JP5013644B2 - 無段調整可能な車両変速装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、無段変速調整するための無段変速機例えば摩擦車式変速機ないし円錐ディスク式巻掛け伝動変速機と、多段切換変速機とを備え、この多段切換変速機が、少なくとも１つの入力軸および出力軸と、少なくとも２つの前進走行段と、少なくとも１つの後進走行段とを有する、無段調整可能な車両変速装置に関する。
【０００２】
類似した装置は、本件出願人出願のドイツ特許第１９８５８５５３号明細書で知られている。このドイツ特許明細書には、無段変速機（バリエータ）と、遊星歯車装置と、それに後置され左右ドライブシャフトに駆動動力を分割する差動装置との組合せが開示されている。その動力分割は、変速機入力端の後ろで、無段変速機への第１動力分岐路と、第２動力分岐路と、遊星歯車装置への変速段とを介して行われる。
【０００３】
そのような車両変速装置は、一般に従来においても知られている。その場合、無段変速機例えば巻掛け伝動変速機に、遊星歯車装置が後置接続されている。その遊星歯車装置は、通常、前進走行レンジにおいて遊星歯車装置の入力軸および出力軸が同じ正（＋）方向に回転しているので、もう２つの平歯車段を介して、自動車の車軸差動装置に結合されている。その遊星歯車装置の正（＋）方向の回転は、中間接続された平歯車段を介して、車軸差動装置に結合されたドライブシャフトが自動車の前進走行中に同様に正（＋）方向に回転されるように、伝えられる。
【０００４】
そのような車両変速装置は、その変速装置を装備した自動車の使用者における快適性を向上し、構造費用を低減するように、常に研究、開発されている。
【０００５】
本発明の課題は、車両変速装置を、一方では、構造費用が低減でき、他方では、その変速装置を装備した車両の運転者にとって快適性が増すように形成することにある。
【０００６】
この課題は、本発明に基づいて、特許請求の範囲の請求項１に記載の無段調整可能な車両変速装置によって解決される。
【０００７】
本発明は、冒頭に述べた形式の車両変速装置において、多段切換変速機の入力軸と出力軸との間で、少なくとも２つの前進走行段によって、回転方向の逆転が行われ、少なくとも１つの後進走行段が、入力軸と出力軸との間で回転方向の逆転が行われないように、形成されている、ことを提案する。これによって、まず第１に、２つの走行レンジを備えた公知の車両変速機に比べて、有利に安価な構造費しか必要とされなくなる。切換変速機と後置接続された車軸差動装置との間に従来通常置かれていた二重の平歯車段が、切換変速機の内部における入力軸と出力軸との回転方向の逆転によって、単一の平歯車段に置き換えられる。本発明によって第２には、大きな総広がり幅（Gesamtspreizung）で、単一レンジ変速機に比べて小さな無段変速機広がり幅（Variatorspreizung）にできる方式を提案する。また、主走行レンジにおいて無段変速機の回転数を最良にすることができ、その主走行レンジは例えば市街レンジと郊外レンジとに分けられる。
【０００８】
本発明の特に有利な実施態様において、無段変速機として特に円錐ディスク式巻掛け伝動変速機ないし二重（ダブル）摩擦車式変速機が設けられ、その無段変速機の入力軸および出力軸が同じ回転方向を有し、多段切換変速機に、回転方向を逆転するための装置、例えば特に変速比付きの平歯車段が付属されている。これによって、自動車の前進走行中、切換変速機の逆（−）方向回転が、一方では、正（＋）方向回転に逆転され、他方では、同時にこの平歯車段によって変速することができる。
【０００９】
無段変速機の入出力軸、多段切換変速機の入出力軸、および車軸差動装置に結合された車輪ドライブシャフトは、互いに平行に配置されている。これによって、有利にコンパクトな構造にすることができる。
【００１０】
本発明の有利な実施態様において、無段変速機は特に単一摩擦車式変速機として形成され、この無段変速機において入力軸と出力軸との間で回転方向の逆転が行われる。そのような配置構造は、小さな負荷範囲の車両に有利に適用される。
【００１１】
単一無段変速機の入出力軸および多段切換変速機の入出力軸が、互いに同軸的に配置され、従って、後置接続された車軸差動装置の車輪ドライブシャフトが、入力軸に対して直角に延びている、ことが有利である。
