des Arms, das von dem Übersetzungsverhältnis abhängt, die
Presskraftrichtung der zweiten Feder geändert.
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Auf
diese Weise ist die sich gemäß dem Übersetzungsverhältnis ändernde
Riemenspannungscharakteristik, die durch die zweite Feder erhalten
wird, umgekehrt zu dieser, die durch die erste Feder erhalten wird.
Selbst falls daher die erste Feder eine übermäßige Riemenspannung bei dem niedrigen
und dem hohen Übersetzungsverhältnis oder
eine ungenügende
Spannung bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis bewirkt,
kann die Riemenspannung bei dem hohen und dem niedrigen Übersetzungsverhältnis verringert
oder bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis aufgrund
der Wirkung der zweiten Feder erhöht werden. Ein Verwenden der ersten
und der zweiten Feder zusammen kann somit beide der Probleme hinsichtlich
einer ungenügenden Spannung
bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis und
einer übermäßigen Spannung
bei dem niedrigen und dem hohen Übersetzungsverhältnis lösen, wodurch
eine erwünschte
Riemenspannungscharakteristik geliefert wird.
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Das
mittlere Übersetzungsverhältnis weist eventuell
nicht zwangsläufig
nur das zentrale Übersetzungsverhältnis zwischen
dem niedrigsten und dem höchsten Übersetzungsverhältnis auf,
sondern kann irgendein Übersetzungsverhältnis um
das zentrale Verhältnis
herum zwischen dem niedrigsten und dem höchsten Übersetzungsverhältnis aufweisen.
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Wie
es in Anspruch 3 beschrieben ist, ist die zweite Feder vorzugsweise
so angeordnet, dass ein Kopplungspunkt der zweiten Feder mit dem Schwingarm
bei dem höchsten
und dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis mit
Bezug auf eine gerade Linie, die ein Ende der zweiten Feder und
ein Ende des Schwingarms verbindet, gegenüber dem Riemen positioniert
ist.
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In
diesem Fall wird bei dem höchsten
und bei dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis die
Richtung einer Drehkraft des Schwingarms, die durch die zweite Feder
bewirkt ist, entgegengesetzt zu dieser, die durch die erste Feder
bewirkt ist. Selbst wenn die erste Feder gesetzt ist, um eine übermäßige Riemenspannung
bei dem niedrigsten und dem höchsten Übersetzungsverhältnis zu
bewirken, kann folglich die zweite Feder die Riemenspannung korrigieren, um
so eine erwünschte
Spannungscharakteristik zu erhalten.
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Es
können
verschiedene Einrichtungen für den Übersetzungsverhältnisänderungsmechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt werden. Wie es in Anspruch 4 beschrieben ist,
ist es bevorzugt, ein Verhältnisänderungszahnrad
der Antriebsriemenscheibe und ein Verhältnisänderungszahnrad er Abtriebsriemenscheibe
mittels eines einzigen Verhältnisänderungsmotors über einen
Getriebezug zu drehen, derart, dass durch die Drehbewegung dieser
Verhältnisänderungszahnräder Kugelspindeln,
die an den jeweiligen Riemenscheiben vorgesehen sind, angetrieben
werden, um bewegbare Scheiben der Riemenscheiben axial zu bewegen.
In diesem Fall können
die bewegbaren Scheiben beider Riemenscheiben stabil betrieben werden,
um die Durchmesser synchron und radial in entgegengesetzte Richtungen
zueinander zu ändern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine vergrößerte Schnittansicht,
die ein kontinuierlich veränderliches
Getriebe zeigt;
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2 ist
eine Seitenansicht der internen Struktur des in 1 gezeigten
kontinuierlich veränderlichen
Getriebes;
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3 ist
eine Schnittansicht eines Riemenscheibenteils des in 1 gezeigten
kontinuierlich veränderlichen
Getriebes.
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4 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
englang der Linie IV-IV in 3;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines Beispiels der Spannungseinstelleinheit;
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6 ist
ein Blockschema des in 1 gezeigten kontinuierlich veränderlichen
Getriebes;
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7 ist
ein Blockschema, das einen Leistungsfluss des kontinuierlich veränderlichen
Getriebes bei einer Vorwärtsbewegung
zeigt;
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8 ist
ein Blockschema, das einen Leistungsfluss des kontinuierlich veränderlichen
Getriebes bei einer Rückwärtsbewegung
zeigt;
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9 stellt
eine Kontaktposition einer Spannrolle mit einem Riemen bei einem
niedrigen Übersetzungsverhältnis dar;
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10 stellt
eine Kontaktposition der Spannrolle mit einem Riemen bei einem mittleren Übersetzungsverhältnis dar;
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11 stellt
eine Kontaktposition der Rolle mit einem Riemen bei einem hohen Übersetzungsverhältnis dar;
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12 stellt
die Beziehung zwischen Eingangsdrehmoment und Spannung an der lockeren Seite
des Riemens dar;
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13 stellt
die Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnis und
der Spannung an der lockeren Seite des Riemens dar;
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14 ist
eine Schnittansicht eines Riemenscheibenteils des kontinuierlich
veränderlichen
Getriebes gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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15 ist
eine Teilfragmentschnittansicht einer Spannungseinstelleinheit des
in 14 gezeigten kontinuierlich veränderlichen
Getriebes;
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16 ist
eine perspektivische Ansicht eines Schwingarms der in 14 gezeigten
Spannungseinstelleinheit;
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17 stellt
eine Kontaktposition zwischen einer Spannrolle und einem Riemen
bei dem höchsten Übersetzungsverhältnis bei
dem in 14 gezeigten kontinuierlich
veränderlichen
Getriebe dar;
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18 stellt
eine Kontaktposition zwischen der Spannrolle und dem Riemen bei
dem mittleren Übersetzungsverhältnis bei
dem in 14 gezeigten kontinuierlich
veränderlichen
Getriebe dar;
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19 stellt
eine Kontaktposition zwischen der Spannrolle und dem Riemen bei
dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis bei
dem in 14 gezeigten kontinuierlich
veränderlichen
Getriebe dar;
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20 stellt
die Beziehung zwischen Riemenspannung und dem Übersetzungsverhältnis dar, wenn
lediglich eine Spannfeder verwendet wird;
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21 stellt
die Beziehung zwischen der Riemenspannung und dem Übersetzungsverhältnis dar,
wenn lediglich eine Druckfeder verwendet wird; und
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22 stellt
die Beziehung zwischen der Riemenspannung und dem Übersetzungsverhältnis dar,
wenn sowohl die Spannfeder als auch die Druckfeder verwendet werden.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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1 bis 13 zeigen
ein kontinuierlich veränderliches
Getriebe. 1 bis 4 zeigen
die spezifische Struktur des kontinuierlich veränderlichen Getriebes und 6 zeigt
die Skelettstruktur desselben.
