JP2014511980A - 伝動装置 - Google Patents

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    • F16H29/00Gearings for conveying rotary motion with intermittently-driving members, e.g. with freewheel action
    • F16H29/02Gearings for conveying rotary motion with intermittently-driving members, e.g. with freewheel action between one of the shafts and an oscillating or reciprocating intermediate member, not rotating with either of the shafts
    • F16H29/04Gearings for conveying rotary motion with intermittently-driving members, e.g. with freewheel action between one of the shafts and an oscillating or reciprocating intermediate member, not rotating with either of the shafts in which the transmission ratio is changed by adjustment of a crank, an eccentric, a wobble-plate, or a cam, on one of the shafts

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Abstract

本発明は、入力軸回動軸線(104)を備えた入力軸(102)と、入力軸(102)に対応配置されている調整可能な偏心体駆動装置(116,118)と、出力軸回動軸線(108)を備えた出力軸(106)と、出力軸(106)に対応配置されているフリーホイール装置(128)と、偏心体駆動装置(116,118)及びフリーホイール装置(128)を、偏心体駆動装置側の第1の駆動ロッド回動軸線(120)、偏心体駆動装置側の第1の駆動ロッドアイ(126)、フリーホイール装置側の第2の駆動ロッド回動軸線(144)及びフリーホイール装置側の第2の駆動ロッドアイ(140)を備えた少なくとも1つの駆動ロッド(124)でもって駆動接続する結合装置とを有し、入力軸回動軸線(104)と第1の駆動ロッド回動軸線(120)との間に、調整可能な第1のレバー(122)が形成されていて、出力軸回動軸線(108)と第2の駆動ロッド回動軸線(144)との間に第2のレバー(138)が形成されていて、第2の駆動ロッド回動軸線(144)は、フリーホイール装置(128)の半径方向内側に配置されている、特に内燃機関駆動型の自動車のパワートレイン用の無段階式の伝動装置(100)に関する。

Description

本発明は、入力軸回動軸線を備えた入力軸と、この入力軸に対応配置されている調整可能な偏心体駆動装置と、出力軸回動軸線を備えた出力軸と、この出力軸に対応配置されているフリーホイール装置と、偏心体駆動装置及びフリーホイール装置を、偏心体駆動装置側の第1の駆動ロッド回動軸線、偏心体駆動装置側の第1の駆動ロッドアイ、フリーホイール装置側の第2の駆動ロッド回動軸線及びフリーホイール側の第2の駆動ロッドアイを備えた少なくとも1つの駆動ロッドでもって駆動接続する結合装置とを有し、入力軸回動軸線と第1の駆動ロッド回動軸線との間に調整可能な第1のレバーが形成されていて、出力軸回動軸線と第2の駆動ロッド回動軸線との間に第2のレバーが形成されている、特に内燃機関駆動型の自動車のパワートレイン用の無段階式の伝動装置に関する。
