JP2001517762A

JP2001517762A - 変速機

Info

Publication number: JP2001517762A
Application number: JP2000513072A
Authority: JP
Inventors: トーマスユンク
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-08-21
Publication date: 2001-10-09
Also published as: ES2157671T3; DE59800735D1; WO1999015810A1; US6387006B1; EP1015794A1; DE19741440A1; EP1015794B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、駆動軸（１４）と、被駆動軸（１６）と、駆動軸（１４）と被駆動軸（１６）の間に配置された、トルクを伝達しかつ異なる回転数変速比を可能にする第１の装置とを備え、この装置が１つの作動モードで、駆動軸（１４）と被駆動軸（１６）の完全な力線切離しを保証する、特に自動車用の変速機に関する。本発明の課題は、大きなトルクを伝達可能であり、変速時または変速比変更の際に完全な負荷中断が避けられる、自動モードを有する低コストの変速機を提供することである。駆動軸（１４）と被駆動軸（１６）との間でトルクを伝達するための第２の装置（４０，４２，４４，４６，４８，Ｋ）が、第１の装置と平行に設けられ、この第２の装置によって、第１の装置と異なり、零から最大トルクまでの範囲内の、無段階に選択可能なトルクが伝達可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、請求項１の上位概念に記載した変速機、特に自動車用の変速機に関
する。

【０００２】いろいろな種類の変速機または伝達比変更装置が知られている。このような変
速機は例えば、或る程度の変速比またはトルクの変動を有するエンジンの回転数
を変更するために自動車で使用される。更に、このような変速機によって、車両
停止時の駆動エンジンのアイドリング運転が保証される。或る変速機では、被駆
動軸の回転方向を逆転させることができる。

【０００３】簡単な変速機は、駆動軸、被駆動軸および副軸を有するマニュアル式変速機に
よって実現可能である。この駆動軸はクラッチ装置を介してエンジンに連結され
ているので、変速時に駆動軸をエンジンから摩擦連結的に切り離すことができる
。駆動軸には駆動歯車が取付けられている。この駆動歯車は副軸を駆動し、この
副軸は更に、他の歯車に相対回転しないように連結されている。副軸に設けられ
た歯車は更に、被駆動軸の歯車にかみ合うことができる。ギヤひいてはこのよう
な対の歯車の選択に応じて、所望な変速比が得られる。

【０００４】上記のマニュアル式変速機は高い効率を有し、軽量であり、そしての簡単な構
造により比較的に低コストである。勿論、このようなマニュアル式変速機によっ
て自動車モードを達成することができない。更に、変速の度に、エンジンと駆動
車輪の間で負荷中断が生じるので、例えば連続的な加速時にエンジンの力を持続
的に利用することができない。従って、マニュアル式変速機は快適性が比較的に
低い。更に、変速機を駆動エンジンから切り離すための別個のスタートクラッチ
を設けなければならない。

【０００５】自動モードを有する従来の変速機として、自動変速機が知られている。従来の
自動変速機は駆動軸側にほとんど流体コンバータを備えている。この流体コンバ
ータはスタートクラッチとしての働きをし、変換範囲内でトルク増大を生じる。
コンバータの後にはほとんど、複数の遊星歯車装置の組み合わせが接続配置され
ている。この遊星歯車装置は個々の歯車または歯車グループの固定に応じて、ト
ルク変換と回転数変換および後退のための回転方向逆転を生じる。変速はほとん
どが電気油圧式制御装置によって行われる。この制御装置は個々のギヤを的確な
時点で自動シフトアップおよびシフトダウンする。

【０００６】自動変速機は比較的に大きな損失を生じ、コストのかかる構造を有する。従っ
て、このような変速機はコストが高くつき、重く、そしてコストのかかる制御装
置を必要とする。

【０００７】スタートクラッチを一体化した自動変速機も同じ欠点がある。このような変速
機の場合には、損失が幾分低下するだけである。他の代替的な変速機は自動切換え装置を備えたマニュアル式変速機によって提
供される。前述のマニュアル式変速機と類似の構造を有するこのような変速機の
場合には、すべての接続および切換えが運転者の希望に応じて全自動で行われる
。この手段によって、自動モードが達成されるがしかし、このような変速機の場
合には変速時の負荷中断を防止することができない。更に、自動変速の際に高い
制御コスト、エンジン制御のための高い制御コストが必要である。更に、同様に
自動制御装置を備えたスタートクラッチが必要である。

【０００８】変速機のための他の実施形として、伝動ベルトまたはスラストリンクベルトを
備えた無段自動変速機が知られている。このような変速機の場合には、前進ギヤ
と後退ギヤ、多板クラッチおよび無段調節可能な一次円錐プーリを備えた遊星歯
車装置が駆動軸に設けられている。被駆動軸上の二次円錐プーリへの力の伝達は
、例えば鋼製スラストリンクベルトを介して行われる。円錐プーリの対角線状に
対向するプーリ半部を１つずつ軸方向に摺動させることにより、有効てこ長さが
長くなったり、短くなったりし、てこ長さｒ１対ｒ２の比を選択することにより
、変速比を選択することができる。

【０００９】しかし、このような変速機は小さな出力しか伝達できない。このような変速機
は大きなトルクの伝達のためには適していない。更に、二重クラッチ式変速機が知られている。この場合、２個のクラッチが固
定歯車を有する、二分割された駆動軸上に作用する。一方の半分の軸は中空であ
り、他方の半分の軸を約半分だけ取り囲んでいる。アイドルギヤが被駆動軸に嵌
め込まれ、機械的な切換えスリーブを介してこの被駆動軸に連結される。走行段
を変えることができるようにするためには、一方のクラッチを切り、同時に他方
のクラッチをつなぐ必要がある。一方、機械的な切換えは両クラッチの接続相内
で行われる。二重クラッチはスタートクラッチとして作用する。

【００１０】このような二重クラッチ式変速機の場合には、２個のクラッチを使用しなけれ
ばならないという欠点がある。このクラッチはそれぞれ、最大トルクを伝達でき
るように設計しなければならない。