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Dieses
kontinuierlich veränderliche
Getriebe, das bei einem Fahrzeug mit einem quer eingebauten FF-Antriebssystem
(FF = front engine-front drive = Frontmaschine-Frontantrieb) eingesetzt
wird, weist im Allgemeinen eine Startkupplung 2, die durch
eine Maschinenausgangswelle 1 angetrieben ist, eine Eingangswelle 3,
die eine Ausgangswelle der Kupplung 2 bildet, eine Leistungswelle 4,
eine Antriebswelle 10 mit einer Antriebsriemenscheibe 11,
eine Abtriebswelle 20 mit einer Abtriebsriemenscheibe 21, einen
Endlos-V-Riemen 15, der über die Antriebsriemenscheibe 11 und
die Abtriebsriemenscheibe 21 läuft, eine Untersetzungswelle 30,
Ausgangswellen 32, die mit Rädern gekoppelt sind, einen
Verhältnis änderungsmotor 40,
eine Spannungseinstelleinheit (Spanner) 50 und dergleichen
auf. Die Eingangswelle 3, die Leistungswelle 4,
die Antriebswelle 10, die Abtriebswelle 20, die
Untersetzungswelle 30 und die Ausgangswellen 32 sind
nicht-koaxial parallel
zueinander angeordnet.
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Die
Kupplung 2 ist durch eine Trockenkupplung gebildet, die
durch ein Betreiben einer Lösegabel 2a durch
einen Kupplungssteuermotor (nicht gezeigt) eingerückt/ausgerückt und
halb eingerückt werden
kann.
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Die
Eingangswelle 3 ist über
ein Lager drehbar durch ein Getriebegehäuse 6 getragen, während ein
Vorwärtszahnrad
(Vorwärtsbewegungszahnrad) 3a und
ein Rückwärtszahnrad
(Rückwärtsbewegungszahnrad) 3b,
die integriert an der Eingangswelle 3 vorgesehen sind,
in einer zweiten Zahnradkammer 6c des Getriebegehäuses 6 positioniert
sind.
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Die
Leistungswelle 4 erstreckt sich zwischen der rechten und
der linken Seitenwand des Getriebegehäuses 6, derart, dass
beide Enden derselben durch Lager drehbar getragen sind. Ein Vorwärtszahnrad
(Vorwärtsbewegungszahnrad) 4a,
das mit dem Vorwärtszahnrad 3a der
Eingangswelle 3 in Eingriff steht, ist integriert an einem
Ende der Leistungswelle 4 näher an der Maschine vorgesehen.
Ein Untersetzungszahnrad 4b ist an einem anderen Ende der
Leistungswelle 4 gegenüber
der Maschine fixiert. Das Untersetzungszahnrad 4b der Leistungswelle 4 steht
mit einem Untersetzungszahnrad 10a in Eingriff, das drehbar
an einem Ende der Antriebswelle 10 gegenüber der
Maschine getragen ist. Diese Zahnräder 4b und 10a übertragen
eine Antriebskraft von der Leistungswelle 4 auf die Antriebswelle 10 bei einem
Untersetzungsverhältnis,
das zum Antreiben des Riemens 15 geeignet ist. Eine Synchronvorwärtsschalteinrichtung 12,
die an der Seite der Antriebswelle 10 gegenüber der
Maschine vorgesehen ist, koppelt selektiv das Untersetzungszahnrad 10a mit
der Antriebswelle 10. Die Schalteinrichtung 12 kann
nämlich
zu zwei Stellungen geschaltet werden, d. h. in eine Vorwärtsantriebsstellung „D" oder eine neutrale
Stellung „N". Die Untersetzungszahnräder 4b und 10a und
die Schalteinrichtung 12 bilden einen Direktantriebsmechanismus 13 für eine Vorwärtsbewegung,
der in einer ersten Zahnradkammer 6a positioniert ist,
die auf einer Seite des Getriebegehäuses 6 gegenüber der
Maschine gebildet ist. Die erste Zahnradkammer 6a ist mit Öl geschmiert.
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Die
Antriebsriemenscheibe 11 umfasst eine feste Scheibe 11a,
die auf die Antriebswelle 10 fixiert ist, eine bewegbare
Scheibe 11b, die axial bewegbar an der Antriebswelle 10 getragen
ist, und einen Betätiger 14,
der an dem Rücken
der bewegbaren Scheibe 11b vorgesehen ist. Der Betätiger 14 ist
angeordnet, um näher
an der Maschine als dem Riemen 15 zu liegen. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist der Betätiger 14 eine
Kugelspindel, die durch den Verhältnisänderungsmotor 40 axial
bewegt wird. Der Betätiger 14 umfasst
ein weibliches Schraubenbauglied 14b, das durch die bewegbare
Scheibe 11b über
ein Lager 14a drehbar getragen ist, ein männliches
Schraubenbauglied 14c, das durch das Getriebegehäuse 6 getragen
ist, und ein Verhältnisänderungszahnrad 14d,
das an der äußeren Peripherie des
weiblichen Schraubenbauglieds 14b fixiert ist. Das Verhältnisänderungszahnrad 14d ist
im Durchmesser größer und
in der Dicke kleiner als die bewegbare Scheibe 11b der
Antriebsriemenscheibe 11.
