JP2020517874A - 自動車用変速機 - Google Patents

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Abstract

自動車用変速機(G)は、変速機入力部(GW1‐A)と、変速機出力部(GW2‐A)と、4つの遊星歯車セット(P1、P2、P3、P4)と、6つのシフト要素(B1、B2、K1、K2、K3、K4)と、を備える。6つのシフト要素(B1、B2、K1、K2、K3、K4)を選択的に作動させることにより、変速機入力部(GW1‐A)と変速機出力部(GW2‐A)との間で、前進10速及び後退1速を切り替え可能である。さらに、本発明は、そうした変速機(G)を備えた自動車用ドライブトレインに関する。【選択図】図2

Description

本発明は、変速機入力部と、変速機出力部と、第1、第2、第3、及び第4遊星歯車セットと、を備えた自動車用変速機に関する。遊星歯車セットは、それぞれ、複数の要素を備える。各遊星歯車セットの第1要素は、太陽歯車によって構成されている。各遊星歯車セットの第2要素は、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)の場合にはキャリアにより、プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)の場合には内歯車により、構成されている。各遊星歯車セットの第3要素は、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)の場合には内歯車により、プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)の場合にはキャリアにより、構成されている。自動車用変速機には、第1、第2、第3、第4、第5、及び第6シフト要素が備えられている。シフト要素のうちの4つのシフト要素を選択的に作動させることにより、変速機入力部と変速機出力部との間で、異なる速度を切り替えて、遊星歯車セットを介する異なるパワーフロー経路を実現可能である。第1遊星歯車セットの第1要素及び第2遊星歯車セットの第1要素は、相対回転不能に相互接続され、共に第1シフト要素を介して、相対回転不能な構成要素に固定可能である。この構成要素には、第1遊星歯車セットの第3要素も、第2シフト要素を用いて固定可能である。第1遊星歯車セットの第2要素及び第4遊星歯車セットの第3要素は、相対回転不能に相互接続している。変速機入力部は、第2遊星歯車セットの第2要素と相対回転不能に接続されている。一方、変速機出力部は、第4遊星歯車セットの第2要素と相対回転不能に接続している。
したがって、この場合、変速機は多段変速機と称する。つまり、対応するシフト要素が作動することにより、変速機の変速機入力部と変速機出力部との間で、複数の異なる変速比を速度として切り替え可能である。これは、好適には自動的に行われる。シフト要素の配置に応じて、これらはクラッチ又はブレーキである。この種の変速機は、主に自動車で使用され、それぞれの自動車の駆動機関のトラクション力を異なる基準に適するよう提供する。
米国登録特許第8,545,362号から、4つの遊星歯車セットを備えた変速機が既知である。4つの遊星歯車セットは、それぞれ、各1つの太陽歯車、各1つの遊星キャリア、及び各1つの内歯車の形状である複数の要素から構成される。さらに、6つのシフト要素が備えられている。6つのシフト要素を選択的に作動させることにより、変速機の変速機入力部と変速機出力部との間で、異なる速度を実現できる。この場合、全体として、変速機入力部と変速機出力部との間で、前進10速及び後退1速を切り替えることができる。
米国登録特許第8,545,362号
本発明の課題は、変速機入力部と変速機出力部との間で前進10速及び後退1速を有する、従来技術から既知の変速機に対して代替的な実施形態を提供することである。
この課題は、請求項1の上位概念に基づいて、そこに記載の特徴に関連して解決される。請求項1に続く従属請求項は、それぞれ、本発明の有利な発展実施形態を表す。さらに、本発明による変速機が使用される自動車のドライブトレインは、請求項15の主題である。
本発明により、変速機は、変速機入力部と、変速機出力部と、第1、第2、第3及び第4遊星歯車セットと、を備える。この場合遊星歯車セットは、それぞれ、複数の要素を備え、変速機入力部から変速機出力部へとパワーフローを導くよう機能する。さらに、6つのシフト要素が備えられている。シフト要素のうちの4つのシフト要素を選択的に作動させることにより、変速機入力部と変速機出力部との間で、異なる速度を切り替えて、遊星歯車セットを介する異なるパワーフロー経路を実現可能である。
本発明の意味において、変速機入力部は、好適には駆動軸の端部に構成されている。駆動軸を介して、駆動運動が変速機に導入される。本発明の範囲において、変速機出力部は、出力軸の端部に画定できる。出力軸を介して、その都度切り替えられた速度に応じて変速された駆動運動が、変速機から導き出される。しかしながら、変速機出力部を、歯車の歯部により構成することもできる。変速された駆動運動は、歯車に作用可能である。
本発明の意味において、「軸」との用語は、変速機の回転可能な構成部分、と理解される。変速機の関連するコンポーネントが、この構成部分を介して、軸方向及び/又は径方向で相対回転不能に相互接続されている。または、その種の接続を、この構成部分を介して、対応するシフト要素が作動すると、作り出すことが可能である。そのため、各軸は中間部品として存在することもできる。中間部品を介して、各コンポーネントは、例えば径方向で変速機出力部と接続される。
本発明の意味において、「軸方向」との用語は、変速機入力軸の方向の配向を意味する。この方向に沿って、遊星歯車セットは、相互に同軸で配置されている。次いで、「径方向」との用語は、変速機入力軸上に存在する軸の直径方向の配向、と理解される。
遊星歯車セットは、それぞれ、要素の結合が許す限り、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)として又はプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されてよい。マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)の場合、各遊星歯車セットの各第1要素は各太陽歯車であり、各遊星歯車セットの各第2要素は各遊星キャリアであり、各遊星歯車セットの各第3要素は各内歯車である。したがって、太陽歯車、遊星キャリア、及び内歯車の要素から、当業者にとって原則的に既知の態様で、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)が構成される。遊星キャリアは、少なくとも1つの、しかしながら好適には複数の、遊星歯車を導く。遊星歯車は、それぞれ個別に、太陽歯車及び周囲の内歯車の両方と噛み合う。
これに対して、プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)の場合、各遊星歯車セットの各第1要素は各太陽歯車であり、各遊星歯車セットの各第2要素は各内歯車であり、各遊星歯車セットの各第3要素は各遊星キャリアである。プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)でも、同様に、太陽歯車、内歯車、及び遊星キャリアの要素が存在する。遊星キャリアは、少なくとも1つの遊星歯車対を導く。遊星歯車対では、一方の遊星歯車は内側の太陽歯車と、他方の遊星歯車は周囲の内歯車と噛み合う。また、対の遊星歯車は相互に噛み合う。
遊星歯車セットは、軸方向で、好適には、第1遊星歯車セット、第2遊星歯車セット、第3遊星歯車セット、及び第4遊星歯車セットの順番で配置されている。しかしながら、原則的には、本発明の範囲において、他の配置をとることもできる。
本発明による変速機では、第1遊星歯車セットの第1要素及び第2遊星歯車セットの第1要素は、相対回転不能に相互接続され、共に第1シフト要素を介して、相対回転不能な構成要素に固定されてよい。第1遊星歯車セットの第3要素も、第2シフト要素を用いて、相対回転不能な構成要素に固定可能である。さらに、第1遊星歯車セットの第2要素及び第4遊星歯車セットの第3要素は、相対回転不能に相互接続している。変速機入力部は、第2遊星歯車セットの第2要素と相対回転不能に接続されている。一方、変速機出力部は、第4遊星歯車セットの第2要素と相対回転不能に接続している。