【００１１】本発明の課題は、大きなトルクを伝達することができ、変速の際または伝達比
変更の際に完全な負荷中断を避けることができる、自動モードを有する低コスト
の変速機を提供することである。

【００１２】この課題は請求項１記載の特徴によって解決される。この特徴に従って、トルクを伝達する第２の装置が、第１の装置すなわち第１
の伝動装置に対して平行に、特に力線の方向において平行に、駆動軸と被駆動軸
の間に付加的に接続配置され、この第２の装置によって、この両軸の間で、零か
ら最大トルクまでの範囲内で無段階に選択可能なトルクが伝達可能である。トル
クの大きさは制御または調節可能である。

【００１３】第１の装置の場合にも第２の装置の場合にも、駆動軸と被駆動軸の間で力線の
中断が可能であるので、駆動エンジンと変速機の間に別個のクラッチを設ける必
要がない。クラッチは既に変速機内で一体化されている。適切に設計すると、保
守整備作業が不要である。この“一体化されたクラッチ”は低コストであり、変
速機とエンジンの必要スペースを小さくし、構造コスト、保守整備コストおよび
修理コストを低減する。

【００１４】本発明の他の重要な点は、第２の装置を適切に制御することによって、駆動軸
から被駆動軸へのトルクの伝達またはその逆の伝達を行うことができ、その際、
例えば一方の軸または他の歯車にかみ合うかまたはかみ合いを解除する切換え可
能な平歯車が、力を加えないで切換え可能であることにより、第１の装置によっ
てトルクを伝達せず、この第１の装置において変速比を問題なく変更することが
できることにある。それによって、第１の装置の切換え時にも、トルクを伝達す
る第２の装置を介して、駆動軸と被駆動軸の間で、摩擦連結またはトルク連結を
維持することができるので、例えば駆動エンジンと駆動車輪の間での完全な負荷
中間を効果的に防止することができる。第１の装置を適切に制御すると、負荷の
低下を非常に小さくすることができる。そして、運転者は変速時にも、車両が連
続的に加速されるかまたは減速されるような印象を受ける。異なる加速によって
生じる“ジャーク効果”を回避することができる。

【００１５】本発明による変速機の場合には、“あとずさり防止機構”の機能を簡単に実現
することができる。あとずさり防止機構は、ブレーキ装置なしに、坂または山で
停止したままにし、簡単なアクセルペダル操作によってあとずさりなしにスター
トすることを可能にする。更に、制御コスト、特にデジタル式エンジン制御装置
における制御コストを少なくすることができる。

【００１６】更に、遮断時間なしにあるいは短い遮断時間でシフトアップをすることができ
、シフトアップまたはシフトダウンを行っているときにシフトダウンをすること
ができる。すなわち、シフトダウンの場合には、前に選択した変速操作の実施を
待つ必要がない。変速要求は変速特性曲線、演算された変速信号またはシーケン
シャル要求ユニットを介して報告することが可能である。

【００１７】本発明による変速機は、きわめて大きなエンジン出力を有するスポーツ車両へ
の組み込みにも適している。他の実施形、効果および特徴は従属請求項に記載されている。

【００１８】駆動軸から被駆動軸へ、および被駆動軸から駆動軸への無段階のトルク伝達を
行うきわめて簡単方法は、摩擦連結に基づく作用ユニット、例えばクラッチまた
はブレーキユニットの使用によって提供される。クラッチはスリップ運転で動作
可能であり、そして選択されたクラッチ圧力およびそれによって生じるスリップ
作用に応じて、所望なトルクを正確に加減して伝達することができるように制御
可能である。

【００１９】特に有利な実施形は、第１の装置が簡単な切換え変速ギヤ機構によって形成さ
れていることを特徴とする。この場合、切換え変速ギヤ機構の特別な利点、すな
わち簡単な構造、高い効率、コンパクトおよび大きな力の伝達可能性という利点
がある。

【００２０】更に、他の実施形に従って、第２の装置が他の伝動装置を備えていると特に有
利である。トルクを伝達する装置内のきわめて適切な他の伝動装置として、公転
運動装置、特に遊星歯車装置が設けられている。遊星歯車装置の場合には、異な
る変速比をコンパクトにかつ簡単に達成可能である。更に、後退のための回転方
向を容易に逆転させることができる。

【００２１】好ましくはクラッチが遊星歯車装置の内歯歯車に作用している。好ましい実施形では、内歯歯車がロック装置またはクラッチによって変速機ケ
ースに対して固定保持可能である。それによって、第１の変速、例えば１速が達
成される。この変速段は、第１の装置、例えば切換え変速ギヤ機構によって実現
する必要がない。

【００２２】更に、普通の運転中被駆動軸に連結可能な遊星キャリヤを、例えば軸方向に摺
動させることによってこの被駆動軸から切り離すことができる。遊星歯車装置を
同時にロックすると、後退に切換えることができる。その際、例えば内歯歯車は
クラッチを介して被駆動軸に連結されている。勿論、後退機能のために、他の構
造的な解決策を用いることができる。

【００２３】有利な実施形では、太陽歯車が被駆動軸に、遊星キャリヤが被駆動軸に連結さ
れているかまたは連結可能である。用途に応じて、逆の配置構造とすることがで
きる。他の有利な実施形では、第２の装置、特にクラッチが制御装置によって付勢さ
れ、クラッチのための圧力調節がエンジン回転数およびまたは駆動部回転数およ
びまたは入れられたギヤまたは要求されるギヤおよびまたは被駆動部回転数変化
度およびまたはエンジン回転数変化度にに依存して制御可能であるように、制御
装置が形成されている。クラッチが使用されると、完全に切り離した状態から完
全につないだ状態まで、クラッチを無段階に制御可能である。このような中間状
態で、クラッチのスリップが生じる。