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Die
Abtriebsriemenscheibe 21 umfasst eine feste Scheibe 21a,
die an die Abtriebswelle 20 fixiert ist, eine bewegbare
Scheibe 21b, die durch die Abtriebswelle 20 axial
bewegbar getragen ist, und einen Betätiger 22, der an dem
Rücken
der bewegbaren Scheibe 21b vorgesehen ist. Der Betätiger 22 ist
auf einer Seite gegenüber
der Maschine jenseits des V-Riemens 15 angeordnet.
Der Betätiger 22,
der ebenfalls eine Kugelspindel ähnlich
dem Betätiger 14 der
Antriebsriemenscheibe 11 ist, umfasst ein weibliches Schraubenbauglied 22b,
das durch die bewegbare Scheibe 21b über ein Lager 22a drehbar
getragen ist, ein männliches
Schraubenbauglied 22c, das durch das Getriebegehäuse 6 getragen
ist, und ein Verhältnisänderungszahnrad 22d,
das an der äußeren Peripherie
des weiblichen Schraubenbauglieds 22b fixiert ist. Das
Verhältnisänderungszahnrad 22d ist
ebenfalls im Durchmesser größer und
in der Dicke kleiner als die bewegbare Scheibe 21b der
Abtriebsriemenscheibe 21.
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Ein
Rückwärtszahnrad 24,
das drehbar an einem Abschnitt der Abtriebswelle 20 näher an der
Maschine als der Abtriebsriemenscheibe 21 getragen ist,
steht mit dem Rückwärtszahnrad 3b in
Eingriff, das an der Eingangswelle 3 fixiert ist. Eine
Synchronrückwärtsschalteinrichtung 25 koppelt
selektiv das Zahnrad 24 mit der Abtriebswelle 20.
Die Schalteinrichtung 25 kann nämlich zu zwei Stellungen geschaltet
werden, d. h. in eine Rückwärtsstellung „R" oder die neutrale
Stellung „N". Die Rückwärtszahnräder 3b und 24 und
die Schalteinrichtung 25 bilden einen Direktantriebsmechanismus 26 für eine Rückwärtsbewegung.
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Ein
Untersetzungszahnrad 27, das integriert an einem Ende der
Abtriebswelle 20 näher
an der Maschine fixiert ist, steht mit einem Zahnrad 30a in Eingriff,
das an der Untersetzungswelle 30 fixiert ist. Dieses Untersetzungszahnrad 27 steht
ferner mit einem Ringzahnrad 31a einer Differenzialzahnradeinheit 31 über ein
Zahnrad 30b in Eingriff, das integriert an der Untersetzungswelle 30 gebildet
ist. Die Zahnräder 30a und 30b der
Untersetzungswelle 30 und das Ringzahnrad 31a bilden
einen Untersetzungsmechanismus 29. Die Räder werden über die
Ausgangswellen 32 angetrieben, die an der Differenzialzahnradeinheit 31 vorgesehen
sind. Der Direktantriebsmechanismus 26 für eine Rückwärtsbewegung, die
Untersetzungswelle 30 und die Differenzialzahnradeinheit 31 sind
in einer zweiten Zahnradkammer 6b positioniert, die an
der Seite des Getriebegehäuses 6 näher an der
Maschine gebildet ist. Diese Zahnradkammer 6b ist mit Öl geschmiert.
Das Vorwärtszahnrad 3a der
Eingangswelle 3 und das Rückwärtszahnrad 4a der
Leistungswelle 4, die ebenfalls in der Zahnradkammer 6b positioniert
sind, sind gleichermaßen
mit Öl
geschmiert.
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Die
erste und die zweite Zahnradkammer 6a und 6b des
Getriebegehäuses 6 sind
mit Öl
geschmiert, wie es hierin oben beschrieben ist. Die Antriebsriemenscheibe 11 und
die Abtriebsriemenscheibe 21 sind in einer Riemenscheibenkammer 6c angeordnet,
die zwischen der ersten und der zweiten Zahnradkammer 6a und 6b angeordnet
ist. Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
ist die Riemenscheibenkammer 6c ein nicht geschmierter
Raum und ist der Riemen 15 durch einen Riemen vom trockenen
Typ gebildet.
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Um
das Schmieröl,
das in der ersten und der zweiten Zahnradkammer 6a und 6b,
die axial voneinander getrennt sind, gespeichert ist, umlaufen zu
lassen, sind ein Versorgungsölweg
und ein Rücklaufölweg zwischen
diesen zwei Kammern 6a und 6b vorgesehen. Der
Versorgungsölweg
und der Rücklaufölweg sind
durch ein axiales Loch 4c der Leistungswelle 4 und
einen radialen Freiraum 5 zwischen einer zweiten Verhältnisänderungswelle 46,
die später
beschrieben wird, und der Leistungswelle 4 definiert. Sowohl
das axiale Loch 4c als auch der radiale Freiraum 5 können entweder
den Versorgungsölweg oder
den Rücklaufölweg definieren.
Durch ein Umlaufenlassen des Öls
durch diese Wege hindurch kann auch der Freiraum 5 zwischen
der Leistungswelle 4 und der zweiten Verhältnisänderungswelle 46 geschmiert
werden.
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Die
Leistungsflüsse
bei einer Vorwärtsbewegung
und einer Rückwärtsbewegung
des kontinuierlich veränderlichen
Getriebes mit der zuvor erwähnten
Struktur sind mit Bezug auf 7 und 8 beschrieben.