独国特許出願公開第10243535号明細書において、無段階式の伝動装置が公知になっている。この伝動装置は、駆動形式に応じて互いに結合されている少なくとも1つの駆動軸と被動軸とを備え、連結装置といった結合エレメントを介して少なくとも互いに結合されている、駆動軸に設けられている少なくとも1つの偏心体駆動装置と、被動軸に設けられている少なくとも1つのフリーホイール装置とを使用する。この伝動装置において、偏心体駆動装置は、駆動軸の回動軸線に対して偏心的に配置されている案内領域を有する。この案内領域において偏心体構成部材が回動可能に支承されていて、この偏心体構成部材においてまた、特に簡単かつ経済的に製造可能である無段階式の伝動装置を提供するために、結合エレメントが回動可能に支承されている。さらに、伝動装置の設計上の態様により、伝動装置の簡潔な構造が可能になるが、それでもやはり大きな出力が伝達可能になっていて、その結果、自動車のパワートレインにおける伝動装置の使用が可能である。さらに所定の構造が、往復する伝動装置部分若しくは機械部分に基づく自由な慣性力(freie Massenkraefte)若しくは自由なモーメント(freie Momente)を簡単に防ぐ、伝動装置の運動力学及び動力学を保証するようになっている。さらに伝動装置は、自動車の省エネルギ運転を可能にするようになっている。
本発明の根底にある目的は、冒頭で述べた伝動装置において効率を改善することである。
上記目的の達成は、入力軸回動軸線を備えた入力軸と、入力軸に対応配置されている調整可能な偏心体駆動装置と、出力軸回動軸線を備えた出力軸と、出力軸に対応配置されているフリーホイール装置と、偏心体駆動装置及びフリーホイール装置を、偏心体駆動装置側の第1の駆動ロッド回動軸線、偏心体駆動装置側の第1の駆動ロッドアイ、フリーホイール装置側の第2の駆動ロッド回動軸線及びフリーホイール装置側の第2の駆動ロッドアイを備えた少なくとも1つの駆動ロッドでもって駆動接続する結合装置とを有し、入力軸回動軸線と第1の駆動ロッド回動軸線との間に調整可能な第1のレバーが形成されていて、出力軸回動軸線と第2の駆動ロッド回動軸線との間に第2のレバーが形成されていて、第2の駆動ロッド回動軸線が、フリーホイール装置の半径方向内側に配置されている、特に内燃機関駆動型の自動車のパワートレイン用の無段階式の伝動装置によって達成される。
無段階式の伝動装置(英語:Continuously Variable Transmission, CVT)により、無段階式に調節可能な変速が可能になる。無段階式の伝動装置は、入力軸及び出力軸の回転数の比率、つまり変速比が、所定の範囲において多くの数値を占めることができる、一様に変速する伝動装置である。この伝動装置は、出力軸の静止状態又は回動方向反転を含むこともできる。無段階式の伝動装置は、自動車のパワートレインにおいて、内燃機関と駆動ホイールとの間に配置されていてよい。伝動装置の入力軸は内燃機関の出力軸、特にクランク軸に駆動接続されていてよい。伝動装置の出力軸は、駆動ホイールに駆動接続されていてよい。
第1のレバーはクランクであってよい。第1のレバーの長さは、偏心体駆動装置により調整可能であってよい。第2のレバーはクランクであってよい。第2のレバーは固定の長さを有していてよい。第2のレバーの長さは、第1のレバーの最大の長さより大きくてよい。第2のレバーの長さは、第1のレバーの長さよりも大きくてよい。駆動ロッドは連結装置或いは連結棒であってよい。
駆動は入力軸を起点として第1のレバー、少なくとも1つの駆動ロッド及び第2のレバーを介して出力軸へと行うことができる。第1のレバーは、第2のレバーよりも明らかに短くてよい。第2のレバーは、第1のレバーの最大の長さよりも短くてよい。
駆動ロッドは伝動装置の運転時に、組み合わされた並進運動及び回転運動を実施することができる。駆動ロッドは、回転運動を揺動運動へ切換えるために働くことができる。
フリーホイール装置は、伝動装置の運転時に、往復運動を実施することができる。伝動装置は、複数の駆動ロッドを有することができる。複数の駆動ロッドはペアになって配置されていてよい。フリーホイール装置は、少なくとも1つのフリーホイールを有することができる。フリーホイール装置は、複数のフリーホイールを有することができる。フリーホイール装置は、フリーホイールの周速度が、出力軸の周速度よりも高いと、出力軸を連れ回して連行することができる。複数のフリーホイールは、出力軸を時間的にずれて連行することができる。複数のフリーホイールは、出力軸を時間的に重畳して連行することができる。