【００１２】
切換変速機の入力軸および出力軸は、好適には、互いに同軸的に、切換変速機のハウジングの片側ないし両側に配置されている。これによって、切換変速機を、自動車における種々の組込み条件に、簡単に適合させることができる。
【００１３】
多段切換変速機が遊星歯車装置として形成されている、ことが有利であり、またその多段切換変速機の切換クラッチは、好適には、発進クラッチとして形成される。あるいはまた、外部クラッチ例えば湿式発進クラッチ、流体トルクコンバータあるいは例えば磁粉体クラッチやＥモータなどのような他の発進要素を利用することもできる。
【００１４】
多段切換変速機が負荷時切換可能に形成されている、ことが有利である。これによって、動力を中断することなしに、多板クラッチによって、負荷時に切換が行える。あるいはまた、シンクロ装置によって、あるいはまたかみ合いクラッチによって、動力を中断して、切り換えることもできる。
【００１５】
後進段の変速比は、好適には、１に等しくなく、特に約３である。これによって、本発明に基づく車両変速装置の総変速比ないし発進変速比は、約１５にできる。車両変速装置の２つの前進走行レンジが、「市街レンジ」と「郊外レンジ」が実現されるように、オーバーラップ範囲を有するように、形成されている。このレンジのオーバーラップによって、過度に多いレンジ切換が有利に防止され、主走行レンジにおいて、常に最良の無段変速機回転数にすることができる。
【００１６】
好適には、走行レンジの切換が、並行切換（グループ切換）として実施され、多段切換変速機における変速段切換および無段変速機の変速比調整が同時に行われる。これによって、例えば第１走行レンジから第２走行レンジに切り換える際、有利に一回の切換が行われ、その場合、車両変速装置の総変速比は一定したままである。
【００１７】
図に詳細に示された実施例の以下の説明から、本発明の他の目的、利点および利用性が明らかになる。説明されおよび又は形象的に示されたすべての特徴が、それら自体で、あるいは任意の有意義な組合せにおいて、請求項およびその従属請求項と無関係に、本発明の対象を成している。
【００１８】
図１における無段調整可能な変速装置１は、無段変速機（バリエータ）としての巻掛け伝動変速機２と、これに後置された多段切換変速機４とから成っている。その多段切換変速機４は特に遊星歯車装置として形成されている。この無段変速装置４は、自動車の車輪ドライブシャフト１４、１５を駆動するために、平歯車段１２を介して、後置された車軸差動装置９に結合されている。
【００１９】
（図１において矢印で示されている）駆動動力は、入力軸５から無段変速機２を介してその出力軸６に伝達される。この無段変速機出力軸６は切換変速機４の入力軸７ともなっている。無段変速機２の入力軸５の正（＋）方向回転は、切換変速機４の入力軸７まで、正（＋）方向回転のままである。前進走行レンジにおいて、切換変速機４において回転方向の逆転が行われるので、切換変速機４の出力軸８は逆（−）方向に回転する。この逆（−）方向回転は、小歯車１０と大歯車１１とによって再び正（＋）方向回転に逆転され、車軸差動装置９の入力軸１３を介して、車軸差動装置９に導かれる。自動車の前進走行中、駆動動力は、車軸差動装置９から、左右の車輪ドライブシャフト１４、１５を介して、正（＋）方向回転で出る。
【００２０】
本発明の以下の異なった種々の実施例において、同一部品には同一符号が付されている。図２において、二重摩擦車式変速機３は、入力軸１６を介して、正（＋）方向に回転駆動される。両摩擦車装置１７、１８を介して無段変速が行われ、両摩擦車装置１７、１８間に配置された平歯車１９に回転が伝達され、この平歯車１９は逆（−）方向に回転する。その逆（−）方向回転は、平歯車２０付きの平歯車段２２を介して、正（＋）方向回転に逆転されて、無段変速機３の出力軸２１に伝達される。切換変速機４の入力軸７、それに後置された部品およびそれらの回転方向は、図１における実施例の説明に相当している。
【００２１】