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Bei
der Vorwärtsbewegung
wird ein Schalthebel so bedient, um die Vorwärtsschalteinrichtung 12 zu
der Vorwärtsantriebsstellung „D" zu schalten. Zu
dieser Zeit wird die Rückwärtsschalteinrichtung 25 automatisch
in die neutrale Stellung „N" geschaltet. Wie
es in 7 gezeigt ist, wird eine Leistung, die von der
Kupplung 2 über
die Eingangswelle 2 eingegeben wird, über die Vorwärtszahnräder 3a und 4a,
die Leistungswelle 4, den Direktantriebsmechanismus 13 für eine Vorwärtsbewegung
(die Untersetzungszahnräder 4b und 10a und
die Schalteinrichtung 12), die Antriebswelle 10,
die Antriebsriemenscheibe 11, den V-Riemen 15,
die Abtriebsriemenscheibe 21, die Abtriebswelle 20,
das Untersetzungszahnrad 27, die Untersetzungswelle 30 und
die Differenzialzahnradeinheit 31 auf die Ausgangswelle 32 übertragen,
wie es durch dicke Pfeile gezeigt ist.
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Bei
der Rückwärtsbewegung
wird der Schalthebel bedient, um die Rückwärtsschalteinrichtung 25 in
die Rückwärtsstellung
zu bewegen. Zu dieser Zeit wird die Vorwärtsschalteinrichtung 12 automatisch
in die neutrale Stellung „N" geschaltet. Wie
es in 8 gezeigt ist, wird eine Leistung, die von der
Kupplung 2 über
die Eingangswelle 3 eingegeben wird, über den Direktantriebsmechanismus 26 für eine Rückwärtsbewegung
(die Rückwärtszahnräder 3b und 24 und
die Rückwärtsschalteinrichtung 24),
die Abtriebswelle 20, das Untersetzungszahnrad 27,
die Untersetzungswelle 30 und die Differenzialzahnradeinheit 31 auf
die Ausgangswelle 32 übertragen,
wie es durch dicke Pfeile gezeigt ist.
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Der
Spanner 50 zum Drücken
der lockeren Seite des Riemens 15 ist so vorgesehen, um
eine Riemenspannung zu liefern, wie es später beschrieben ist. Wenn der
Riemen 15 rückwärts angetrieben wird, ändert sich
die lockere Seite des Riemens zu der gespannten Seite desselben
und daher drückt der
Spanner 50 unvorteilhaft die gespannte Seite, um eine übermäßige Last
an dem Riemen 15 anzulegen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel
wird jedoch eine Riemenscheibeneinheit, die durch die Antriebsriemenscheibe 11,
die Abtriebsriemenscheibe 21 und den Riemen 15 definiert
ist, lediglich in einer Vorwärtsbewegung
angetrieben und nicht in einer Rückwärtsbewegung
angetrieben. Deshalb wird keine Rückwärtslast an den Riemen 15 angelegt,
wodurch die Belastung an dem Riemen 15 verringert ist.
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Es
wird nun ein Übersetzungsverhältnisänderungsmechanismus
beschrieben.
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Der
Verhältnisänderungsmotor 40 ist
an der äußeren Seite
des Getriebegehäuses 6 befestigt,
genau gesagt an einer Position schräg oberhalb der Antriebsriemenscheibe 11.
Der Motor 40 ist beispielsweise ein Servomotor, der eine
Bremse 41 aufweist, und das Ausgangszahnrad 42 desselben
steht mit einem Untersetzungszahnrad 43 in Eingriff. Die
Zahnräder 42 und 43 sind
in einem Motorgehäuse 44 positioniert,
das mit Öl
geschmiert ist, und vorhergehend miteinander zusammengefügt. Eine
Welle 43a des Untersetzungszahnrads 43 steht von
dem Motorgehäuse 44 vor.
Wenn das Motorgehäuse 44 an
dem Getriebegehäuse 6 fixiert
ist, ist die Welle 43a mit einer muffenförmigen ersten
Verhältnisänderungswelle 45,
die drehbar an dem Getriebegehäuse 6 getragen ist,
zapfenmäßig in Eingriff
gebracht und integriert an derselben fixiert. Somit ist das Motorgehäuse 44 von dem
Innenraum des Getriebegehäuses 6 getrennt, wodurch
verhindert werden kann, dass das Schmieröl, das in dem Motorgehäuse 44 gespeichert
ist, in das Getriebegehäuse 6 fließt. Ein
Zahnrad 45a, das an der ersten Verhältnisänderungswelle 45 vorgesehen
ist, ist ein trapezförmiges
Zahnrad mit einer Länge
entsprechend der Bewegungsauslenkung der bewegbaren Scheibe 11b.
Dieses Zahnrad 45a steht mit dem Verhältnisänderungszahnrad 14d in
Eingriff, das an der Antriebsriemenscheibe 21 vorgesehen
ist. Wenn das Zahnrad 45a der Welle 45 gedreht
wird, dreht sich ansprechend das Zahnrad 14d, so dass die
bewegbare Scheibe 11b aufgrund der Handlung der Kugelspindel
(des Betätigers 14)
axial bewegt werden kann. Anders ausgedrückt kann der Laufdurchmesser
des Riemens 15 um die Antriebsriemenscheibe 11 herum
kontinuierlich geändert
werden.
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Das
Verhältnisänderungszahnrad 14d der Antriebsriemenscheibe 11 steht
ferner in Eingriff mit einem ersten Lehrlaufzahnrad 46a einer
muffenförmigen
zweiten Verhältnisänderungswelle 46,
in der die Leistungswelle 4 drehbar aufgenommen ist. Ferner steht
ein zweites Leerlaufzahnrad 46b der zweiten Verhältnisänderungswelle 46 mit
dem Verhältnisänderungszahnrad 22d der
Abtriebsriemenscheibe 21 in Eingriff. Die Leerlaufzahnräder 46a und 46b sind ebenfalls
durch trapezförmige
Zahnräder
gebildet, die Längen
entsprechend Bewegungsauslenkungen der bewegbaren Scheiben 11b und 21b aufweisen, ähnlich dem
Zahnrad 45a der ersten Verhältnisänderungswelle 45.