【００２４】クラッチは多板クラッチとして形成可能である。クラッチは一方では、駆動軸
または被駆動軸あるいはそれに設けられた切換え可能な平歯車または変速機ケー
スに間接的にまたは直接的に連結され、他方では遊星歯車装置要素（太陽歯車、
遊星キャリヤ、内歯歯車）に連結されている。この場合、この遊星歯車装置要素
に所属する軸は、クラッチに間接的にまたは直接的に連結された駆動軸または被
駆動軸に対して直接連結されない。

【００２５】特に有利な実施形では、クラッチと、駆動軸、被駆動軸またはそれに設けられ
た切換え可能な平歯車との間に、切換え装置が設けられ、この切換え装置が、遊
星歯車装置と、駆動軸、被駆動軸、それに設けられた切換え可能な平歯車または
変速機ケースとの間で切換え可能な連結を可能にする。

【００２６】切換え装置は例えば、変速機ケース、切換え可能な平歯車の一部、被駆動軸ま
たは駆動軸に相対回転しないようにかつ分離可能に連結することができる機構を
備えた軸方向に摺動可能なブッシュ、クラッチハブ等として形成可能である。

【００２７】更に、この切換え装置、特に摺動可能なブッシュ、クラッチハブ等と、それに
連結可能な駆動軸、被駆動軸、平歯車等との間に、同期装置を設けことができる
。切換え装置と、駆動軸または被駆動軸上に設けられた切換え可能な平歯車との
間の連結は特に、平歯車が中空軸を備え、この中空軸を通って駆動軸または被駆
動軸が延びているときに、簡単に実現可能である。

【００２８】駆動軸と被駆動軸の直接連結が有利である。なぜなら、それによって直結に切
換え可能であり、それによってあらゆる伝達損失が回避されるからである。トルクを伝達する装置のクラッチおよびまたは切換え装置は特に、電気機械式
およびまたは液圧式およびまたは空気圧式に操作可能である。

【００２９】他の効果、特徴および有利な実施形は従属請求項から明らかになる。次に、実施の形態に基づく他の効果および特徴の観点から、および添付の図を
参照して、本発明を詳しく説明する。

【００３０】本発明による変速機の簡単な実施の形態が図１に示してある。変速機ケース１２内には、駆動エンジン（図示していない）から来る駆動軸１
４と、駆動車輪に案内される被駆動軸１６が同軸に配置されている。駆動軸１４
と被駆動軸１６は軸受１００または１０２によって変速機ケース１２内に回転可
能に保持されている。

【００３１】駆動軸１４および被駆動軸１６に対して平行に、副軸１８が配置されている。
この副軸はそれに配置された平歯車と共に半分だけが断面図で示してある。副軸
１８は端側の２個の軸受１０３によって変速機ケース１２内に回転可能に保持さ
れている。

【００３２】駆動軸１４と副軸１８の間の力の伝達は、対の駆動平歯車２０を介して行われ
る。この駆動平歯車はそれぞれ、所属の軸、すなわち駆動軸１４と副軸１８に動
かぬように固定されている。

【００３３】副軸１８と被駆動軸１６の間の力の伝達は、本実施の形態では、２対の平歯車
２２，２６を介して行われる。この対の平歯車のそれぞれ一方の平歯車、本実施
の形態では副軸１８に設けられた平歯車２４，２８が切換え可能である。すなわ
ち、それぞれの軸に連結および連結解除可能である。

【００３４】切換え可能な平歯車２４，２８を副軸１８に連結および連結解除するために、
切換え装置３２が設けられている。この切換え装置は切換えシリンダ３１，３３
を介して切換えスリーブ３０を、副軸１８の軸方向に摺動させることができるの
で、平歯車２４または平歯車２６を副軸１８に連結可能であるかまたはこの両平
歯車を連結解除可能である。

【００３５】図１の概略図では、平歯車２４または２８が切換えスリーブ３０に係合すると
きに、平歯車のピンが切換えスリーブ３０の凹部に係合する。しかし、実際の実
施については詳しく説明しない。なぜなら、これは本発明の主題ではないからで
ある。本発明では、各々の平歯車が適切な方法で軸に切換え可能であることだけ
が重要である。

【００３６】切換えスリーブ３０の上記の軸方向摺動は、切換えシリンダ３１，３３を液圧
操作することによって行われる。この場合、切換えの際、副軸１８とその都度こ
の副軸に連結されるかまたは連結すべき平歯車２４，２８との間で、トルクまた
は力のモーメントがあまり発生しないようにすべきである。

【００３７】切換え可能な平歯車２４，２８に対して相補的な平歯車対２２，２６の平歯車
はそれぞれ、被駆動軸１６に固定配置されている。図１の中央に、トルクを伝達する装置が設けられている。この装置は、次に説
明するように、無段階的に選択可能である所望なトルクを、駆動軸１４から被駆
動軸１６にあるいはその逆に伝達することができる。

【００３８】トルクを伝達する装置は本実施の形態では、遊星歯車装置４０とクラッチＫを
含んでいる。トルクを伝達する他の装置も使用可能である。しかし、その際、駆動軸と被駆
動軸の間で力線を中断し、トルク伝達を加減することができる装置を設けなけれ
ばならない。

【００３９】遊星歯車装置４０の太陽歯車４２は駆動軸１４の端部に形成されている。この
太陽歯車４２は遊星歯車装置の遊星歯車４６にかみ合っている。遊星歯車４６は
軸方向に少しだけ摺動可能な遊星キャリヤ４８に保持されている。普通の状態で
は、遊星キャリヤ４８は被駆動軸１６に連結されているので、遊星歯車４８の回
転時に被駆動軸１６も一緒に動き、しかも逆方向に動く。遊星歯車は遊星歯車装
置４０の内歯歯車４４上を転動する。

【００４０】内歯歯車４４は遊星歯車装置４０の面を越えて被駆動軸の方に延長している。
この被駆動軸の端部の半径方向内側に、多板クラッチＫの多板６２の一部が配置
されている。本実施の形態の場合、相補的な多板６２は被駆動軸１６に直接配置
されている。