フリーホイールは締付けころ型フリーホイールであってよい。フリーホイールは星形内側部材を有していてよい。フリーホイールは締付けころを有していてよい。フリーホイールは外輪を有していてよい。フリーホイールは切換え可能であってよい。フリーホイール装置の半径は、複数のフリーホイールの半径であってよい。複数のフリーホイールの半径は、複数の星形内側部材の内側半径であってよい。「フリーホイール装置の半径方向内側に」とは、この構成では特に「星形内側部材の内側半径の半径方向内側に」ということを意味し得る。「半径方向に」とは、この構成において、フリーホイール装置の回動軸線と関係している。「半径」方向は、フリーホイール装置の回動軸線に対して垂直な方向である。
偏心体駆動装置は、回動可能な偏心体エレメントを有していてよい。この偏心体エレメントは、入力軸に対して相対的に回動可能であってよい。偏心体エレメントは、内側歯列を有していてよい。偏心体エレメントの内側歯列の歯先円は、偏心体エレメントの回動可能な支承のために働くことができる。偏心体駆動装置は、ピニオン軸を有していてよい。このピニオン軸は、外側歯列を有していてよい。ピニオン軸の外側歯列の歯先円は、ピニオン軸の回動可能な支承のために働くことができる。ピニオン軸の外側歯列は、偏心体エレメントの内側歯列に噛み合うことができる。ピニオン軸の回動は、偏心体エレメントの回動をもたらすことができる。ピニオン軸の回動若しくは偏心体エレメントの回動は、第1のレバーの伸長又は短縮をもたらすことができる。
本発明に係る伝動装置によって、第2のレバーを、これまで公知の構造においてよりも著しく短く構成することができる。フリーホイール装置の半径方向の寸法は制限されていない。したがって調整可能な第1のレバーを、同様に短く構成することができる。第1のレバーの調整範囲はより小さくてよい。第1のレバーは、比較的小さな最大の長さを有することができる。偏心体駆動装置は小さく構成されていてよい。必要な構成スペースを減じることができる。重量を減じることができる。
少なくとも1つの駆動ロッドとフリーホイール装置との間に、転がり軸受が配置されていてよい。転がり軸受は内輪を有することができる。転がり軸受は外輪を有することができる。転がり軸受は転動体を有することができる。転動体は玉又はころであってよい。転がり軸受は玉軸受又はころ軸受であってよい。したがって、運転時に摩擦は減じられている。特に始動モーメントが減じられている。必要な潤滑剤が減じられている。メインテナンス及び手入れの要求も減じられている。始動時間を省くことができる。標準規格の軸受を使用することができる。
第2の駆動ロッドアイは、第1の駆動ロッドアイよりも大きな直径を有していてよい。したがって、第2の駆動ロッドアイの負荷能力が高められている。より大きな力を伝達することができる。運転確実性が高められている。
第2の駆動ロッドアイは、フリーホイール装置よりも大きな直径を有することができる。したがってフリーホイール装置は、第2の駆動ロッドアイの半径方向内側に配置されていてよい。
第2の駆動ロッドアイとフリーホイール装置との間に、偏心体エレメントが配置されていてよい。したがって第2の駆動ロッドアイとフリーホイール装置との間で偏心が可能になっている。第2の駆動ロッド回動軸線は、フリーホイール装置の回動軸線から離間されていてよい。第2の駆動ロッド回動軸線とフリーホイール装置の回動軸線との間隔は、第2のレバーを形成することができる。偏心体エレメントと共に第2のレバーは形成されていてよい。したがって第2のレバーは、公知の構造に比べて小さな長さを有することができる。
偏心体エレメントは、外輪郭及び内輪郭を有することができ、外輪郭は第2の駆動ロッドアイに対応配置されていてよく、内輪郭はフリーホイール装置に対応配置されていてよい。外輪郭は円筒形状を有することができる。内輪郭は円筒形状を有することができる。偏心体エレメントの外輪郭は、第2の駆動ロッドアイの内輪郭に当接していてよい。偏心体エレメントの内輪郭は、フリーホイール装置の外輪郭、特にフリーホイールの外輪に当接していてよい。
偏心体駆動装置は、第1のレバーが零の最小の長さを有する第1の終端位置と、第1のレバーが最大の長さを有する第2の終端位置との間で調整可能であってよく、伝動装置は第2の終端位置を考慮して幾何学的に設計されていてよい。第1のレバーがその最小の長さ零に調整されていると、入力軸から出力軸への駆動運動の伝達を抑制することができる。第1のレバーがその最小の長さ零に調整されていると、伝動装置はi=∞の総合変速比iを有することができる。第1のレバーがその最大の長さに調整されていると、入力軸から出力軸への最大の駆動運動が伝達可能であってよい。第1のレバーがその最大の長さに調整されていると、伝動装置はi>1、特に1.5<i<2.7、特にi≒2.1の総合変速比iを有することができる。偏心体駆動装置の第2の終端位置において、オーバドライブ変速比が調節されていてよい。総合変速比は、内燃機関回転数とホイール回転数との間の変速比であってよい。総合変速比は、アクスルギア(Achsgetriebe)の変速比を含んでいてよい。