Das Drehmoment des Verhältnisänderungsmotors 40 wird über die
erste Verhältnisänderungswelle 45,
das Verhältnisänderungszahnrad 14d der
Antriebsriemenscheibe 11 und die zweite Verhältnisänderungswelle 46 auf
das Verhältnisänderungszahnrad 22d der
Abtriebsriemenscheibe 21 übertragen. Deshalb können sich
die bewegbare Scheibe 11a der Antriebsriemenscheibe 11 und
die bewegbare Scheibe 21a der Abtriebsriemenscheibe 21 synchron
in der axialen Richtung bewegen, um die Laufdurchmesser des Riemens 15 um
die Riemenscheiben 11 und 21 herum radial in entgegengesetzte
Richtungen zueinander zu verändern.
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Wenn
der Getriebezug (42, 43, 45, 14d, 46a, 46b und 22d)
zum Übertragen
des Drehmoments des Verhältnisänderungsmotors 40 durch
umkehrbare Zahnräder
gebildet ist, können
dieselben durch eine Reaktionskraft der bewegbaren Scheiben 11a und 21a aufgrund
der Riemenspannung gedreht werden, um das Übersetzungsverhältnis nachteilig
zu ändern.
Deshalb ist der Verhältnisänderungsmotor 40 mit
der Bremse 41 zum Hindern der Zahnräder an einer unerwünschten
Drehbewegung versehen.
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Es
wird nun die Einheit zum Einstellen einer Spannung an dem Riemen 15,
d. h. der Spanner 50, beschrieben.
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Der
Verhältnisänderungsmotor 40,
wie derselbe hierin oben beschrieben ist, ändert die Laufdurchmesser des
Riemens 15 um die Riemenscheiben 11 und 21 herum.
Dennoch kann der Riemen 15 mit Bezug auf die Riemenscheiben 11 und 21 abhängig von
dem übertragenen
Drehmoment rutschen. Wie es in 3 bis 5 gezeigt
ist, ist deshalb der Spanner 50 zum Liefern einer Spannung
an den Riemen 15 ansprechend auf das übertragene Drehmoment vorgesehen.
Der Spanner 50 umfasst eine Spannrolle 51, die
schwingbar durch einen Schwingarm 53 über ein Verbindungsbauglied 52 getragen ist.
Der Schwingarm 53 weist eine Drehachse 53a auf,
die an einem Abschnitt schräg
oberhalb der Antriebsriemenscheibe 11 vorgesehen ist, und
wird durch eine Feder 54 zu dem Riemen 15 hin
gepresst. Deshalb drückt
die Spannrolle 51 die lockere Seite des Riemens 15 mit
einer vorgeschriebenen Kraft nach innen. Auf diese Weise drückt der
Spanner 50 den Riemen 15 von außen nach
innen, um eine vorgeschriebene Riemenspannung zu erhalten sowie um
die Kontaktbereiche des Riemens 15 um die Riemenscheibe 11 und 21 herum
zu erhöhen,
wodurch die Leistungsübertragungseffizienz
verbessert wird. Eine Welle 52a, die an einem Ende der
Verbindung 52 positioniert ist, ist drehbar an dem Vorwärtsende des
Arms 52 getragen, während
eine Welle 52b, die an dem anderen Ende der Verbindung 52 positioniert ist,
den mittleren Abschnitt der Spannrolle 51 drehbar trägt. Ein
Zahnrad 53b ist an der äußeren peripheren Oberfläche des
Vorwärtsendes
des Arms 53 gebildet, um mit einem Ritzelzahnrad 56 eines
Unterstützungsmotors 55 in
Eingriff zu stehen, der zum Steuern einer Riemenspannung vorgesehen
ist.
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Die
zuvor erwähnte
Feder 54 liefert eine Anfangsspannung. Der Unterstützungsmotor 55 wird normal
oder rückwärts angetrieben
zum Addieren oder Subtrahieren einer Spannung, die durch den Unterstützungsmotor 55 bewirkt
wird, zu oder von der Anfangsspannung, so dass die optimale Riemenspannung
erhalten werden kann. Bei einem Automobil mit einer relativ geringen
Fluktuation des übertragenen
Drehmoments jedoch kann der Unterstützungsmotor 55 weggelassen
werden, so dass lediglich die Feder 54 die Spannung liefert.
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Angenommen,
dass Ts die Riemenspannung darstellt, die sich aus der Federkraft
der Feder 54 ergibt, und Ta die Riemenspannung darstellt,
die durch den Unterstützungsmotor 55 bewirkt
wird, kann eine Endriemenspannung Tb wie folgt ausgedrückt werden: Tb = Ts ± Ta
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Angenommen,
dass beispielsweise die Riemenspannung Ts gleich 500 N ist und die
Riemenspannung Ta gleich 200 N ist, kann die Endriemenspannung Tb
in dem Bereich von 300 N bis 700 N variabel gemacht werden. Selbst
wenn deshalb der Unterstützungsmotor 55 ein
relativ geringes Drehmoment erzeugt, kann die Riemenspannung über einen breiten
Bereich variiert werden.
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Der
zuvor erwähnte
Unterstützungsmotor 55 ist
durch eine Steuerung gesteuert, die nicht gezeigt ist. Verschiedene
Signale, die die Drehzahl der Antriebswelle 10, die Drehzahl
der Abtriebswelle 20, ein Eingangsdrehmoment (ein Drehmoment,
das in die Antriebsriemenscheibe 11 eingegeben wird) und
dergleichen angeben, werden in die Steuerung zum Steuern des Unterstützungsmotors 55 ansprechend auf
das Eingangsdrehmoment oder auf das Übersetzungsverhältnis eingegeben.
Somit kann die Riemenspannung auf beliebige Charakteristika gesetzt werden,
die in 12 und 13 gezeigt
sind.
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12 zeigt
die Beziehung zwischen dem Eingangsdrehmoment und der Spannung an
der lockeren Seite des Riemens, die so gesetzt sind, dass die Riemenspannung
erhöht
ist, wenn das Eingangsdrehmoment erhöht ist.