【００４１】多板６２を連結することによって、内歯歯車４４と被駆動軸１６が連結される
。連結、ひいては連結操作は、クラッチシリンダ６４によって行われる。この場
合、クラッチシリンダ６４が正確に制御可能であり、それによって要求されるト
ルクに応じてクラッチのスリップ運転または滑り運転を保持することが重要であ
る。それに伴い、先ず最初に内歯歯車４４と被駆動軸１６の間で、正確に加減さ
れたトルク伝達が可能である。

【００４２】本実施の形態の場合、クラッチシリンダの制御は液圧で行われる。しかし、他
の制御方法を用いることができる。上記の代わりに、内歯歯車４４と被駆動軸１６の間で、上記多板クラッチＫと
異なるクラッチを使用することができる。クラッチを選択する場合勿論、トルク
を正確に加減して伝達でき、かつ大きなトルクを確実に伝達できることに留意し
なければならない。

【００４３】クラッチのための圧力調節あるいは他のクラッチにおけるその他の付勢は、図
示していない制御装置によって行われる。この制御装置はエンジン運転条件、例
えばエンジン回転数、駆動部回転数、入っているギヤまたは要求されるギヤある
いは駆動部回転数変化度または被動部回転数変化度に依存して、必要なクラッチ
操作を行う。

【００４４】ロック装置５２が変速機ケース１２内において遊星歯車装置４０の半径方向外
側に設けられている。このロック装置は第１の切換えシリンダ５４を操作するこ
とによって半径方向内側に、すなわち遊星歯車装置４０の内歯歯車４４の方に付
勢され、それによって内歯歯車は変速機ケース１２に対して固定保持される。

【００４５】本実施の形態の場合更に、変速機ケース１２内において遊星歯車装置４０のほ
ぼ軸方向に、第２のロック装置５６が設けられている。この第２のロック装置は
第２の切換えシリンダ５８を操作することによって遊星キャリヤをその軸方向に
摺動させ、変速機ケース１２に対してロックする。

【００４６】次に、図１の変速機の場合の摩擦連結とトルク伝達について説明する。車両が停止し、エンジンがアイドリング状態であるとき、駆動軸１４は対の平
歯車２０を介して副軸１８を駆動する。しかし、両平歯車２４，２８が副軸１８
から切り離されているので、対の平歯車２２，２６を介して被駆動軸１６に力は
伝達されない。更に、クラッチＫが切れているので、遊星歯車装置４０と被駆動
軸１６の間で摩擦連結は生じない。遊星歯車装置４０は自由回転する。

【００４７】１速に入れると、第１の切換えシリンダ５４を操作してロック装置５２を作動
させることによって、遊星歯車装置４０の内歯歯車４４が変速機ケース１２に対
して固定される。それによって、駆動軸は太陽歯車４２を介して遊星歯車４６を
駆動する。太陽歯車と同じ方向に動く、被駆動軸１６に連結された遊星キャリヤ
４８によって、第１の変速段（ギヤ段）が形成される。この第１のギヤ段を示す
ために、図１では、ロック装置５２のそばに数字Ｉが示してある。この数字は、
１速がロック装置５２を操作することによって得られることを示している。

【００４８】２速と３速またはその変速段の場合には、ギヤ選択に応じて、対の平歯車２２
または２６がトルクを伝達する。すなわち、付設された切換え可能な平歯車２４
または２８が切換えスリーブ３０を介して副軸１８に連結される。完全にギヤが
入ると、クラッチＫがその都度切られ、トルクを伝達しない。変速中はこのクラ
ッチはまだ切られない。

【００４９】４速は駆動軸１４と被駆動軸１６の直接的な連結によって得られる。これは本
実施の形態の場合には、クラッチＫがスリップしないで運転される（完全な連結
）によって達成される。遊星キャリヤが被駆動軸にかみ合い、内歯歯車４４と被
駆動軸１６が完全に連結されているので、遊星キャリヤ４８は内歯歯車４４に対
して固定されている。遊星歯車４６は内歯歯車４４に沿って転動しない。従って
、遊星歯車装置全体がエンジンの回転速度で回転する（直結ギヤ）。

【００５０】上記の個々の変速比の間でのその都度の変速の際、クラッチはほとんどスリッ
プしながら作動し、しかも内歯歯車４４と被駆動軸１６の間でその都度制御され
て正確に加減されたトルク伝達を行うように作動する。遊星歯車装置４２，４４
，４６のロックまたは切換えに応じて、副軸１８と、切換え可能なまたは切換え
るべき平歯車２４，２８との間のトルクが零になるので、この平歯車は副軸１８
に申し分なく連結または連結解除可能である。

【００５１】図１の変速機の場合、後退ギヤは、遊星キャリヤが被駆動軸１６から切り離さ
れ、変速機ケース１２に対して固定され（切換えシリンダ５８によるロック装置
５６の作動）、内歯歯車４４がクラッチＫを介して連結されることによって達成
される。それによって、内歯歯車４４の逆向きの回転運動が生じ、被駆動軸１６
が駆動軸１４に対して所定の変速比で回転する。

【００５２】スタートの際には先ず最初は、被駆動軸の回転数は、被駆動軸１６に連結され
た遊星キャリヤ４８の回転数と全く同様に、０である。駆動軸１４はエンジン回
転数と同じ回転数で回転する。内歯歯車４４は反対方向に回転する。クラッチ操
作が制御されて強まると、先ず最初に、駆動軸と反対方向に回転する内歯歯車４
４が制動される。それによって、遊星キャリヤ４８から被駆動軸１６にトルクが
伝達され、被駆動軸１６は益々速く回転する。クラッチＫは、内歯歯車４４がケ
ース１２に対して停止するまで閉じられる。この状態で、第１の切換えシリンダ
５４が操作され、それによって変速機ケース１２による内歯歯車４４の固定保持
が達成される。そして、クラッチＫを再び切ることができる。遊星キャリヤ４８
とそれに連結された被駆動軸１６は第１の変速比（これは１速に一致する）に従
って回転する。