したがって要約及び換言すると、本発明によりとりわけ、改良された連結装置力導入をもたらす、被動側の偏心体を備えたクランクバリエータが得られる。これにより、偏心体中心点が、フリーホイールの内側に位置することができるので、連結装置とフリーホイールとの間の回動点間隔を小さく設計することができる。クランクの駆動側の調整範囲を減じることもでき、調整ユニットは小さくなる。被動側において転がり軸受は、滑り軸受に比べて効率の点で利点を持って使用することができる。被動側において、より大きな玉軸受又はころ軸受が、各外輪に対して偏心的に取り付けられていてよい。被動側の偏心体半径は、公知の外輪アイ半径に相当することができる。この連結装置の構造により、より大きな力の吸収が可能になる。
入力軸の回動軸線と偏心体駆動装置側の駆動ロッド回動軸線との間隔が最大であるオーバドライブ位置における、フリーホイール装置の半径方向内側に配置されている、フリーホイール装置側の駆動ロッド軸線を備えたクランクCVTを概略的にかつ例示的に示す図である。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。この説明から、別の特徴及び利点が明らかになる。この実施の形態の具体的な特徴は、本発明の共通の特徴であってよい。他の特徴に結び付けられた上記実施の形態の特徴は、本発明の個別の特徴であってもよい。
唯一の図に、入力軸の回動軸線と偏心体駆動装置側の駆動ロッド回動軸線との間隔が最大であるオーバドライブ位置における、フリーホイール装置の半径方向内側に配置されているフリーホイール装置側の駆動ロッド軸線を備えたクランクCVTを、概略的にかつ例示的に示す。
クランクCVT100は、入力軸回動軸線104を備えた入力軸102と、出力軸回動軸線108を備えた出力軸106とを有する。入力軸回動軸線104及び出力軸回動軸線108は、互いに平行に延在している。入力軸回動軸線104及び出力軸回動軸線108は、互いに所定の間隔110を有する。
入力軸102はクランク軸として形成されている。入力軸102はオフセット部を有する。入力軸102は、入力軸回動軸線104に対して同心的な軸部分を有する。入力軸102は、軸部分に対して半径方向にずらされたクランク部分112を有する。入力軸102は中央の孔114を有する。この孔114は、軸部分において半径方向真ん中で入力軸回動軸線104に沿って延在している。クランク部分112において孔114は、半径方向外側に開口している。この孔114には、外側歯列を備えたピニオン軸116が配置されている。ピニオン軸116は孔114において、その外側歯列の歯先円でもって回動可能に支承されている。ピニオン軸116は孔114において入力軸102に対して相対的に回動可能である。
入力軸102のクランク部分112に、偏心体エレメント118が配置されている。この偏心体エレメント118は、クランク部分112に対して相対的に回動可能である。偏心体エレメント118は、偏心体軸線120を有する。この偏心体軸線120及び入力軸回動軸線104は、互いに平行に延在している。偏心体軸線120及び入力軸回動軸線104は、互いに所定の間隔122を有する。偏心体エレメント118は内側歯列を有する。偏心体エレメント118は、クランク部分112において、その内側歯列の歯先円でもって回動可能に支承されている。偏心体エレメント118は、クランク部分112に対して相対的に回動可能である。ピニオン軸116の外側歯列は、偏心体エレメント118の内側歯列と噛み合う。
入力軸102に対するピニオン軸116の相対的な回動が、クランク部分112に対する偏心体エレメント118の相対的な回動をもたらし、ひいては偏心体軸線120と入力軸回動軸線104との間隔122の変化をもたらす。ピニオン軸116及び偏心体エレメント118は、偏心体駆動装置の部分である。