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Wenn
das Eingangsdrehmoment erhöht
ist, ist im Allgemeinen auch das Drehmoment, das auf den Riemen 15 übertragen
wird, erhöht
und es ist daher bevorzugt, die Riemenspannung zum Verhindern eines
Rutschens in Anbetracht der Leistungsübertragungseffizienz zu erhöhen. Deshalb
wird der Unterstützungsmotor 55 ansprechend
auf das Eingangsdrehmoment, das auf die Antriebsriemenscheibe 11 übertragen
wird, zum Steuern der Riemenspannung auf die in 12 gezeigte
Charakteristik gesteuert. Ein Drehmomentsensor kann an der Antriebswelle 10 zum
Erfassen des Eingangsdrehmoments vorgesehen sein oder das Eingangsdrehmoment
kann aus einem negativen Druck eines Maschinensaugrohrs geschätzt werden.
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13 zeigt
die Beziehung zwischen dem Übersetzungsverhältnis und
der Spannung an der lockeren Seite des Riemens, die so gesetzt sind,
dass die Riemenspannung bei dem niedrigen Bereich erhöht ist und
bei dem mittleren und dem hohen Bereich verringert ist. Im Allgemeinen
ist das Maschinendrehmoment bei dem niedrigen Bereich zum Starten
oder Bergauffahren erhöht
und bei dem hohen Bereich zum Fahren mit hoher Geschwindigkeit reduziert.
Bei dem niedrigen Bereich ist der Laufdurchmesser des Riemens um
die Antriebsriemenscheibe klein und daher ist eine große Riemenspannung
zum Erzielen einer erwünschten
Leistungsübertragungseffizienz
nötig.
Bei dem mittleren und dem hohen Bereich jedoch, die häufig eingesetzt werden,
ist die Riemenspannung in Anbetracht der Lebensspanne des Riemens
vorzugsweise auf den minimal nötigen
Pegel gesetzt. Wenn der Unterstützungsmotor 55 ansprechend
auf das Übersetzungsverhältnis gesteuert
ist, um die Riemenspannung auf die in 13 gezeigte
Charakteristik zu setzen, wird deshalb eine erwünschte Charakteristik der Riemenspannung
realisiert, wobei eine gute Leistungsübertragungseffizienz und eine
lange Lebensspanne des Riemens erhalten werden können. Das Übersetzungsverhältnis kann
ohne weiteres aus dem Verhältnis
der Drehzahl der Antriebswelle zu der Drehzahl der Abtriebswelle
erhalten werden.
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Bei
dem zuvor erwähnten
Spanner 50 ist die Spannrolle 51 an dem Arm 53 über die
Verbindung 52 befestigt, derart, dass dieselbe weder die
Riemenscheibe 11 noch 12 stört. Der Grund für diese
Verbindungsstruktur ist mit Bezug auf 9 bis 11 beschrieben.
Falls die Spannrolle 51 direkt an dem Arm 53 befestigt
ist, wie bei dem Stand der Technik, bewegt sich die Spannrolle 51 entlang
einem Drehort des Arms 53 um die Drehachse 53a.
Wenn das Übersetzungsverhältnis dieses
kontinuierlich veränderlichen
Getriebes von dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis zu
dem höchsten Übersetzungsverhält nis geändert wird,
kann die Spannrolle 51 entweder die Riemenscheibe 11 oder 21 stören. Die
Spannrolle 51 stört
ohne weiteres eine Riemenscheibe, insbesondere wenn dieselbe aus
einer großen
Rolle zum Verringern der Belastung, die an den Riemen 15 angelegt
ist, vorbereitet ist. Wenn jedoch die Spannrolle 51 an
dem Arm 53 über
die Verbindung 52 befestigt ist, ist eine Verbindungsstruktur
mit zwei Freiheitsgraden erzielt. In diesem Fall ändert sich
der Winkel θ zwischen
dem Arm 53 und der Verbindung 52 automatisch und
kann die Spannrolle 51 sich automatisch zu einer Position
bewegen, wo dieselbe bei dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis, wie
es in 9 gezeigt ist, bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis, wie
es in 10 gezeigt ist, bzw. bei dem
höchsten Übersetzungsverhältnis, wie
es in 11 gezeigt ist, weder die Riemenscheibe 11 noch 21 stört. Deshalb
kann eine Störung
zwischen der Spannrolle 51 und einer Riemenscheibe 11 oder 21 zuverlässig verhindert
werden, selbst wenn die Spannrolle 51 einen großen Durchmesser
aufweist, wie es bei diesem Ausführungsbeispiel
beschrieben ist.
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Der
Spanner 50 ist nicht auf die zuvor erwähnte Verbindungsstruktur mit
zwei Freiheitsgraden beschränkt,
sondern es können
zwei Verbindungen zum Erzielen einer Verbindungsstruktur mit drei
Freiheitsgraden eingesetzt werden.
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Die
Drehachse 53a des Arms 53 ist aus dem folgenden
Grund in der Nähe
der Antriebsriemenscheibe 11 angeordnet: eine vertikale
Druckkraft T1, die von der Spannrolle 51 an den Riemen 15 angelegt
wird, variiert abhängig
von dem Übersetzungsverhältnis, wie
es in 9 bis 11 gezeigt ist, um so eine Riemenspannung
proportional zu der Druckkraft T1 zu erzeugen. Die Druckkraft T1
ist durch die Vektorsumme einer Federkraft T2 der Feder 54 und einer
Kraft T3 senkrecht zu derselben gegeben. In diesem Fall wird die
Presskraft des Unterstützungsmotors 55 ignoriert.
Wenn die Drehachse 53a des Arms 53 in der Nähe der Antriebsriemenscheibe 11 angeordnet
ist, wie es hierin oben beschrieben ist, ändert sich der Winkel θ, der zwischen
dem Arm 53 und der Verbindung 52 gebildet ist,
abhängig
von dem Übersetzungsverhältnis, so
dass die Druckkraft T1 bei dem mittleren und dem hohen Bereich kleiner wird
als diese bei dem niedrigen Bereich. Deshalb kann durch ein Verwenden
lediglich der Feder 54 ohne den Unterstutzungsmotor 55 eine
Riemenspannungscharakteristik im Wesentlichen ähnlich dieser, die in 13 gezeigt
ist, erhalten werden.