変速機の相対回転不能な構成要素は、本発明によれば、変速機の常時静止しているコンポーネントであり、好適には、変速機ハウジング、又はその種の変速機ハウジングの一部、又は変速機ハウジングと堅固に接続された構成部分である。第1シフト要素が作動して、第1遊星歯車セットの第1要素及び第2遊星歯車セットの第1要素を相対回転不能な構成要素に固定することにより、結果的に、両方の要素の回転が妨げられる。
同じことが、第2シフト要素を閉じた際の、第2遊星歯車セットの第3要素の場合にも当てはまる。
本発明は、第1遊星歯車セットの第2要素及び第4遊星歯車セットの第3要素は、共に第3シフト要素を介して、第2遊星歯車セットとの第3要素と接続可能である、という技術的教示を含む。
換言すると、本発明による変速機では、つまり、第1遊星歯車セットの第1要素及び第2遊星歯車セットの第1要素は、常時、相対回転不能に相互接続している。同様に、第1遊星歯車セットの第2要素及び第4遊星歯車セットの第3要素も、常時、相対回転不能に相互接続されている。さらに、変速機入力部は、第2遊星歯車セットの第2要素と相対回転不能に接続している。一方、変速機出力部及び第4遊星歯車セットの第2要素は、相対回転不能に相互接続されている。
第1シフト要素が作動すると、第1遊星歯車セットの第1要素及び第2遊星歯車セットの第1要素が、共に相対回転不能な構成要素に固定される。第1遊星歯車セットの第3要素も、第2シフト要素を閉じると、相対回転不能な構成要素と相対回転不能に接続され、これによって停止される。これに対して、第3シフト要素が作動すると、第2遊星歯車セットの第3要素は、第1遊星歯車セットの第2要素及び第4遊星歯車セットの第3要素との相対回転不能な接続に導かれる。
したがって、第1及び第2シフト要素はブレーキとして構成されている。ブレーキは、制御の際に、変速機の各回転可能なコンポーネント又は相対回転不能に相互接続された回転可能なコンポーネントを停止するよう制動し、相対回転不能な構成要素に固定する。一方、第3シフト要素はクラッチとして存在する。クラッチは、作動すると、変速機の回転可能なコンポーネントの回転運動を相互に同期させる。
好適には、第1シフト要素は、軸方向で、第1遊星歯車セットの変速機入力部に面して位置する側に、第1遊星歯車セットに対して径方向で包囲するよう備えられている。一方、第2シフト要素は、第1遊星歯車セットがマイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)としての実施形態では、特に、第1遊星歯車セットの歯車面にあり、したがって軸方向で実質的に、第1遊星歯車セットと同じ高さに位置する。これに対して、第1遊星歯車セットがプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されると、第2シフト要素は、好適には、同様に軸方向で第1遊星歯車セットの変速機入力部に面する側に位置する。さらに好適には、第1及び第2シフト要素は、この場合、軸方向で密に隣接して位置する。そのため、このような配置に起因して、1つの共通供給ラインを介した共通が可能になる。これに対して、第3シフト要素は、軸方向で、特に第2遊星歯車セットと第3遊星歯車セットとの間に位置する。
遊星歯車セットの回転可能な要素の相対回転不能な各接続は、本発明によれば、1つ又は複数の介在する軸を介して実現することが好適である。これらの軸は、この場合、要素の位置が空間的に密である際には、軸方向及び/又は径方向の短い中間部材として存在してもよい。具体的には、遊星歯車セットの常時相対回転不能に相互接続された要素は、それぞれ、相対回転不能に相互接続された個別コンポーネントとして又はワンピースとして存在できる。後者の場合には、各要素及び場合によって存在する軸は、共通の構成部分によって構成される。このケースは、特に、各要素が変速機において空間的に密に近接して位置する場合に、実現される。
遊星歯車セットにおいて、各シフト要素の作動によってのみ相対回転不能に相互接続される要素では、同様に、1つ又は複数の介在する軸を介して接続が実現される。
全体として、本発明による変速機は、設計がコンパクトであり、構成部分に対する負荷が低く、噛み合い効率が良好であり、伝達損失が僅かであることを特徴とする。
本発明の一実施形態によれば、第3遊星歯車セットの第3要素は、第4シフト要素を用いて、軸と相対回転不能に接続できる。さらに、軸は、一方では、第5シフト要素を介して、第2遊星歯車セットの第3要素と相対回転不能に接続可能であり、他方では、第6シフト要素を用いて、第3遊星歯車セットの第1要素及び第4遊星歯車セットの第1要素と相対回転不能に接続可能である。さらに、第3遊星歯車セットの第2要素は、変速機入力部と相対回転不能に接続されている。
この場合、変速機入力部は、第2遊星歯車セットの第2要素に加えて、第3遊星歯車セットの第2要素とも、常時、相対回転不能に接続されている。さらに、自由軸が備えられている。自由軸は、第4シフト要素を閉じることにより、第3遊星歯車セットの第3要素と、第5シフト要素の作動により、第2遊星歯車セットの第3要素と、第6シフト要素を閉じることにより、第3遊星歯車セットの第1要素及び第4遊星歯車セットの第1要素と、それぞれ相対回転不能に接続することができる。この場合、第3遊星歯車セットの第1要素及び第4遊星歯車セッの第1要素は、常時、相対回転不能に相互接続している。
この場合、第4、第5、及び第6シフト要素は、それぞれ、クラッチとして構成されている。クラッチは、作動すると、変速機の関連する各回転可能なコンポーネントの回転運動を相互に同期させる。この場合、第4及び第5シフト要素は、好適には、軸方向で第2遊星歯車セットと第3遊星歯車セットとの間に位置する。さらに、第4及び第5シフト要素は、好適には、軸方向で直に隣接し、実質的に同じ径方向の高さに位置する。特に、第3、第4、及び第5シフト要素は、この場合、軸方向で隣接して位置する。第5シフト要素は、この場合、軸方向で第3シフト要素と第4シフト要素との間に備えられている。これに対して、第6シフト要素は、好適には、軸方向で第3遊星歯車セットと第4遊星歯車セットとの間に位置し、径方向で、特に、実質的に第4及び第5シフト要素の高さに位置する。
本発明の代替的な実施形態の可能性により、第3遊星歯車セットの第2要素は、第4シフト要素を用いて、変速機入力部と相対回転不能に接続できる。一方、第3遊星歯車セットの第1要素は、第4遊星歯車セットの第1要素と相対回転不能に接続されている。さらに、第3遊星歯車セットの第3要素は、第5シフト要素を介して、第2遊星歯車セットの第3要素と相対回転不能に接続できる。一方、第3遊星歯車セットは、第6シフト要素を用いてブロック可能である。
このバリエーションでは、つまり、第4シフト要素が作動することにより、変速機入力部は、第3遊星歯車セットの第2要素と相対回転不能に接続できる。一方、第3遊星歯車セットの第3要素は、第5シフト要素を閉じることにより、第2遊星歯車セットの第3要素と相対回転不能に接続可能である。第3遊星歯車セットの第1要素及び第4遊星歯車セットの第1要素は、この場合、相対回転不能に相互接続されている。最後に、第3遊星歯車セットを、第6シフト要素を閉じることによりブロックできる。
具体的には、第6シフト要素は、作動すると、第3遊星歯車セットの第3要素及び第1要素、又は第3遊星歯車セットの第1要素及び第2要素、又は第3遊星歯車セットの第2要素及び第3要素を、相対回転不能に相互接続する。この場合に、第3遊星歯車セットのブロックが達成される。3つの全ての場合に、第3遊星歯車セットのブロックが達成される。
この場合にも、つまり、第4、第5、及び第6シフト要素は、それぞれ、クラッチとして構成されている。クラッチは、作動すると、変速機の関連する各回転可能なコンポーネントの回転運動を相互に同期させる。この場合、第4シフト要素及び第5シフト要素は、第3シフト要素と共に、軸方向で第2遊星歯車セットと第3遊星歯車セットの間に位置する。一方、第6シフト要素は、この場合、軸方向で第3遊星歯車セットと第4遊星歯車セットとの間に備えられている。さらに好適には、第3、第4、及び第5シフト要素は、軸方向で直に隣接して位置する。この場合第4シフト要素は、第5シフト要素に対して径方向内側に配置されている。したがって、この場合にも、シフト要素の共通供給が可能である。
本発明の更なる代替的な実施形態によれば、第3遊星歯車セットの第2要素は、第4シフト要素を用いて、変速機入力部と相対回転不能に接続できる。一方、第3遊星歯車セットの第3要素は、第2遊星歯車セットの第3要素と相対回転不能に接続している。さらに、第3遊星歯車セットの第1要素は、第5シフト要素を介して、第4遊星歯車セットの第1要素と相対回転不能に接続可能であり、第4遊星歯車セットの第1要素は、さらに、第6シフト要素を用いて、第3遊星歯車セットの第2要素と相対回転不能に接続可能である。