【００５３】これにより、スタートクラッチが形成されるので、駆動エンジンと変速機の間
に別個にクラッチを設ける必要がない。１速から２速への他の変速の際、先ず最初に、ロック装置５２を介しての内歯
歯車４４とケース１２の間の固定保持が解除される。この場合、クラッチＫは、
内歯歯車４４とロック装置５２の間でトルクが伝達されないように操作される。続いて、クラッチＫがトルクを次のように伝達するために再び操作される。す
なわち、トルクや力を加えないように切換えスリーブ３０を介して平歯車２４を
副軸１８に連結するために、被駆動軸１６と副軸１８の回転数が合わせられるよ
うに、トルクを伝達するためにクラッチが再び操作される。副軸１８と平歯車２
４との間の連結は切換えシリンダ３３を操作し、切換えスリーブ３０を軸方向に
摺動させることによって生じる。

【００５４】番号ＩＩとＩＩＩはそれぞれ、操作すべき切換えシリンダ３１または３３を示
している。切換えスリーブ３０は操作される切換えシリンダに応じて反対方向に
動く。その際、制御装置は車両の状態、特にエンジン回転数、被駆動部回転数、入れ
られたギヤまたは要求されるギヤおよび駆動部回転数変化度または被駆動部回転
数変化度に応答することができる。制御要求は特性曲線または表に記憶可能であ
る。その代わりに、制御要求を常にその都度演算することできる。

【００５５】平歯車２４の切換えが行われると、平歯車２２を介して駆動軸１４から被駆動
軸１６に力を伝達することができ、クラッチＫが再び切られる。３速への次の変速の際、先ず最初に、クラッチＫが次のように再び操作される
。すなわち、遊星歯車装置とクラッチを介して駆動軸１４から被駆動軸１６に力
を伝達することによって、平歯車２４が副軸１８に対してトルクと力を加えない
ように切換えられるように、クラッチが再び操作される。この状態で、平歯車２
４の切離しが行われる。その後で、トルクを生じないように平歯車２８を副軸１
８に連結できるように、副軸１８と被駆動軸１６の間の回転数が合うまで、クラ
ッチＫが更に操作される。切換えシリンダ３３の操作によって連結が行われ、そ
れに伴い副軸１８を介して駆動軸１４と被駆動軸１６がトルクを伝達するように
連結されると、クラッチＫが再び切られる。

【００５６】４速への変速は、先ず最初に、平歯車２８が副軸１８に対して力を加えないよ
うに切換えられるよう、クラッチＫを操作することによって行われる。平歯車２
８と副軸１８の連結を解除した後で、内歯歯車４４が被駆動軸１６に対して固定
保持されるように、クラッチが更に操作される。従って、遊星キャリヤ４８を被
駆動軸１６に持続的に係合させることにより、太陽歯車、内歯歯車および遊星歯
車のロックが達成されるので、駆動軸１４と被駆動軸１６の間の直結が達成され
る。この場合、被駆動軸１６は駆動軸１４と同じ回転数で回転する。

【００５７】ギヤ４，３，２，１とアイドリングの間でのシフトダウンは全く逆の順序で行
われる。後退ギヤに入れる際には、被駆動軸１６に連結されていた遊星キャリヤ４８が
この被駆動軸から切り離され、変速機ケースに対して固定保持される。続いて、
クラッチＫが操作されるので、駆動軸１４と反対方向に回転する内歯歯車は被駆
動軸１６を同様にそれと反対方向に駆動する。

【００５８】図１の変速機の場合には特に、クラッチＫを介して内歯歯車を被駆動軸１６に
連結することにより、内歯歯車４４と遊星キャリヤ４８の切換えを行うことがで
きるので、駆動軸１４と被駆動軸１６の間および副軸１８とそれに配置された切
換え可能な平歯車２４，２８との間で、回転数とトルクを合わせることができる
ことにある。

【００５９】従って、この簡単な変速機によって、副軸を備えた非同期式多段変速機が提供
される。この場合、最高速のギヤが直結ギヤとして形成されている。スタートお
よび変速の際に完全な負荷中断を回避しながらクラッチを介して回転数を合わせ
る連結ギヤまたは遊星歯車装置が、駆動軸と被駆動軸の間に統合されている。

【００６０】図２には、変速機の他の実施の形態が示してある。この変速機は図１に示した
実施の形態に対してやや変形されている。次に、この違いについて説明する。同
じ参照符号は同一のまたは対応する部品または特徴を示している。

【００６１】図１の変速機に対する図２の変速機の重要な違いは、クラッチＫと被駆動軸の
間に、切換え装置が設けられていることにある。この切換え装置は、被駆動軸１６に支承され軸方向に摺動可能なクラッチハブ
６６である。このクラッチハブ上には、図１の構造と異なり、半径方向外側にク
ラッチＫの多板６２の一部が設けられ、このクラッチハブはクラッチを介して遊
星歯車装置４０の内歯歯車４４に連結可能である。

【００６２】ほぼ円筒状に形成されたクラッチハブ６６はその一端がハブシリンダ６８内に
収容されている。ハブシリンダ６８の操作によって、クラッチハブ６６は駆動軸
の軸方向に摺動可能である。クラッチハブ６６はその半径方向内側にハブ突起６
９を備えている。このハブ突起は後述するように、変速機ケース１２、切換え可
能な平歯車８０または被駆動軸１６に連結可能である。ハブ突起６９は図２また
は図３ａ〜３ｈにおいて、対応して相補的に形成された、被駆動軸１６、平歯車
８０またはケース１２上の係合装置と同様に、概略的に示してある。

【００６３】ハブクラッチ６６と対応する部分の間に配置された同期リング７０も同様に概
略的に示してある。この同期リングについては詳細に説明しない。なぜなら、そ
の構造が一般的に知られているからである。