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14 bis 22 zeigen
ein kontinuierlich veränderliches
Getriebe gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Getriebe gemäß dem Ausführungsbeispiel ist außer einer Spannungseinstelleinheit
(Spanner) 60 strukturell ähnlich dem oben beschriebenen
Getriebe. Deshalb sind Teile des Ausführungsbeispiels, die identisch
zu diesen des oben beschriebenen Getriebes sind, durch die gleichen
Bezugszeichen bezeichnet, um eine redundante Beschreibung wegzulassen.
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Das
Merkmal des Ausführungsbeispiels
liegt darin, dass eine erste Feder 64 und eine zweite Feder 67 an
dem Spanner 60 vorgesehen sind, um eine vereinte Presskraft
der Federn 64 und 67 an einen Schwingarm 63 anzulegen.
In diesem Fall wird kein Unterstutzungsmotor eingesetzt.
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Der
Spanner 60 umfasst eine Spannrolle 61, die durch
den Arm 63 über
ein Verbindungsbauglied 62 schwingbar getragen ist. Eine
Drehachse 63a des Arms 63 ist an einem Getriebegehäuse 6 über eine Antriebsriemenscheibe 11 getragen.
Wie es in 16 gezeigt ist, steht ein Stift 63b,
der durch ein Ende der Spannfeder (erste Feder) 64 eingehakt werden
soll, von der Seitenoberfläche
des Vorwärtsendes
des Arms 63 vor. Das andere ende der Spannfeder 64 ist
an einer Welle 65 angebracht, die an dem Getriebegehäuse 6 vorgesehen
ist. Daher wird der Arm 63 durch die Feder 64 drehungsmäßig gepresst,
so dass die Spannrolle 61 die lockere Seite eines Endlos-V-Riemens 15 nach
innen drückt.
Der Spanner 60 drückt
somit den Riemen 15 von außen nach innen, um eine vorgeschriebene
Riemenspannung zu erhalten, sowie um die Kontaktbereiche des Riemens 15 um
die Riemenscheiben 11 und 21 herum zu erhöhen, wodurch
eine Leistungsübertragungseffizienz
verbessert wird. Die Verbindung 52 weist einen Zapfen oder
eine Welle 62 an einem Ende derselben auf und die Welle 62a ist
an dem Vorwärtsende
des Arms 62 drehbar getragen. Die Verbindung 62 weist
auch das andere Ende 62b auf, das eine mittlere Welle 61a der
Spannrolle 61 trägt.
Ein Drehstift oder eine Welle 63c steht von einer Seitenoberfläche des
Vorwärtsendes
des Arms 63 vor und ein Ende einer Erweiterungsführung 66 ist
drehbar mit der Welle 63c gekoppelt. Das andere Ende der Erweiterungsführung 66 ist
drehbar mit einer Welle 68 gekoppelt, die an dem Getriebegehäuse 6 vorgesehen
ist. Die Druckfeder (zweite Feder) 67 ist in der Erweiterungsführung 66 befestigt,
um durch die Erweiterungsführung 66 lediglich
in eine Erweiterungsrichtung geführt
werden, um nicht verzerrt oder gebogen zu werden, wenn die Feder 67 und
die Führung 66 um
die Welle 68 schwingen.
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Eine
Operation der Riemendrückkraft
der Spannrolle 61, die durch die Spannfeder 64 und
die Druckfeder 67 abhängig
von dem Übersetzungsverhältnis bewirkt
wird, wird nun mit Bezug auf 17 bis 22 beschrieben.
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17, 18 und 19 zeigen
Bewegungen der Riemenscheibeneinheit bei dem höchsten Übersetzungsverhältnis, bei
dem mittleren Übersetzungsverhältnis bzw.
bei dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis. 20, 21 und 22 zeigen Änderungen
der Riemenspannung in Fällen, wenn
lediglich die Spannfeder 64 verwendet wird, wenn lediglich
die Druckfeder 67 verwendet wird bzw. wenn beide Federn 64 und 67 verwendet
werden.
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Wie 17 und 19 deutlich
zeigen, weist der Riemen 15 bei dem niedrigsten und dem höchsten Übersetzungsverhältnis wenig
Spielraum bei der Länge
desselben auf. Daher ist die Größe einer
Verzerrung des Riemens 15, die durch die Spann rolle 61 bewirkt
wird, so gering, dass die Spannrolle 61 nicht zwischen
die Riemenscheiben 11 und 21 gesenkt wird. Bei
dem mittleren Übersetzungsverhältnis jedoch
weist der Riemen 15 einen Spielraum bei der Länge desselben
auf, wie es in 18 gezeigt ist. Daher ist die
Größe einer
Verzerrung des Riemens 15, die durch die Spannrolle 61 bewirkt
wird, so groß,
dass die Spannrolle 61 tief zwischen die Riemenscheiben 11 und 21 gesenkt
wird.
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Der
Drehpunkt 65 der Spannfeder 64, die an dem Getriebegehäuse 6 befestigt
ist, ist gegenüber dem
Arm 63 jenseits des Riemens 15 positioniert. Deshalb
wirkt die Federkraft der Spannfeder 64 in eine derartige
Richtung (Richtung A), dass die Spannrolle 61 den Riemen 15 nach
innen drückt.
Wie es in 20 gezeigt ist, ist die Riemenspannung,
die durch die Spannfeder 64 bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis bewirkt
wird, viel kleiner als diese bei dem hohen und dem niedrigen Übersetzungsverhältnis.