この場合、つまり、変速機入力部は、第4シフト要素を介して、第3遊星歯車セットの第2要素と相対回転不能に接続可能であり、さらに、第6シフト要素が作動することにより、第4遊星歯車セットの第1要素と相対回転不能に接続可能である。それに加えて、第4遊星歯車セットの第1要素は、依然として第5シフト要素を閉じることにより、第3遊星歯車セットの第1要素と相対回転能に接続できる。
ここでも、第4、第5、及び第6シフト要素は、それぞれ、クラッチとして存在する。クラッチは、閉じられた状態で、変速機の関連する各コンポーネントの回転運動を相互に同期させ、続いて相対回転不能に相互接続する。この場合、第4シフト要素は第2遊星歯車セットと第3遊星歯車セットとの間に位置する。一方、第5シフト要素及び第6シフト要素は、好適には、第3遊星歯車セットと第4遊星歯車セットとの間に位置する。さらに好適には、第5シフト要素が、軸方向で実質的に第6シフト要素と同じ軸方向の高さであり、第6シフト要素に対して径方向内側に位置することによって、第5シフト要素及び第6シフト要素が、この場合相互に入れ子になっている。これに対して第4シフト要素は、軸方向で、第3遊星歯車セットの第5シフト要素及び第6シフト要素と反対側に備えられており、第3遊星歯車セットに対して直に隣接する。
本発明の更なる代替的な実施形態の可能性により、第3遊星歯車セットの第2要素は、変速機入力部と相対回転不能に接続されている。一方、第3遊星歯車セットの第1要素は、第4シフト要素を用いて、第4遊星歯車セットの第1要素と相対回転不能に接続できる。第4遊星歯車セットの第1要素は、第6シフト要素を介して、第3遊星歯車セットの第3要素と相対回転不能に接続可能である。さらに、第3遊星歯車セットの第3要素は、第5シフト要素を用いて、第2遊星歯車セットの第3要素と相対回転不能に接続できる。
このバリエーションでは、つまり、第3遊星歯車セットの第2要素及び第2遊星歯車セットの第2要素は、常時、変速機入力部と相対回転不能に接続されている。これに対して、第3遊星歯車セットの第3要素は、一方では、第5シフト要素を介して、第2遊星歯車セットの第3要素と相対回転不能に接続することができ、他方では、第6シフト要素を用いて、第4遊星歯車セットの第1要素と相対回転不能に接続できる。第4遊星歯車セットの第1要素は、依然として第4シフト要素を閉じることにより、第3遊星歯車セットの第1要素と相対回転不能に接続できる。
繰り返して、この場合、第4、第5、及び第6シフト要素はクラッチとして存在する。クラッチは、作動すると、変速機の関連する各コンポーネントの回転運動を相互に同期させ、続いて相対回転不能に相互連結する。この場合、第5シフト要素は、特に、軸方向で第2遊星歯車セットと第3遊星歯車セットの間で、さらに好適には、軸方向で第3シフト要素に直接に隣接して備えられている。一方、第4及び第6シフト要素は、軸方向で、特に第3遊星歯車セットと第4遊星歯車セットとの間に位置する。さらに好適には、第4及び第6シフト要素が軸方向で実質的に同じ高さであり、第4シフト要素が第6シフト要素に対して径方向内側に位置することによって、第4シフト要素及び第6シフト要素が、この場合相互に入れ子になっている。これに関連して、このバリエーションでは、第3シフト要素と第5シフト要素及び/又は第4シフト要素と第6シフト要素への共通供給を考慮可能である。
本発明による変速機の前述の全てのバリエーションでは、前進10速及び後退1速を、4つのシフト要素を選択的に閉じることにより実現することができる。この場合、前進第1速は第1、第2、第4、及び第6シフト要素を作動させることにより切り替えられる。一方、前進第2速は、第1、第2、第5、及び第6シフト要素を閉じることにより形成される。さらに、前進第3速は第2、第4、第5、及び第6シフト要素を作動させることにより生じる。一方、前進第4速は第2、第3、第5、及び第6シフト要素を作動させることにより、切り替え可能である。さらに、前進第5速は第2、第3、第4、及び第6シフト要素を閉じることにより実現できる。前進第6速に切り替えるには、第2、第3、第4、及び第5シフト要素を作動させる。これに対して、前進第7速は第3、第4、第5、及び第6シフト要素を作動させることにより生じる。一方、前進第8速は第1、第3、第4、及び第5シフト要素を作動させることにより切り替え可能である。前進第9速は、第1、第3、第4、及び第6シフト要素を作動させることにより切り替えることができる。一方、前進第110速に切り替えるには、第1、第3、第5、及び第6シフト要素が閉じられる。これに対して、後退速は、第1、第2、第4、及び第5シフト要素を作動させることにより生じる。
遊星歯車セットの固定変速比が適切に選択された場合、これにより、自動車分野での使用に適した変速比列が実現される。この場合、先行する前進速に関与していたシフト要素のうちの1つのシフト要素を開き、続く前進速を実現するために他の1つのシフト要素を閉じる。そのため、前進速を連続的に順番に従って切り替えるために、常に2つのシフト要素の状態を変化させる。これにより、速度の間の切り替えを極めて迅速に進行させることができる、という結果にもなる。さらに、各速度で、全部で6つのシフト要素のうちの4つのシフト要素がそれぞれ閉じられることにより、開かれたシフト要素の損失を低く抑えることができる。
有利には、本発明による変速機では、後退速を、変速機に前置接続された駆動機関を介する駆動用に実現することができる。これは、電気機械が故障した場合にも自動車の後退走行を実現可能とするために、変速機における電気機械の配置に対して代替的又は補完的にも実現することができる。
本発明の発展的実施形態において、遊星歯車セットは、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている。しかしながら、それに対して代替的な本発明の実施形態により、第1遊星歯車セットはプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成され、一方第2、第3、及び第4遊星歯車セットは、それぞれ、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)として存在する。
個々の要素の結合が許す場合、上記と異なり、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)をプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)に移行させることができる。その場合、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)としての実施形態と比較して、内歯車及び遊星キャリアの結合を相互に交換し、変速機固定変速比を、それぞれ、1だけ高める必要がある。逆に、変速機の要素の結合がそれを可能とする場合、プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)も、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)により置き換えることができる。この場合、プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)と比較して、同様に、内歯車及び遊星キャリアの結合を相互に交換し、変速機固定変速比を、それぞれ、1だけ低減させる必要がある。しかしながら、既述のように、全ての遊星歯車セットがマイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている、又はそれに対して代替的に、第2、第3、及び第4遊星歯車セットがマイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)として構成され、一方、第1遊星歯車セットが特にプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として存在することが好適である。
本発明の発展実施形態では、変速機入力部は駆動軸に構成され、変速機出力部は出力軸に構成されている。駆動軸及び出力軸は、相互に同軸に位置する。この場合、好適には、変速機入力部は変速機の一方の軸方向端部に備えられている。一方、変速機出力部は、変速機の、これに対して反対側の軸方向端部に構成されている。この種の配置は、特に、ドライブトレインが自動車の走行方向に配向された自動車における使用に適している。しかしながら、これに対して代替的に、変速機出力部を変速機入力部に対して横向きに配向させ、自動車の走行方向に対して横向きのドライブトレインに適した構造を実現することもできる。この場合、変速機出力部は歯部により構成できる。歯部は、変速機入力軸に対して軸線方向で平行に配置された軸の歯部と噛み合う。この場合、駆動軸の車軸差動装置をこの軸上に配置することができる。