偏心体駆動装置は2つの終端位置の間で調整可能である。第1の終端位置において、偏心体軸線120と入力軸回動軸線104との間隔122は最小である。第1の終端位置において、偏心体軸線120と入力軸回動軸線104との間隔122は零である。第1の終端位置において、クランクCVT100はi=∞の総合変速比iを有する。第2の終端位置において、偏心体軸線120と入力軸回動軸線104との間隔122は最大である。第2の終端位置において、クランクCVTはi=2.1の総合変速比iを有する。この変速比はオーバドライブ変速比である。図面に、第2の終端位置における偏心体駆動装置が示されている。
偏心体エレメント118には連結装置124が配置されている。この連結装置124は、偏心体エレメント118において偏心体駆動装置側の連結装置回動軸線を中心に回動可能に配置されている。偏心体駆動装置側の連結装置回動軸線は、偏心体エレメント118の偏心体回動軸線120に相当する。連結装置124は、偏心体駆動装置側の連結装置アイ126を有する。偏心体エレメント118は外側半径を有する。連結装置124の連結装置アイ126は、偏心体エレメント118の外側半径に回動可能に支承されている。連結装置124は、偏心体エレメント118において転がり軸受によって支承されている。
出力軸106に、複数のフリーホイール128を備えたフリーホイール装置が配置されている。フリーホイール128は、星形内側部材130、外輪132、及び星形内側部材130と外輪132との間で有効な締付けころ134を備えた締付けころ型フリーホイールである。星形内側部材130は、フリーホイール装置の全てのフリーホイール128に亘って軸線方向に延びている。星形内側部材130は、出力軸106を形成し、かつ/又は出力軸に駆動接続されている。フリーホイール128は、出力軸回動軸線108に対して同心的に配置されている。出力軸回動軸線108は、フリーホイール128の回動軸線に一致する。
フリーホイール128の外輪132は、偏心体エレメント136内に収容されている。偏心体エレメント136は、外側半径軸線を備えた外側半径と、内側半径軸線を備えた内側半径とを有する。内側半径は、外側半径に対して半径方向にずらされて配置されている。内側半径軸線は、出力軸回動軸線108及びフリーホイール128の回動軸線に一致する。内側半径軸線及び外側半径軸線は、互いに平行に延在している。内側半径軸線及び外側半径軸線は、互いに固定の間隔138を有する。
連結装置124は、フリーホイール装置側の連結装置アイ140を有する。連結装置124は、偏心体駆動装置側の連結装置アイ126と、フリーホイール装置側の連結装置アイ140とを互いに堅固に結合するコネクティングロッド142を有する。連結装置124は夫々、そのコネクティングロッド142及び連結装置アイ126,140と一体に構成されている。連結装置124は、偏心体エレメント136に配置されている。連結装置124のフリーホイール装置側の連結装置アイ140は、偏心体エレメント136に配置されている。連結装置124は偏心体エレメント136に、フリーホイール装置側の連結装置回動軸線144を中心に回動可能に配置されている。フリーホイール装置側の連結装置回動軸線144は、偏心体エレメント136の外側半径軸線に一致する。連結装置124のフリーホイール装置側の連結装置アイ140は、偏心体エレメント136の外側半径に回動可能に支承されている。連結装置回動軸線144及び偏心体軸線120は、互いに所定の間隔146を有する。連結装置124は偏心体エレメント136において、転がり軸受、この実施の形態においては玉軸受又はころ軸受によって支承されている。
フリーホイール装置側の連結装置アイ140は、偏心体駆動装置側の連結装置アイ126よりも大きな直径を有する。フリーホイール装置側の連結装置アイ140は、フリーホイール128の外輪132よりも大きな直径を有する。フリーホイール装置側の連結装置アイ140は、フリーホイール128に対して偏心的に配置されている。フリーホイール装置側の連結装置アイ140は、フリーホイール128の外輪132と比べて、フリーホイール装置側の連結装置回動軸線144が、フリーホイール128の星形内側部材130の半径方向内側に配置されている程度に大きな直径を有し、かつフリーホイール装置側の連結装置アイ140は、フリーホイール装置側の連結装置回動軸線144が、フリーホイール128の星形内側部材130の半径方向内側に配置されている程度の、フリーホイール128に対する偏心量を有する。フリーホイール装置側の連結装置軸線144と出力軸回動軸線108との間隔138は、偏心体エレメント118の偏心体軸線120と入力軸回動軸線104との間隔122よりも大きい。