【００６４】図１の実施の形態に対するこの変速機の他の変形は、対の平歯車２２，２６の
切換え可能な平歯車が平歯車２８，８０の形態で被駆動軸１６に設けられている
ことにある。

【００６５】平歯車８０は中空軸８２を有する。この中空軸の中を被駆動軸１６が通過して
いる。中空軸８２はクラッチハブ６６の方に延びているので、クラッチハブ６６
を軸方向に摺動させる際に、このクラッチハブと平歯車８０を相対回転しないよ
うに連結することができる。

【００６６】クラッチハブ６６の摺動に相応して、クラッチＫは、変速機ケース１２、平歯
車８０または被駆動軸１６に選択的に連結可能である。入れられるギヤについては、図１の変速機に関する説明を参照されたし。次に
、図３ａ〜３ｈに基づいて、変速時の力の伝達またはトルクの伝達について説明
する。

【００６７】先ず最初に、車両が停止しているときには、被駆動軸１６の回転数は零である
。被駆動軸１６に連結された遊星キャリヤ４８が同様に回転しないので、内歯歯
車４４は、アイドリング時に回転する駆動軸１４と反対方向に回転する。

【００６８】スタートの際先ず最初に、クラッチハブ６６がハブシリンダ６８の操作によっ
て軸方向に（図３ａにおいて右側に）摺動させられる。それによって、クラッチ
ハブは変速機ケース１２に相対回転しないように係合する。続いて、クラッチＫ
が完全につながるまで連続的に操作される。クラッチＫが完全につながると、内
歯歯車４４が変速機ケース１２に対して固定保持される。ロック装置５２はクラ
ッチＫの負荷を解除するために操作可能である。

【００６９】クラッチ操作中、力は図３ａに示すように、内歯歯車４４からクラッチＫとク
ラッチハブ６６を経てケース１２に伝達される。それによって、駆動軸１４と被
駆動軸１６の間で遊星キャリヤ４８を経て、クラッチ操作に応じて生じるトルク
伝達が行われる。変速の終了後、すなわち内歯歯車４４が第１のロック装置５２
によってケース１２に対して固定保持されると、第１のギヤが入れられ、そして
クラッチが再び切られる。この状態は図３ｂに示してある。図３ｂには、太い角
張った線によって、内歯歯車からロック装置５２を経て変速機ケース１２への力
の伝達が示してある。

【００７０】次の変速（図３ｃ）の際、すなわち１速から２速への変速の際、先ず最初に、
ハブシリンダ６８を付勢することによって、クラッチハブ６６は平歯車８０に連
結されるように摺動させられる。クラッチＫの操作によって、内歯歯車４４から
クラッチＫとクラッチハブ６６を経て平歯車８０に力を伝達することができる。
この平歯車が対の歯車２２の相補的な平歯車と副軸１８を介して駆動軸１４に連
結されているので、第１のロック装置５２をロック解除し、かつクラッチＫを操
作した後で、駆動軸１４と被駆動軸１６の回転速度または被駆動軸１６と副軸１
８の回転速度が、次のように調節可能である。すなわち、平歯車８０あるいは２
速から３速への変速時には平歯車２８が、力を加えないで被駆動軸１６に連結さ
れる（他の変装の際に連結解除される）ように、調節可能である。

【００７１】変速の後で、２速では、図３ｄに概略的に示すようにトルクが伝達される。こ
の状態ではクラッチが再び切られている。上述のように、２速から３速への変速は、トルクを伝達するように内歯歯車４
４と駆動軸１４を連結するためにクラッチＫが操作されることにより、上記と類
似して行われる（図３ｅ）。適当なクラッチ操作またはクラッチスリップの際、
先ず最初に平歯車８０が、そして平歯車２８が力を加えないように切換え可能で
あるように、副軸１８の回転数と被駆動軸１６の回転数を合わせることができる
。その際、変速時に、切換えスリーブ３０は切換えシリンダ３１，３３によって
、ギヤＩＩ，ＩＩＩに対応して軸方向に摺動させられる。

【００７２】３速に入れたときに、力は図３ｆに示すように対の歯車２６を経て伝達される
。更に、先ず最初に力を加えないようにクラッチハブ６６を軸方向に摺動させる
ことによって、クラッチと被駆動軸１６の間の連結を行うことができる。そして
クラッチ操作の際に、内歯歯車４４と被動軸１６が相対回転しないように連結さ
れるので、クランクＫを完全に切り換えると、内歯歯車４４と遊星キャリヤ４８
がロックされる。従って、遊星歯車装置４０が駆動軸１４の回転数で回転し、そ
れによって直結が達成可能である。

【００７３】４速から３速、３速から２速、２速から１速およびアイドリングへのシフトダ
ウンの際、クラッチの操作は逆に行われる。この変速の際の力線またはトルクの
流れに相応して、図３ｇ〜３ｈと、同じような図である図３ａ〜３ｇに関する上
記説明を参照されたし。図３ｇ〜３ｈの場合、図３ｇは４速から３速、３速から
２速および場合によっては３速から１速へのシフトダウンの際のトルクの伝達を
示している。図３ｈは２速から１速へのシフトダウンの際のトルクの伝達を示し
ている。その代わりに、シフトダウンの際に他の連結も可能である。

【００７４】特に、図２の変速機の場合には、クラッチＫ、平歯車８０、副軸１８および対
の平歯車２０を介して内歯歯車４４を駆動軸１４に連結することにより、内歯歯
車４４と太陽歯車４２の切換えが可能であり、それによって駆動軸１４と被駆動
軸１６の間および被駆動軸１６とその上に設けられた切換え可能な平歯車２８，
８０との間で回転数とトルクを合わせることができることが重要である。

【００７５】本発明による変速機の利点は、図４のグラフから明らかになる。このグラフに
には特に、スロットル弁位置ＤＫＩ、車速Ｖ、エンジン回転数ｎ（ＭＯＴ）、エ
ンジントルクＭ（ＭＯＴ）、加速トルクＭ（Ｂｅｓｃｈｌ）、要求ギヤ（Ｇａｎ
ｇａｎｆ）、入れられたギヤおよびクラッチトルクＭ（ｋ）が記入されている。
グラフは、連続的な車両加速度および変速の際の個々の経過を示している。