本発明の更なる実施形態により、1つ又は複数のシフト要素は、それぞれ、摩擦結合型シフト要素として実現されている。摩擦結合型シフト要素には、負荷がかかった状態で切り替え可能であるため、トラクション力を中断させずに速度間の変更を実行可能である、という利点がある。しかしながら、特に好適には、第2シフト要素は、例えば噛合型クラッチ又はロックシンクロナイザ装置のような形状結合型シフト要素として構成されている。第2シフト要素は、前進第1速乃至前進第6速の実現に関与するため、最終的に、連続的なアップシフトの過程で1度のみ開かれる。摩擦結合型シフト要素に対して形状結合型シフト要素には、開かれた状態で、ごく僅かなスリップモメントのみが発生するために、より高い効率が実現される、という利点がある。
本発明の発展実施形態には、電気機械が備えられている。電気機械のロータは、変速機の回転可能な構成要素のうちの1つの回転可能な構成要素と、相対回転不能に連結されている。好適には、この場合、電気機械のステータは、変速機の相対回転不能な構成要素と、相対回転不能に接続されている。電気機械は、ここでは、異なる機能を実現するために、電気モータ的に及び/又は発電機的に作動することができる。特に、この場合、純粋な電気走行、電気機械を介するブースト、電気機械を介する、制動及び回生及び/又は変速機における同期を実行できる。電気機械のロータは、この場合、構成要素に対して同軸に位置することができる、又はそれに対して軸方向にオフセットして配置することができる。後者の場合には、例えば平歯車段の形状である1つ又は複数の介在する変速比段を介して、又はチェーン駆動などの牽引機構駆動を介しても、連結を実現することができる。
しかしながら、好適には、電気機械のロータは、変速機入力部と相対回転不能に連結されている。これにより、自動車の純粋な電気走行が適切な方法で実現される。さらに好適には、シフト要素のうちの1つ又は複数のシフト要素は、電気走行用の内部始動要素として使用される。特に、第1シフト要素、第2シフト要素、又は第4シフト要素はそれに適している。なぜなら、これらは、それぞれ、最初の2つの前進速及び後退速の両方に関与するためである。しかしながら、更なる選択肢として、別個の発進クラッチを使用することもできる。発進クラッチは、電気機械と変速機歯車セットとの間に位置する。
純粋な電気走行のために、速度のうちの1つの速度に、変速機において切り替えられる。この場合、反対方向の回転運動が電気機械を介して始動され、これにより、自動車の後退走行が各前進速の変速比で生じることで、前進速において、自動車の後退走行も実現可能である。結果的に、前進速の変速比を、電気的前進走行と電気的後退走行の両方に使用することができる。しかしながら、電気機械のロータは、変速機入力部を除いて、変速機の残りの回転可能な構成要素のうちの1つの回転可能な構成要素にも、結合できる。
特に電気機械の上述の配置と組み合わせて実現される、本発明の更なる実施形態の可能性により、さらに、分離クラッチを備える。変速機入力部は、分離クラッチを介して、連結軸と相対回転不能に接続可能である。この場合、連結軸は、自動車のドライブトレイン内部で、駆動機関へ結合するよう機能する。分離クラッチを装備することには、純粋な電気走行の過程で駆動機関への接続を中断可能であり、それによって駆動機関が引きずられない、という利点がある。この場合分離クラッチは、好適には、例えば多板クラッチのような摩擦結合型シフト要素として構成されている。しかしながら、分離クラッチは、同様に、例えば噛合型クラッチ又はロックシンクロナイザ装置のような形状結合型シフト要素として存在してもよい。
一般に、例えばハイドロダイナミック式トルクコンバータ又は摩擦クラッチである始動要素を変速機に前置接続することは、原則的に可能である。この場合、この始動要素は変速機の構成部分であってよい。始動要素は、内燃機関と変速機の変速機入力部との間のスリップ回転数を可能にすることで、始動プロセスを構成するよう機能する。この場合、変速機のシフト要素のうちの1つのシフト要素又は存在しうる分離クラッチを摩擦型シフト要素とし、これらをそうした始動要素として構成することもできる。さらに、変速機の各軸上に、原則的に、変速機ハウジングへの又は他の軸へのフリーホイールを配置することができる。
本発明による変速機は、特に自動車のドライブトレインの一部であり、特に内燃機関として構成された自動車の駆動機関と、パワーフロー方向で自動車の駆動輪へ続く、ドライブトレインの更なるコンポーネントとの間に配置されている。この場合、変速機の変速機入力部は、常時、内燃機関のクランク軸と相対回転不能に連結されている、又は介在する分離クラッチ又は始動要素を介して、クランク軸と接続可能である。内燃機関と変速機との間には、さらに、ねじり振動ダンパを備えることもできる。出力側では、変速機が、自動車のドライブトレイン内部で、好適には自動車の駆動軸のトランスアクスルと連結されている。しかしながら、この場合、インターアクスルディファレンシャルへの結合が存在してもよい。インターアクスルディファレンシャルを介して、自動車の複数の被動軸への分配が行われる。この場合、トランスアクスル又はインターアクスルディファレンシャルは、変速機と共に、共通のハウジング内に配置されてよい。同様に、ねじり振動ダンパも、共にこのハウジングに一体化されてよい。
変速機の2つの構成要素が、相対回転不能に、「接続」又は「連結」されている、又は「相互接続している」との用語は、本発明の意味において、これらの構成要素の常時接続を意味する。そのため、これらの構成要素は、相互に独立して回転することができない。これに関連して、これらの構成要素が遊星歯車セットの要素、又は軸、又は変速機の相対回転不能な構成要素であってよい場合、これらの構成要素の間にはシフト要素は備えられず、対応する構成要素は相互に堅固に連結されている。
これに対して、シフト要素が変速機の2つの構成要素の間に存在する場合、これらの構成要素は、常時には、相対回転不能に相互連結されておらず、介在するシフト要素の作動によってのみ、相対回転不能に連結される。この場合、本発明の意味において、シフト要素の作動とは、関連するシフト要素が閉じられた状態に移行され、その結果、それに直結された構成要素の回転運動が相互に同期されることを意味する。関連するシフト要素が形状結合型シフト要素として構成されている場合、これを介して直接に相対回転不能に相互接続された構成要素は、同一の回転数で作動する。一方、摩擦結合型シフト要素の場合、関連するシフト要素の作動の後も、構成要素の間に回転数差が存在する可能性がある。しかしながら、これらの意図した又は意図していない状態は、本発明の範囲において、シフト要素を介する各構成要素の相対回転不能な接続と称される。
本発明は、主請求項またはそれに従属する請求項に記載の特徴の、特定の組合せに限定されるものではない。さらに、個々の特徴が、請求項から、本発明の好適な実施形態に関する以下の記載から、又は直接的に図面から明らかである限り、それらの個々の特徴を相互に組み合わせる可能性が生じる。請求項において符号を使用して図面を参照する記載は、請求項の保護の範囲を限定するものではない。
以下に詳説する本発明の有利な実施形態を、図面に記載する。
本発明による変速機が使用される自動車のドライブトレインの概略図である。 本発明の第1実施形態に対応する変速機の概略図である。 本発明の第2実施形態による変速機の概略図である。 本発明の第3実施形態に対応する変速機の概略図である。 本発明の第4実施形態による変速機の概略図である。 本発明の第5実施形態に対応する変速機の概略図である。 本発明の第6実施形態による変速機の概略図である。 本発明による第7実施形態に対応する変速機の概略図である。 本発明の第8実施形態による変速機の概略図である。 本発明の第9実施形態に対応する変速機の概略図である。 本発明の第10実施形態による変速機の概略図である。 本発明の第11実施形態に対応する変速機の概略図である。 本発明の第12実施形態による変速機の概略図である。 本発明の第13実施形態に対応する変速機の概略図である。 本発明の第14実施形態による変速機の概略図である。 図2乃至図15の変速機の例示的なシフトプランである。
図1は、自動車のドライブトレインの概略図を示す。内燃機関VKMは、介在するねじり振動ダンパTSを介して、変速機Gと接続されている。トランスアクスルAGは、出力側で変速機Gに対して後置されている。トランスアクスルAGを介して、駆動力が、自動車の駆動軸の駆動輪DWに分配される。変速機G及びトランスアクスルAGは、この場合、共通の変速機ハウジングに組み込まれてよい。次いで、ねじり振動ダンパTSも変速機ハウジングに統合できる。さらに、図1から分かるように、内燃機関VKM、ねじり振動ダンパTS、変速機G、及びトランスアクスルAGもが、自動車の走行方向に配向されている。