入力軸102が回転しかつ間隔122が零より大きい場合、連結装置アイ126は回転駆動される。駆動運動は、コネクティングロッド142によって連結装置アイ140に伝達される。間隔138は間隔122よりも大きいので、連結装置アイ140は、往復運動を実施する。連結装置アイ140はフリーホイール128を駆動し、ひいては出力軸106を駆動する。
100 クランクCVT
102 入力軸
104 入力軸回動軸線
106 出力軸
108 出力軸回動軸線
110 間隔
112 クランク部分
114 孔
116 ピニオン軸
118 偏心体エレメント
120 偏心体軸線
122 間隔
124 連結装置
126 連結装置アイ
128 フリーホイール
130 星形内側部材
132 外輪
134 締付けころ
136 偏心体エレメント
138 間隔
140 連結装置アイ
142 コネクティングロッド
144 連結装置回動軸線
146 間隔

Claims (8)

  1. 特に内燃機関駆動型の自動車のパワートレイン用の無段階式の伝動装置(100)であって、
    入力軸回動軸線(104)を備えた入力軸(102)と、該入力軸(102)に対応配置されている調整可能な偏心体駆動装置(116,118)と、出力軸回動軸線(108)を備えた出力軸(106)と、該出力軸(106)に対応配置されているフリーホイール装置(128)と、前記偏心体駆動装置(116,118)及び前記フリーホイール装置(128)を、偏心体駆動装置側の第1の駆動ロッド回動軸線(120)、偏心体駆動装置側の第1の駆動ロッドアイ(126)、フリーホイール装置側の第2の駆動ロッド回動軸線(144)及びフリーホイール装置側の第2の駆動ロッドアイ(140)を備えた少なくとも1つの駆動ロッド(124)でもって駆動接続する結合装置とを有し、前記伝動装置において、前記入力軸回動軸線(104)と前記第1の駆動ロッド回動軸線(120)との間に調整可能な第1のレバー(122)が形成されていて、前記出力軸回動軸線(108)と前記第2の駆動ロッド回動軸線(144)との間に第2のレバー(138)が形成されている、特に内燃機関駆動型の自動車のパワートレイン用の無段階式の伝動装置において、
    前記第2の駆動ロッド回動軸線(144)は、前記フリーホイール装置(128)の半径方向内側に配置されていることを特徴とする、特に内燃機関駆動型の自動車のパワートレイン用の無段階式の伝動装置。
  2. 前記少なくとも1つの駆動ロッド(124)と前記フリーホイール装置(128)との間に、転がり軸受が配置されていることを特徴とする、請求項1記載の伝動装置。
  3. 前記第2の駆動ロッドアイ(140)は、前記第1の駆動ロッドアイ(126)よりも大きな直径を有することを特徴とする、請求項1又は2記載の伝動装置。
  4. 前記第2の駆動ロッドアイ(140)は、前記フリーホイール装置(128)よりも大きな直径を有することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載の伝動装置。
  5. 前記第2の駆動ロッドアイ(140)と前記フリーホイール装置(128)との間に、偏心体エレメント(136)が配置されていることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の伝動装置。
  6. 前記偏心体エレメント(136)は外輪郭及び内輪郭を有し、前記外輪郭は前記第2の駆動ロッドアイ(140)に対応配置されていて、前記内輪郭は前記フリーホイール装置(128)に対応配置されていることを特徴とする、請求項5記載の伝動装置。
  7. 前記偏心体駆動装置(116,118)は、前記第1のレバー(122)が零の最小の長さを有する第1の終端位置と、前記第1のレバー(122)が最大の長さを有する第2の終端位置との間で調整可能であり、前記伝動装置(100)は幾何学的に前記第2の終端位置を考慮して設計されていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の伝動装置。
  8. 前記偏心体駆動装置(116,118)の第2の終端位置において、オーバドライブ変速比が調節されていることを特徴とする、請求項7記載の伝動装置。
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