【００７６】図４において実線Ｍ（Ｂｅｓｃｈｌ）に基づいて、変速時に、すなわちギヤ切
換え時に、伝達されるトルクが決して零まで低下しないで、少しだけ低下するだ
けであることが判る。それによって、連続的な加速および変速の際に、エンジン
から駆動輪にトルクが連続的に伝達される。

【００７７】それと異なり、図５には、普通のマニュアル式変速機の対応するグラフが記入
されている。このグラフの実線に基づいて、変速時に加速トルクがその都度零ま
で低下することが容易に判る。それによって、ショックを感じる負荷中断が生じ
る。

【００７８】従って、本実施の形態による変速機によって、自動変速機を実現可能である。
この自動変速機はマニュアル式変速機の利点、すなわち高い効率と簡単な構造を
有し、更に変速時の完全な負荷中断を効果的に阻止することができる。本発明に
よる変速機は更に、その簡単な構造によって低コストでかつコンパクトに作るこ
とができる。自動車の場合、組み込みスペースが狭くて済む。変速快適性は自動
変速機の変速快適性に等しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による変速機の簡単な実施の形態の概略断面図である。

【図２】本発明による変速機の第２の実施の形態の概略断面図である。

【図３ａ〜３ｈ】それぞれ、変速に応じてあるいは変速比に応じて力の伝達を太い線で示した、
変速機の図２と同じ断面図である。

【図４】本発明による変速機における連続的な加速の際の、特に回転数の変化とトルク
の変化を示すグラフである。

【図５】マニュアル式変速機による連続的な加速の際の、図４と同様なグラフである。

【符号の説明】

１０変速機１２ケース１４駆動軸１６被駆動軸１８副軸２０駆動平歯車対２２平歯車対２４第１のアイドルギヤ２６平歯車対２８第２のアイドルギヤ３０切換えスリーブ内の爪クラッチ３１切換えシリンダ３２爪クラッチの切換え装置３３切換えシリンダ４０遊星歯車装置４２太陽歯車４４内歯歯車４６遊星歯車４８遊星キャリヤ５２第１のロック装置５４第１の切換えシリンダ５６第２のロック装置５８第２の切換えシリンダＫクラッチ６２クラッチ板６４クラッチシリンダ６６クラッチハブ６８ハブシリンダ７０同期リング８０第１のアイドルギヤ８２中空軸１００第１の軸受１０２第２の軸受１０３第３の軸受

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年３月１６日（２０００．３．１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項６】トルクを伝達する第２の装置、特にクラッチ（Ｋ）が、駆動
軸（１４）と被駆動軸（１６）の間の所望なトルク伝達に相応して、制御装置に
よって付勢され、クラッチ（Ｋ）のための圧力調節がエンジン回転数およびまた
は駆動部回転数およびまたは入れられたギヤまたは要求されるギヤおよびまたは
被駆動部回転数変化度およびまたはエンジン回転数変化度に依存して制御または
調節可能であるように、制御装置が形成されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の変速機。

【請求項７】第１の装置（１８，２０，２２，２６）が切換え変速ギヤで
あり、この場合少なくとも１対の平歯車（２０，２２，２６）が設けられ、切換
え可能な少なくとも１個の平歯車（２４，２８，８０）が、付設の軸（１６，１
８）からあるいは同じ平歯車対の相補的な平歯車から切離し可能であることを特
徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の変速機。

【請求項８】駆動軸（１４）およびまたは被駆動軸（１６）に対して平行
に副軸（１８）が配置され、少なくとも１対の切換え可能な平歯車（２２，２６
）が駆動軸（１４）と副軸（１８）の間にあるいは副軸（１８）と被駆動軸（１
６）の間に配置されていることを特徴とする請求項７記載の変速機。

【請求項１２】内歯歯車（４４）がロック装置（５２，５４）によって変
速機ケース（１２）に固定可能であることを特徴とする請求項１０または１１記
載の変速機。

【請求項１３】太陽歯車（４２）の軸が駆動軸（１４）に、そして遊星キ
ャリヤ（４８）が被駆動軸（１６）に連結されているかまたは連結可能であり、
あるいは遊星キャリヤ（４８）が駆動軸（１４）に、そして太陽歯車（４２）の
軸が被駆動軸（１６）に連結されているかまたは連結可能であることを特徴とす
る請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の変速機。

【請求項１４】遊星キャリヤ（４８）が駆動軸（１４）または被駆動軸（
１６）から切離し可能であることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一つ
に記載の変速機。