図2は、本発明の第1実施形態による変速機Gの概略図を示す。図2で分かるように、変速機Gは、第1遊星歯車セットP1、第2遊星歯車セットP2、第3遊星歯車セットP3、及び第4遊星歯車セットP4を備える。遊星歯車セットP1、P2、P3、及びP4は、それぞれ、第1要素E11又はE12又はE13又はE14、第2要素E21又はE22又はE23又はE24、及び第3要素E31又はE32又はE33又はE34を備える。この場合、第1要素E11又はE12又はE13又はE14は、それぞれ、常に各遊星歯車セットP1又はP2又はP3又はP4の太陽歯車により構成されている。一方、第2要素E21又はE22又はE23又はE24は、それぞれ、各1つの遊星キャリアとして存在する。次に、残りの第3要素E31又はE32又はE33又はE34は、それぞれ、遊星歯車セットP1、P2、P3、P4において、各内歯車により構成されている。
この場合、遊星歯車セットP1、P2、P3、及びP4は、それぞれ、マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている。マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)では、各遊星キャリアは、1つの、しかしながら好適には複数の遊星歯車を回転可能に支承して導く。遊星歯車は、個別に、径方向内側の太陽歯車と、又周囲の内歯車とも噛み合う。
しかしながら、結合が許す場合、遊星歯車セットP1、P2、P3、及びP4のうちの1つ又は複数の遊星歯車セットは、プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されてよい。マイナス遊星歯車セット(シングルピニオン式遊星歯車セット)としての各実施形態と比較すると、プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)に移行させるためには、各第2要素E21又はE22又はE23又はE24を各内歯車により構成し、各第3要素E31又はE32又はE33又はE34を各遊星キャリアにより構成しなければならない。さらに、変速機固定変速比を、それぞれ、1だけ高める必要がある。プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)の場合、遊星キャリアは少なくとも1つの遊星歯車対を導く。遊星歯車対の遊星歯車のうち、1つの遊星歯車は、径方向内側の太陽歯車と噛み合い、1つの遊星歯車は、径方向で包囲する内歯車と噛み合う。また、歯車対の遊星歯車は、相互に噛み合う。
この場合、第1遊星歯車セットP1、第2遊星歯車セットP2、第3遊星歯車セットP3、及び第4遊星歯車セットP4は、軸方向で、第1遊星歯車セットP1、第2遊星歯車セットP2、第3遊星歯車セットP3、及び第4遊星歯車セットP4の順番で、変速機入力部GW1‐Aと変速機出力部GW2‐Aとの間に配置されている。
変速機入力部GW1‐A及び変速機出力部GW2‐Aは、相互に同軸であり、変速機Gの反対側の軸方向端部に備えられている。
変速機入力部GW1‐Aは、図1の自動車のドライブトレインにおいて、内燃機関VKMへ結合するよう機能する。一方、変速機Gは、変速機出力部GW2‐Aで、後続のトランスアクスルAGと接続されている。
図2から分かるように、変速機Gは、全体で6つのシフト要素を備える。6つのシフト要素は、第1シフト要素B1、第2シフト要素B2、第3シフト要素K1、第4シフト要素K2、第5シフト要素K3、及び第6シフト要素K4の形状で構成されている。この場合、シフト要素B1、B2、K1、K2、K3、及びK4は、それぞれ、摩擦結合型シフト要素として構成され、好適には、多板型シフト要素として存在する。さらに、第3シフト要素K1、第4シフト要素K2、第5シフト要素K3、及び第6シフト要素K4は、クラッチとして構成されている。一方、第1シフト要素B1及び第2シフト要素B2は、ブレーキとして存在する。
この場合、第1遊星歯車セットP1の第1要素E11及び第2遊星歯車セットP2の第1要素E12は、相対回転不能に相互接続され、共に第1シフト要素B1を介して、相対回転不能な構成要素GGに固定されてよい。相対回転不能な構成要素GGは、好適には、変速機Gの変速機ハウジング又はその種の変速機ハウジングの一部である。第2シフト要素B2を閉じることにより、さらに第1遊星歯車セットP1の第3要素E31も、相対回転不能な構成要素GGに固定できる。これに対して、第1遊星歯車セットP1の第2要素E21は、第4遊星歯車セットP4の第3要素E34と相対回転不能に接続している。
さらに、図2から分かるように、第2遊星歯車セットP2の第2要素E22及び第3遊星歯車セットP3の第2要素E23は、共に駆動軸GW1と相対回転不能に接続されている。駆動軸GW1は、軸方向端部で変速機入力部GW1‐Aを構成する。第2遊星歯車セットP2の第3要素E32は、一方では、第3シフト要素K1を介して、第1遊星歯車セットP1の第2要素E21及び第4遊星歯車セットP4の第3要素E34と接続できる。第2遊星歯車セットP2の第3要素E32が、他方では、第5シフト要素K3を用いて、軸Wと相対回転不能に接続できる。
軸Wは、自由軸として変速機Gに備えられている。軸Wが、第2遊星歯車セットP2の第3要素E32と接続可能であることに加えて、さらに第4シフト要素K2を介して、第3遊星歯車セットP3の第3要素E33と相対回転不能に接続可能であり、第6シフト要素K4を用いて、第3遊星歯車セットP3の第1要素E13及び第4遊星歯車セットP4の第1要素E14と相対回転不能に接続可能である。この場合、第3遊星歯車セットP3の第1要素E13及び第4遊星歯車セットP4の第1要素E14は、常時、相対回転不能に相互接続している。最後に、第4遊星歯車セットP4の第2要素E24は、常時、出力軸GW2と相対回転不能に接続されている。出力軸GW2は、軸方向端部で、変速機出力部GW2‐Aを画定する。
第1シフト要素B1は、軸方向で、第1遊星歯車セットP1の変速機入力部GW1‐Aに面する側に存在する。一方、第2シフト要素B2は、第1遊星歯車セットP1の歯車面に位置する。これに関連して、第2シフト要素B2は、軸方向で、実質的に第1遊星歯車セットP1の高さであり、これを径方向で包囲するよう位置する。
第3シフト要素K1、第4シフト要素K2、及び第5シフト要素K3は、軸方向で第2遊星歯車セットP2と第3遊星歯車セットP3との間に位置する。この場合、シフト要素K1、K2、及びK3は、軸方向で直に隣接して備えられている。さらに、第4シフト要素K4及び第5シフト要素K3は、径方向で実質的に同じ高さに位置し、第3シフト要素K1に対して、径方向で内側に移動されている。シフト要素K1、K2、及びK3をこのように空間的に配置することにより、1つの共通供給ラインを介した共通供給が可能である。これに対して、第6シフト要素K4は、軸方向で第3遊星歯車セットP3と第4遊星歯車セットP4との間に位置する。第6シフト要素K4は、径方向で実質的に第4シフト要素K2及び第5シフト要素K3と同じ高さに配置されている。
図3は、本発明の第2実施形態の可能性に対応する変速機Gの概略図を示す。第2実施形態は、実質的に、図2に示すバリエーションに対応する。しかしながら、図2のバリエーションとは異なり、この場合、第1遊星歯車セットP1はプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている。プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)では、第3要素E31は遊星キャリアにより構成されている。第2要素E21は内歯車により構成されている。この場合、遊星キャリアは、少なくとも1つの遊星歯車対を導く。遊星歯車対の遊星歯車のうち、一方の遊星歯車は、径方向内側の太陽歯車と噛み合い、他方の遊星歯車は、径方向で包囲する内歯車と噛み合う。また、対の遊星歯車は、相互に噛み合う。更なる差異として、今度は、第2シフト要素B2が、軸方向で、第1遊星歯車セットP1の変速機入力部GW1‐Aに面する側に配置されている。その他の点では、図3の実施形態は図2のバリエーションに対応する。そのため、その他の点に関する記述が参照される。