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Die
Druckfeder 67 ist jedoch in der Nähe einer geraden Linie L angeordnet,
die den Drehpunkt 68 derselben mit dem Getriebegehäuse 6 und
der Drehachse 63a des Arms 63 verbindet. Der Kopplungspunkt 63c der
Druckfeder 67 an dem Arm 63 ist bei dem hohen
und dem niedrigen Übersetzungsverhältnis gegenüber dem
Riemen 15 jenseits der Linie L positioniert und bei dem
mittleren Übersetzungsverhältnis näher an dem
Riemen 15 als der Linie L positioniert. Deshalb wirkt die
Federkraft der Druckfeder 67 bei dem hohen und dem niedrigen Übersetzungsverhältnis in
eine Richtung (Richtung B) zum Trennen der Spannrolle 61 von
dem Riemen 15 und bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis in
die Richtung (Richtung A) zum Drücken
des Riemens 15 mit der Spannrolle 61. Anders ausgedrückt, wie
es in 21 gezeigt ist, arbeitet die
Riemenspannung, die durch die Druckfeder 67 bewirkt wird,
bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis auf
der Plusseite (Druckseite), während
dieselbe bei dem hohen und dem niedrigen Übersetzungsverhältnis auf
der Minusseite (Ziehseite) arbeitet.
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Wenn
folglich die Riemenspannungen, die durch die Federn 64 und 67 bewirkt
werden, aufaddiert werden, ist die Differenz zwischen der Riemenspannung
bei dem hohen und dem niedrigen Übersetzungsverhältnis und
dieser bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis verringert,
um erwünschte Spannungscharakteristika
zu erzielen, wie es in 22 gezeigt ist. Wenn beispielsweise
die vereinte Riemenspannung bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis auf
den minimalen notwendigen Wert (z. B. 700 N) zum Verhindern einer
Rutschung des Riemens 15 an den Riemenscheiben gesetzt
ist, kann die vereinte Riemenspannung bei dem hohen und dem niedrigen Übersetzungsverhältnis auf
etwa 950 bis 1000 N unterdrückt
werden, um so ein Erreichen eines übermäßigen Pegels zu verhindern.
Deshalb kann sowohl eine Verhinderung eines Rutschens des Riemens 15 als
auch eine Verbesserung der Lebensspanne des Riemens 15 kompatibel
erzielt werden.
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Obwohl
die Größen einer
Verzerrung der Spannfeder 64 bei dem höchsten und dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis die
gleichen sind, ist die Riemenspannung bei dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis etwas
höher als
diese bei dem höchsten Übersetzungsverhältnis, wie
es in 20 gezeigt ist. Dies ist so,
weil die Drehachse 63a des Arms 63 an der Seite
der Antriebsriemenscheibe 11 angeordnet ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist der Kopplungspunkt 63c der Druckfeder 67 mit
dem Arm 63 bei dem hohen und dem niedrigen Übersetzungsverhältnis gegenüber dem
Riemen 15 jenseits der geraden Linie L positioniert und
ist bei dem mittleren Übersetzungsverhältnis näher an dem
Riemen 15 als der Linie L positioniert. Die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern
der Kopplungspunkt 63c kann gegenüber dem Riemen 15 jenseits
der Linie L positioniert sein oder näher an dem Riemen 15 als
der Linie L positioniert sein, ungeachtet des Übersetzungsverhältnisses.
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Wenn
die Spannung, die durch die Spannfeder 64 bewirkt wird,
bei dem höchsten
und dem niedrigsten Übersetzungsverhältnis einen übermäßigen Pegel
erreicht, wie es in 20 gezeigt ist, ist jedoch der
Kopplungspunkt 63c vorzugsweise gesetzt, um bei dem niedrigsten
und dem höchsten Übersetzungsverhältnis gegenüber dem
Riemen 15 jenseits der Linie L positioniert zu sein, so
dass die Riemenspannung bei diesen Verhältnissen durch die Druckfeder 67 verringert
werden kann.
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Der
Wert der Riemenspannung, die durch die Druckfeder 67 bei
dem mittleren Übersetzungsverhältnis bewirkt
wird, ist eventuell nicht zwangsläufig auf der Plusseite (Druckseite),
sondern kann alternativ auf der Minusseite oder Null sein.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das zuvor erwähnte Ausführungsbeispiel
begrenzt.
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Die
Drehachsen des Arms 63 sind beispielsweise eventuell nicht
zwangsläufig
außerhalb
der Antriebsriemenscheibe 11, sondern können koaxial mit der Antriebsriemenscheibe 11 oder
mit der Abtriebsriemenscheibe 21 vorgesehen sein.
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Obwohl
bei dem zuvor erwähnten
Ausführungsbeispiel
ein Ende des Arms 63 schwingbar an dem Getriebegehäuse 6 getragen
ist bzw. das andere Ende desselben drehbar mit der Verbindung 62 gekoppelt
ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Strukturen begrenzt.
Zum Beispiel kann ein Zwischenabschnitt des Arms 63 schwingbar
an dem Getriebegehäuse 6 getragen
sein, so dass die Verbindung 62 mit einem Ende gekoppelt
ist und eine Presseinrichtung mit dem anderen Ende gekoppelt ist.
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Gleichermaßen sind
die Kopplungspunkte der Spannrolle 61 mit der Verbindung 62 und
der Kopplungspunkt der Verbindung 62 mit dem Arm 63 eventuell
nicht zwangsläufig
an beiden Enden der Verbindung 62 positioniert.
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Obwohl
die Spannfeder 64 als die erste Feder zum drehungsmäßigen Pressen
des Arms 63 eingesetzt wird, kann alternativ eine Druckfeder
oder eine Torsionsfeder an der Drehachse 63a des Arms 63 vorgesehen
sein. Die Kopplungsposition der ersten Feder 64 mit dem
Arm 63 ist eventuell nicht zwangsläufig das Vorwärtsende
(die Seite näher
an der Spannrolle) des Arms 63. Wenn ein Zwischenabschnitt
des Arms 63 schwingbar an dem Getriebegehäuse 6 getragen
ist, kann die erste Feder 64 mit dem anderen Ende dieses
Arms 63 gekoppelt sein, das sich entgegengesetzt zu dem
Vorwärtsende
erstreckt.