【請求項１５】切離しが遊星キャリヤ（４８）の軸方向摺動によって行わ
れることを特徴とする請求項１４記載の変速機。

【請求項２１】直接連結装置が設けられ、この直接連結装置が駆動軸（１
４）と被駆動軸（１６）の直接連結を可能にすることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一つに記載の変速機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J028 EA07 EB06 EB10 EB25 EB33 FA06 FA13 FB03 FC13 FC23 FC33 FC34 FC42 FC62 FD03 GA02 HA13 HA23 HA29 HA33 HA34 HC02 HC03 HC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動軸（１４）と、被駆動軸（１６）と、駆動軸（１４）と
被駆動軸（１６）の間に配置された、トルクを伝達しかつ異なる回転数変速比を
可能にする第１の装置（１８，２０，２２，２６）とを備え、この装置が１つの
作動モードで、駆動軸（１４）と被駆動軸（１６）の完全な力線切離しを保証す
る、特に自動車用の変速機において、駆動軸（１４）と被駆動軸（１６）との間
でトルクを伝達するための第２の装置（４０，４２，４４，４６，４８，Ｋ）が
、第１の装置と平行に設けられ、この第２の装置によって、第１の装置（１８，
２０，２２，２６）と異なり、零から最大トルクまでの範囲内の、無段階に選択
可能なトルクが伝達可能であることを特徴とする変速機。
【請求項２】第２の装置（４０，４２，４４，４６，４８，Ｋ）が、トル
クを伝達するための、摩擦連結に基づく作用ユニット（Ｋ）を備えていることを
特徴とする請求項１記載の変速機。
【請求項３】摩擦連結に基づく作用ユニットがクラッチ（Ｋ）であること
を特徴とする請求項２記載の変速機。
【請求項４】第１の装置（１８，２０，２２，２６）が切換え変速ギヤで
あり、この場合少なくとも１対の平歯車（２０，２２，２６）が設けられ、切換
え可能な少なくとも１個の平歯車（２４，２８，８０）が、付設の軸（１６，１
８）からあるいは同じ平歯車対の相補的な平歯車から切離し可能であることを特
徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項５】駆動軸（１４）およびまたは被駆動軸（１６）に対して平行
に副軸（１８）が配置され、少なくとも１対の切換え可能な平歯車（２２，２６
）が駆動軸（１４）と副軸（１８）の間にあるいは副軸（１８）と被駆動軸（１
６）の間に配置されていることを特徴とする請求項４記載の変速機。
【請求項６】第２の装置（４０，４２，４４，４６，４８，Ｋ）が他の伝
動装置（４０，４２，４４，４６，４８）を備えていることを特徴とする請求項
１〜５のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項７】トルクを伝達する第２の装置（４０，４２，４４，４６，４
８，Ｋ）の他の伝動装置（４０，４２，４４，４６，４８）が公転運動装置であ
ることを特徴とする請求項６記載の変速機。
【請求項８】トルクを伝達する第２の装置（４０，４２，４４，４６，４
８，Ｋ）の他の伝動装置（４０，４２，４４，４６，４８）が、異なる変速段ま
たは回転数逆転段を有することを特徴とする請求項６または７記載の変速機。
【請求項９】トルクを伝達する第２の装置（４０，４２，４４，４６，４
８，Ｋ）の他の伝動装置が遊星歯車装置（４０，４２，４４，４６，４８）であ
ることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項１０】クラッチ（Ｋ）が一方で内歯歯車（４４）に作用すること
を特徴とする請求項９記載の変速機。
【請求項１１】内歯歯車（４４）がロック装置（５２，５４）によって変
速機ケース（１２）に固定可能であることを特徴とする請求項９または１０記載
の変速機。
【請求項１２】太陽歯車（４２）の軸が駆動軸（１４）に、そして遊星キ
ャリヤ（４８）が被駆動軸（１６）に連結されているかまたは連結可能であり、
あるいは遊星キャリヤ（４８）が駆動軸（１４）に、そして太陽歯車（４２）の
軸が被駆動軸（１６）に連結されているかまたは連結可能であることを特徴とす
る請求項９〜１１のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項１３】遊星キャリヤ（４８）が駆動軸（１４）または被駆動軸（
１６）から切離し可能であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一つに
記載の変速機。
【請求項１４】切離しが遊星キャリヤ（４８）の軸方向摺動によって行わ
れることを特徴とする請求項１３記載の変速機。
【請求項１５】トルクを伝達する第２の装置、特にクラッチ（Ｋ）が、駆
動軸（１４）と被駆動軸（１６）の間の所望なトルク伝達に相応して、制御装置
によって付勢され、クラッチ（Ｋ）のための圧力調節がエンジン回転数およびま
たは駆動部回転数およびまたは入れられたギヤまたは要求されるギヤおよびまた
は被駆動部回転数変化度およびまたはエンジン回転数変化度に依存して制御また
は調節可能であるように、制御装置が形成されていることを特徴とする請求項１
〜１４のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項１６】クラッチ（Ｋ）が一方では駆動軸（１４）または被駆動軸
（１６）あるいはこの軸に設けられた切換え可能な平歯車（８０）に間接的また
は直接的に作用し、他方では遊星歯車装置要素（太陽歯車、遊星キャリヤ、内歯
歯車）に作用し、この遊星歯車装置要素に所属する軸が、被駆動軸（１６）また
は駆動軸（１４）に対して直接連結されていないことを特徴とする請求項１〜１
５のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項１７】クラッチ（Ｋ）と、駆動軸（１４）、被駆動軸（１６）ま
たはそれに設けられた切換え可能な平歯車（８０）との間に、切換え装置（６６
，６８，６９）が設けられ、この切換え装置が、クラッチ（Ｋ）に連結された遊
星歯車装置要素と、駆動軸（１４）、被駆動軸（１６）、それに設けられた切換
え可能な平歯車（８０）または変速機ケース（１２）との間で切換え可能な連結
を可能にすることを特徴とする請求項１６記載の変速機。
【請求項１８】切換え装置（６６，６８，６９）が被駆動軸（１６）上で
その軸方向に間接的または直接的に摺動可能なクラッチハブ（６６）を備え、ク
ラッチハブ（６６）の軸方向摺動に応じて、このクラッチハブと、被駆動軸（１
６）、切換え可能な平歯車（８０）または変速機ケース（１２）との間の連結を
行うことができることを特徴とする請求項１７記載の変速機。
【請求項１９】切換え装置（６６，６８，６９）に連結可能である切換え
可能な平歯車（８０）が中空軸（８２）を備え、駆動軸（１４）または被駆動軸
（１６）がこの中空実を通って延びていることを特徴とする請求項１７または１
８記載の変速機。
【請求項２０】直接連結装置が設けられ、この直接連結装置が駆動軸（１
４）と被駆動軸（１６）の直接連結を可能にすることを特徴とする請求項１〜１
９のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項２１】トルクを伝達する第２の装置のクラッチ（Ｋ）およびまた
は切換え装置が、電気機械式およびまたは液圧式または空気圧式に操作可能であ
ることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一つに記載の変速機。
【請求項２２】トルクを伝達する第２の装置のクラッチ（Ｋ）が多板クラ
ッチとして形成されていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一つに記
載の変速機。