さらに、図4は、本発明の第3実施形態による変速機Gを示す。第3実施形態は、図2のバリエーションにほぼ対応する。しかしながら、それとは異なり、この場合、第3遊星歯車セットP3の第2要素E23は、常時には、駆動軸GW1と相対回転不能に接続されていない。相対回転不能に接続するために、今度は、第4シフト要素K2が閉じられる。さらに、第3遊星歯車セットP3の第3要素E33は、常時、軸Wと相対回転不能に接続されている。そのため、第5シフト要素K3を閉じることにより、結果的に、第3遊星歯車セットP3の第3要素E33を、第2遊星歯車セットP2の第3要素E32と直に相対回転不能に接続する。最後に、第6シフト要素K4を閉じることが、第3遊星歯車セットP3をブロックするよう作用する。そのため、この場合、第3遊星歯車セットの第3要素E33及び第1要素E13は、相対回転不能に相互接続される。第4シフト要素K2は、依然として、軸方向で第3シフト要素K1及び第5シフト要素K3に隣接して備えられている。しかしながらこの場合、機能が変更されたために、第4シフト要素K2が、径方向でさらに内側に移動されている。その他の点では、図4の実施形態は図2のバリエーションに対応する。これに関連して、図3に関する記載が参照される。
図5は、本発明の第4実施形態の可能性に対応する変速機Gの概略図を示す。第4実施形態は、実質的に、前出の、図4に示すバリエーションに対応する。しかしながら、図3のバリエーションとは異なり、この場合も、第1遊星歯車セットP1はプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている。プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)では、第3要素E31は遊星キャリアとして、第2要素E21は内歯車として存在する。少なくとも1つの遊星歯車対は、遊星キャリアにおいて、回転可能に支承されている。遊星歯車対の遊星歯車のうち、一方の遊星歯車は、径方向内側の太陽歯車と噛み合い、他方の遊星歯車は、径方向で包囲する内歯車と噛み合う。また、対の遊星歯車は、相互に噛み合う。さらに、第2シフト要素B2は、軸方向で、第1遊星歯車セットP1の変速機入力部GW1‐Aに面する側に配置されている。その他の点では、図5の実施形態は図4のバリエーションに対応する。そのため、その他の点に関する記述が参照される。
さらに、図6は、本発明の第5実施形態による変速機Gを示す。第5実施形態は、図4のバリエーションにほぼ対応する。唯一の差異は、この場合、作動状態の第6シフト要素K4、第3遊星歯車セットP3の第1要素E13、及び第3遊星歯車セットP3の第2要素E23が、相対回転不能に相互接続されることにより、第6シフト要素K4を介して、第3遊星歯車セットP3のブロックが実現されることである。これに関連して、この場合、図4のバリエーションと比較して、第6シフト要素K4が径方向でさらに内側に位置しており、第6シフト要素K4の径方向の位置が変更されている。それ以外は、図6の実施形態は図4のバリエーションに対応する。そのため、それに関する記述が参照される。
図7は、本発明の第6実施形態の可能性に対応する変速機Gの概略図を示す。第6実施形態は、実質的に、前出の、図6のバリエーションに対応する。この場合も、第1遊星歯車セットP1がプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている点が異なる。プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)では、第3要素E31は遊星キャリアにより構成されている。第2要素E21は内歯車により構成されている。この場合、遊星キャリアは、少なくとも1つの遊星歯車対を導く。遊星歯車対の遊星歯車のうち、一方の遊星歯車は、径方向内側の太陽歯車と噛み合い、他方の遊星歯車は、径方向で包囲する内歯車と噛み合う。また、対の遊星歯車は、相互に噛み合う。更なる差異として、今度は、第2シフト要素B2が、軸方向で、第1遊星歯車セットP1の変速機入力部GW1‐Aに面する側に配置されている。その他の点では、図7の実施形態は図6のバリエーションに対応する。そのため、その他の点に関する記述が参照される。
さらに、図8は、本発明の第7実施形態による変速機Gを開示する。第7実施形態も、図4のバリエーションにほぼ対応する。唯一の差異は、この場合、作動状態の第6シフト要素K4、第3遊星歯車セットP3の第2要素E23、及び第3遊星歯車セットP3の第3要素E33が、相対回転不能に相互接続されることにより、第3遊星歯車セットP3のブロックが実現されることである。それ以外は、図8の実施形態は図4のバリエーションに対応する。そのため、それに関する記述が参照される。
図9は、本発明の第8実施形態の可能性に対応する変速機Gの概略図を示す。第8実施形態は、実質的に、直前の、図8に示すバリエーションに対応する。図8のバリエーションとは異なり、この場合も、第1遊星歯車セットP1はプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている。プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)では、第3要素E31は遊星キャリアとして、第2要素E21は内歯車として存在する。少なくとも1つの遊星歯車対は、遊星キャリアにおいて、回転可能に支承されている。遊星歯車対の遊星歯車のうち、一方の遊星歯車は、径方向内側の太陽歯車と噛み合い、他方の遊星歯車は、径方向で包囲する内歯車と噛み合う。また、対の遊星歯車は、相互に噛み合う。さらに、第2シフト要素B2は、軸方向で、第1遊星歯車セットP1の変速機入力部GW1‐Aに面する側に配置されている。その他の点では、図9の実施形態は図8のバリエーションに対応する。そのため、その他の点に関する記述が参照される。
図10において、本発明の第9実施形態の可能性による変速機Gを示す。第9実施形態は、実質的に、図2の実施形態に対応する。図2のバリエーションと異なり、この場合、第3遊星歯車セットP3の第1要素E13及び第4遊星歯車セットP4の第1要素E14は、常時には、相対回転不能に相互接続されていない。第4シフト要素K2を閉じることでのみ、相対回転不能な接続が作りだされる。さらに、第3遊星歯車セットP3の第3要素E33は、常時、軸Wと相対回転不能に接続されている。第3遊星歯車セットP3の第3要素E33が、一方では、第5シフト要素K3を閉じることにより、第2遊星歯車セットP2の第3要素E32と相対回転不能に接続可能であり、他方では、第6シフト要素K4を作動させることで、第4遊星歯車セットP4の第1要素E14と相対回転不能に接続可能である。
第4シフト要素K2の機能が変更されたことにより、第4シフト要素K2が、図2のバリエーションと比較すると、今度は軸方向で第3遊星歯車セットP3と第4遊星歯車セットP4との間に位置する。具体的には、第4シフト要素K2は、実質的に第6シフト要素K4と同じ軸方向の高さに位置する。この場合、第4シフト要素K2は、第6シフト要素K4に対して径方向内側に備えられている。それ以外は、図10の実施形態は図2のバリエーションに対応する。そのため、それに関する記述が参照される。
図11は、本発明の第10実施形態の可能性に対応する変速機Gの概略図を示す。第10実施形態は、実質的に、前出の、図10のバリエーションに対応する。この場合も、第1遊星歯車セットP1がプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている点が異なる。プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)では、第3要素E31は遊星キャリアにより構成されている。第2要素E21は内歯車により構成されている。この場合、遊星キャリアは、少なくとも1つの遊星歯車対を導く。遊星歯車対の遊星歯車のうち、一方の遊星歯車は、径方向内側の太陽歯車と噛み合い、他方の遊星歯車は、径方向で包囲する内歯車と噛み合う。また、対の遊星歯車は、相互に噛み合う。更なる差異として、今度は、第2シフト要素B2が、軸方向で、第1遊星歯車セットP1の変速機入力部GW1‐Aに面する側に配置されている。その他の点では、図11の実施形態は図10のバリエーションに対応する。そのため、その他の点に関する記述が参照される。
さらに、図12は、本発明の第11実施形態による変速機Gを開示する。この場合、この実施形態は、図2のバリエーションにほぼ対応する。しかしながら、それとは異なり、駆動軸GW1は、もはや常時には、第3遊星歯車セットP3の第2要素E23と相対回転不能に接続されていない。第4シフト要素K2を閉じることでのみ、相対回転不能な接続が作り出される。更なる差異として、今度は、第3遊星歯車セットの第3要素E33は、常時、第2遊星歯車セットの第3要素E32と相対回転不能に接続されている。一方、第3遊星歯車セットP3の第1要素E13は、第5シフト要素K3を閉じることでのみ、第4遊星歯車セットP4の第1要素E14と相対回転不能に接続される。
さらに、第4遊星歯車セットP4の第1要素E14は、第6シフト要素K4も用いて、第3遊星歯車セットP3の第2要素E23と相対回転不能に接続できる。さらに、第5シフト要素K3及び第6シフト要素K4は、今度は、共に軸方向で第3遊星歯車セットP3と第4遊星歯車セットP4との間に位置する。この場合、これらは軸方向で隣接する。第5シフト要素K3は、第6シフト要素K4に対して径方向内側に備えられている。最後に、第4シフト要素K2は、今度は機能が変更されたために、図2のバリエーションと比較して、径方向でさらに内側に移動して配置されている。それ以外は、図12の実施形態は図2のバリエーションに対応する。そのため、それに関する記述が参照される。
図13は、本発明の第12実施形態の可能性に対応する変速機Gの概略図を示す。第12実施形態は、実質的に、直前の、図12に示すバリエーションに対応する。図12のバリエーションとは異なり、この場合も、第1遊星歯車セットP1はプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている。プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)では、第3要素E31は遊星キャリアとして、第2要素E21は内歯車として存在する。少なくとも1つの遊星歯車対は、遊星キャリアにおいて、回転可能に支承されている。遊星歯車対の遊星歯車のうち、一方の遊星歯車は、径方向内側の太陽歯車と噛み合い、他方の遊星歯車は、径方向で包囲する内歯車と噛み合う。また、対の遊星歯車は、相互に噛み合う。さらに、第2シフト要素B2は、軸方向で、第1遊星歯車セットP1の変速機入力部GW1‐Aに面する側に配置されている。その他の点では、図13の実施形態は図12のバリエーションに対応する。そのため、その他の点に関する記述が参照される。
さらに、図14は、本発明の第13実施形態に対応する変速機Gの概略図を示す。この実施形態も、実質的に、図2のバリエーションに対応する。それとは異なり、追加的に電気機械EMが備えられている。電気機械EMのステータSは、相対回転不能な構成要素GGに固定されている。一方、電気機械EMのロータRは、駆動軸GW1と相対回転不能に接続されている。さらに、駆動軸GW1は、変速機入力部GW1‐Aにおいて、介在する分離クラッチK0を介して、連結軸ANと相対回転不能に接続できる。この場合分離クラッチK0は、多板型シフト要素として構成されている。連結軸ANが、介在するねじり振動ダンパTSを用いて、内燃機関VKMのクランク軸と接続されている。ロータRが駆動軸GW1と相対回転不能に接続されているために、電気機械EMは、駆動軸GW1に対して同軸に位置する。
この場合、電気機械EMを介して、純粋な電気走行を実現できる。その場合、変速機入力部GW1−Aを連結軸ANから分離し、内燃機関VKMが引きずられないように、分離クラッチK0が開かれる。その他の点では、図14の実施形態は図2のバリエーションに対応する。そのため、その他の点に関する記述が参照される。
最後に、図15は、本発明の第14実施形態に対応する変速機Gの概略図を示す。第14実施形態は、実質的に、図14のバリエーションに対応する。この場合も、第1遊星歯車セットP1はプラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)として構成されている。プラス遊星歯車セット(ダブルピニオン式遊星歯車セット)では、第3要素E31は遊星キャリアとして、第2要素E21は内歯車として存在する。少なくとも1つの遊星歯車対は、遊星キャリアにおいて、回転可能に支承されている。遊星歯車対の遊星歯車のうち、一方の遊星歯車は、径方向内側の太陽歯車と噛み合い、他方の遊星歯車は、径方向で包囲する内歯車と噛み合う。また、対の遊星歯車は、相互に噛み合う。さらに、第2シフト要素B2は、軸方向で、第1遊星歯車セットP1の変速機入力部GW1‐Aに面する側に配置されている。その他の点では、図15の実施形態は図14のバリエーションに対応する。そのため、その他の点に関する記述が参照される。
図16において、図2乃至図15の各変速機Gのための、例示的なシフトプランを表で示す。表から分かるように、この場合、全体で前進10速1乃至10、及び後退1速R1を実現できる。Xが付されたシフトプランの欄は、前進速1乃至10、及び後退速R1の何れにおいて、その都度、シフト要素B1、B2、K1、K2、K3、及びK4のうちの、何れのシフト要素が閉じられているかを示す。前進速1乃至10、及び後退速R1のそれぞれにおいて、この場合、その都度、シフト要素B1、B2、K1、K2、K3、及びK4のうちの4つのシフト要素が閉じられている。前進速1乃至10を連続して切り替える場合には、関与していたシフト要素のうちの1つのシフト要素を開き、続いて、他の1つのシフト要素を閉じる。
図16で分かるように、前進第1速1は、第1シフト要素B1、第2シフト要素B2、第4シフト要素K2、及び第6シフト要素K4を作動させることで切り替える。第4シフト要素K2を開き、続いて第5シフト要素K3を閉じることにより、前進第1速1から前進第2速2を形成する。さらに、今度は、第1シフト要素B1を開き、第4シフト要素K2を閉じることにより、前進第3速3に切り替えることができる。第4シフト要素K2を開き、第3シフト要素K1を閉じることにより、前進第3速3から、今度は前進第4速4になる。続いて、第5シフト要素K3を開き、第4シフト要素K2を作動させることにより、前進第5速5になる。第6シフト要素K4を開き、第5シフト要素K3を閉じることにより、前進第5速5から前進第6速6に切り替える。前進第7速7に切り替えるには、第2シフト要素B2を開き、第6シフト要素K4を閉じる。
第6シフト要素K4を非作動状態に移行させ、第1シフト要素B1を作動状態に移行させることで、前進第7速7から前進第8速8に切り替える。前進第9速9に更にシフトアップするには、続いて、第5シフト要素K3を開き、第6シフト要素K4を閉じる。最後に、第4シフト要素K2を非作動状態に移行させ、続いて第5シフト要素K3を作動状態に移行させることにより、前進第9速9から前進第10速10に切り替える。
自動車の後退走行が、内燃機関VKMを介する駆動においても実現できる後退速R1へは、これに対して、第1シフト要素B1、第2シフト要素B2、第4シフト要素K2、及び第5シフト要素K3を閉じることにより、切り替える。
図2乃至図15で示すように、第2シフト要素B2は摩擦結合型シフト要素として構成されている。しかしながら、第2シフト要素B2は、例えばロックシンクロナイザ装置又は噛合型シフト要素のような形状結合型シフト要素としても実現できる。
さらに、図4乃至図13の実施形態に対応する変速機Gは、図14及び図15によるバリエーションと同様に、ハイブリッド化することもできる。
本発明による実施形態を用いて、変速機を、コンパクトな構成で、良好な効率を有して実現することができる。
G 変速機
GG 相対回転不能な構成要素
P1 第1遊星歯車セット
E11 第1遊星歯車セットの第1要素
E21 第1遊星歯車セットの第2要素
E31 第1遊星歯車セットの第3要素
P2 第2遊星歯車セット
E12 第2遊星歯車セットの第1要素
E22 第2遊星歯車セットの第2要素
E32 第2遊星歯車セットの第3要素
P3 第3遊星歯車セット
E13 第3遊星歯車セットの第1要素
E23 第3遊星歯車セットの第2要素
E33 第3遊星歯車セットの第3要素
P4 第4遊星歯車セット
E14 第4遊星歯車セットの第1要素
E24 第4遊星歯車セットの第2要素
E34 第4遊星歯車セットの第3要素
B1 第1シフト要素
B2 第2シフト要素
K1 第3シフト要素
K2 第4シフト要素
K3 第5シフト要素
K4 第6シフト要素
1 前進第1速
2 前進第2速
3 前進第3速
4 前進第4速
5 前進第5速
6 前進第6速
7 前進第7速
8 前進第8速
9 前進第9速
10 前進第10速
R1 後退速
GW1 駆動軸
GW1‐A 変速機入力部
GW2 出力軸
GW2‐A 変速機出力部
EM 電気機械
S ステータ
R ロータ
AN 連結軸
K0 分離クラッチ
W 軸
VKM 内燃機関
TS ねじり振動ダンパ
AG トランスアクスル
DW 駆動輪

Claims (15)

  1. 自動車用変速機(G)であって、変速機入力部(GW1‐A)と、変速機出力部(GW2‐A)と、第1(P1)、第2(P2)、第3(P3)、及び第4遊星歯車セット(P4)と、を備え、前記遊星歯車セット(P1、P2、P3、P4)は、それぞれ、複数の要素(E11、E12、E13、E14、E21、E22、E23、E24、E31、E32、E33、E34)を備え、各遊星歯車セット(P1、P2、P3、P4)の第1要素(E11、E12、E13、E14)は太陽歯車によって構成され、各遊星歯車セット(P1、P2、P3、P4)の第2要素(E21、E22、E23、E24)は、マイナス遊星歯車セットの場合にはキャリアにより、プラス遊星歯車セットの場合には内歯車により、構成され、各遊星歯車セット(P1、P2、P3、P4)の第3要素(E31、E32、E33、E34)は、マイナス遊星歯車セットの場合には内歯車により、プラス遊星歯車セットの場合にはキャリアにより、構成され、前記変速機(G)が第1(B1)、第2(B2)、第3(K1)、第4(K2)、第5(K3)、及び第6シフト要素(K4)を備え、前記シフト要素のうちの4つのシフト要素を選択的に作動させることにより、前記変速機入力部(GW1‐A)と前記変速機出力部(GW2‐A)との間で、異なる速度(1乃至10、R1)を切り替えて、前記遊星歯車セット(P1、P2、P3、P4)を介する異なるパワーフロー経路を実現可能であり、
    第1遊星歯車セット(P1)の第1要素(E11)及び第2遊星歯車セット(P2)の第1要素(E12)は、相対回転不能に相互接続され、共に第1シフト要素(B1)を介して、相対回転不能な構成要素(GG)に固定可能であり、
    第1遊星歯車セット(P1)の第3要素(E31)は、第2シフト要素(B2)を用いて、同様に相対回転不能な構成要素(GG)に固定可能であり、
    第1遊星歯車セット(P1)の第2要素(E21)及び第4遊星歯車セット(P4)の第3要素(E34)は、相対回転不能に相互接続し、
    前記変速機入力部(GW1‐A)は、第2遊星歯車セット(P2)の第2要素(E22)と相対回転不能に接続され、一方、前記変速機出力部(GW2‐A)は、第4遊星歯車セット(P4)の第2要素(E24)と相対回転不能に接続する変速機(G)において、
    第1遊星歯車セット(P1)の第2要素(E21)及び第4遊星歯車セット(P4)の第3要素(E34)は、共に第3シフト要素(K1)を介して、第2遊星歯車セット(P2)の第3要素(E32)と相対回転不能に接続可能であることを特徴とする、変速機(G)。
  2. 請求項1に記載の変速機(G)であって、第3遊星歯車セット(P3)の第3要素(E33)は、第4シフト要素(K2)を用いて、軸(W)と相対回転不能に接続可能であり、さらに前記軸(W)は、一方では第5シフト要素(K3)を介して、第2遊星歯車セット(P2)の第3要素(E32)と相対回転不能に接続可能であり、他方では第6シフト要素(K4)を用いて、第3遊星歯車セット(P3)の第1要素(E13)及び第4遊星歯車セット(P4)の第1要素(E14)と相対回転不能に接続可能であり、第3遊星歯車セット(P3)の第2要素(E23)は、前記変速機入力部(GW1‐A)と相対回転不能に接続されていることを特徴とする、変速機(G)。
  3. 請求項1に記載の変速機(G)であって、第3遊星歯車セット(P3)の第2要素(E23)は、第4シフト要素(K2)を用いて、前記変速機入力部(GW1‐A)と相対回転不能に接続可能であり、一方、第3遊星歯車セット(P3)の第1要素(E13)は、第4遊星歯車セット(P4)の第1要素(E14)と相対回転不能に接続され、第3遊星歯車セット(P3)の第3要素(E33)は、第5シフト要素(K3)を介して、第2遊星歯車セット(P2)の第3要素(E32)と相対回転不能に接続可能であり、第3遊星歯車セット(P3)は、第6シフト要素(K4)を用いてブロック可能であることを特徴とする、変速機(G)。
  4. 請求項3に記載の変速機(G)であって、第6シフト要素(K4)は、作動すると、第3遊星歯車セット(P3)の第1要素(E13)及び第3要素(E33)、又は第3遊星歯車セット(P3)の第1要素(E13)及び第2要素(E23)、又は第3遊星歯車セット(P3)の第2要素(E23)及び第3要素(E33)を、相対回転不能に相互接続することを特徴とする、変速機(G)。
  5. 請求項1に記載の変速機(G)であって、第3遊星歯車セット(P3)の第2要素(E23)は、第4シフト要素(K2)を用いて、前記変速機入力部(GW1‐A)と相対回転不能に接続可能であり、一方、第3遊星歯車セット(P3)の第3要素(E33)は、第2遊星歯車セット(P2)の第3要素(E32)と相対回転不能に接続し、第3遊星歯車セット(P3)の第1要素(E13)は、第5シフト要素(K3)を介して、第4遊星歯車セット(P4)の第1要素(E14)と相対回転不能に接続可能であり、第4遊星歯車セット(P4)の第1要素(E14)は、さらに、第6シフト要素(K4)を用いて、第3遊星歯車セット(P3)の第2要素(E23)と相対回転不能に接続可能であることを特徴とする、変速機(G)。
  6. 請求項1に記載の変速機(G)であって、第3遊星歯車セット(P3)の第2要素(E23)は、前記変速機入力部(GW1‐A)と相対回転不能に接続され、一方、第3遊星歯車セット(P3)の第1要素(E13)は、第4シフト要素(K2)を用いて、第4遊星歯車セット(P4)の第1要素(E14)と相対回転不能に接続可能であり、第4遊星歯車セット(P4)の第1要素(E14)は、第6シフト要素(K4)を介して、第3遊星歯車セット(P3)の第3要素(E33)と相対回転不能に接続可能であり、第3遊星歯車セット(P3)の第3要素(E33)は、さらに、第5シフト要素(K3)を用いて、第2遊星歯車セット(P2)の第3要素(E32)と相対回転不能に接続可能であることを特徴とする、変速機(G)。
  7. 請求項2〜6の何れか一項に記載の変速機(G)であって、前進第1速(1)は第1(B1)、第2(B2)、第4(K2)、及び第6シフト要素(K4)を作動させることにより、前進第2速(2)は第1(B1)、第2(B2)、第5(K3)、及び第6シフト要素(K4)を作動させることにより、前進第3速(3)は第2(B2)、第4(K2)、第5(K3)、及び第6シフト要素(K4)を作動させることにより、前進第4速(4)は第2(B2)、第3(K1)、第5(K3)、及び第6シフト要素(K4)を作動させることにより、前進第5速(5)は第2(B2)、第3(K1)、第4(K2)、及び第6シフト要素(K4)を作動させることにより、前進第6速(6)は第2(B2)、第3(K1)、第4(K2)、及び第5シフト要素(K3)を作動させることにより、前進第7速(7)は第3(K1)、第4(K2)、第5(K3)、及び第6シフト要素(K4)を作動させることにより、前進第8速(8)は第1(B1)、第3(K1)、第4(K2)、及び第5シフト要素(K3)を作動させることにより、前進第9速(9)は第1(B1)、第3(K1)、第4要素(K2)、及び第6シフト要素(K4)を作動させることにより、前進第10速(10)は第1(B1)、第3(K1)、第5(K3)、及び第6シフト要素(K4)を作動させることにより、並びに後退速(R1)は第1(B1)、第2(B2)、第4(K2)、及び第5シフト要素(K3)を作動させることにより切り替え可能であることを特徴とする、変速機(G)。
  8. 請求項1〜7の何れか一項に記載の変速機(G)であって、前記遊星歯車セット(P1、P2、P3、P4)は、マイナス遊星歯車セットとして存在すること特徴とする、変速機(G)。
  9. 請求項1〜7の何れか一項に記載の変速機(G)であって、第1遊星歯車セット(P1)はプラス遊星歯車セットとして構成され、一方、第2、第3、及び第4遊星歯車セット(P2、P3、P4)は、それぞれ、マイナス遊星歯車セットとして存在することを特徴とする、変速機(G)。
  10. 請求項1〜9の何れか一項に記載の変速機(G)であって、前記変速機入力部(GW1−A)は駆動軸(GW1)に構成され、前記変速機出力部(GW2−A)は出力軸(GW2)に構成され、前記駆動軸(GW1)及び前記出力軸(GW2)は、相互に同軸に位置することを特徴とする、変速機(G)。
  11. 請求項1〜10の何れか一項に記載の変速機(G)であって、1つ又は複数のシフト要素(B1、B2、K1、K2、K3、K4)は、それぞれ、摩擦結合型シフト要素として実現されていることを特徴とする、変速機(G)。
  12. 請求項1〜11の何れか一項に記載の変速機(G)であって、第2シフト要素は形状結合型シフト要素として実現されていることを特徴とする、変速機(G)。
  13. 請求項1〜12の何れか一項に記載の変速機(G)であって、電気機械(EM)が備えられ、前記電気機械(EM)のロータ(R)は、回転可能な構成要素と連結されていることを特徴とする、変速機(G)。
  14. 請求項1〜13の何れか一項に記載の変速機(G)であって、さらに分離クラッチ(K0)が備えられ、前記変速機入力部(GW1‐A)は、前記分離クラッチ(K0)を介して、連結軸(AN)と相対回転不能に接続可能であることを特徴とする、変速機(G)。
  15. 請求項1〜14の何れか一項に記載の変速機(G)を備える自動車のドライブトレイン。
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