車両無段変速装置１の上述した配置方式において、無段変速機２の入力軸５、切換変速機４の入力軸７並びに車輪ドライブシャフト１４、１５は、三軸構造で、互いに平行に配置されている。それと異なって、図３においては、標準構造で配置され、即ち、軸は、無段変速機２３の入力軸５から車軸差動装置９の入力軸１３まで、互いに同軸的に配置されている。図３において無段変速機２３は、単一摩擦車式変速機として形成されている。これによって、入力軸５の正（＋）方向回転は、出力軸６の逆（−）方向回転に逆転される。従って、切換変速機４の入力軸７も、同様に逆（−）方向回転に回転される。本発明に基づいて、前進走行レンジにおいて、回転方向は、切換変速機４の内部において、出力軸８の正（＋）方向回転に逆転される。この正（＋）方向回転は、車軸差動装置９の入力軸１３を介して、左右の車輪ドライブシャフト１４、１５に伝えられる。
【００２２】
図４において、切換変速機４は、例えば二段遊星歯車装置として形成されている。２つの前進走行レンジＶ１、Ｖ２並びに後進走行レンジＲを切り換えるために、４つのクラッチＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが設けられている（図５参照）。第１前進走行レンジＶ１において、クラッチＡ、Ｄが係合される。第１前進走行レンジＶ１から第２前進走行レンジＶ２に切り換えるために、クラッチＡの代わりにクラッチＢが係合され、クラッチＤは係合されたままにされる。後進走行レンジＲにおいて、クラッチＡ、Ｃが係合される。
【００２３】
図６において、駆動回転数ｎ_ａｎが一定している場合の車両無段変速装置の総変速比ｉ_ｇｅｓが横軸に記されている。縦軸には、無段変速機の変速比が記されている。総変速比ｉ_ｇｅｓは、３つの走行レンジに分割されている。その後進走行レンジの負の総変速比は、後進走行変速比２４で描かれている。前進走行レンジにおける正の総変速比は、第１前進走行レンジにおいては第１前進走行変速比２５で、第２前進走行レンジにおいては第２前進走行変速比２６で描かれている。これらの両変速比２５、２６は、オーバーラップ範囲２７において重なり合い、即ち「市街レンジ」と「郊外レンジ」が実現されるように、設計されている。
【００２４】
切換は、本発明に基づいて、並行負荷切換（グループ負荷切換）として行われ、その場合、多段切換変速機における変速段切換および無段変速機の変速比調整が、同時に行われる。これは、切換の際にトルクの落込みを生ずるが、総変速比ｉ_ｇｅｓは変化せず、即ちエンジン回転数は変化しない。これは、第１前進走行レンジ２５の切換点２８における総変速比ｉ_ｇｅｓが、切換後に形成された第２前進走行レンジの切換点２９における総変速比ｉ_ｇｅｓと同じである、ことによって明らかに分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 巻掛け伝動変速機とそれに後置された切換変速機とを備えた無段調整可能な車両変速装置の概略構成図。
【図２】 二重摩擦車式変速機とそれに後置された切換変速機とを備えた無段調整可能な車両変速装置の概略構成図。
【図３】 単一摩擦車式変速機とそれに後置された切換変速機と車軸差動装置とを備えた無段調整可能な車両変速装置の概略構成図。
【図４】 切換変速機が遊星歯車装置として形成された図１に相当した無段調整可能な車両変速装置の概略構成図。
【図５】 図４における遊星歯車装置の切換パターン図。
【図６】 総変速比に対する、３つの走行レンジにおける無段変速機の変速比を表した線図。
【符号の説明】
１ 車両無段変速装置
２ 無段変速機／巻掛け伝動変速機
３ 無段変速機／二重摩擦車式変速機
４ 多段切換変速機
５ 入力軸
６ 出力軸
７ 入力軸
８ 出力軸
９ 車軸差動装置
１０ 小歯車
１１ 大歯車
１２ 平歯車段
１３ 入力軸
１４ 車輪ドライブシャフト
１５ 車輪ドライブシャフト
１６ 入力軸
１７ 摩擦車装置
１８ 摩擦車装置
１９ 平歯車
２０ 平歯車
２１ 出力軸
２２ 平歯車段
２３ 無段変速機／単一摩擦車式変速機
２４ 後進走行変速比
２５ 第１前進走行変速比
２６ 第２前進走行変速比
２７ オーバーラップ範囲
２８ 切換点
２９ 切換点

Claims (12)

1. 無段変速調整するための無段変速機（２、３、２３）と、
   多段切換変速機（４）と、
   を備えた無段調整可能な車両変速装置（１）であって、
   前記無段変速機（２、３、２３）の出力軸が、前記多段切換変速機（４）の唯一の入力軸（７）を形成しており、
   前記多段切換変速機（４）は、入力軸（７）に加えて出力軸（８）を有しており、更に、少なくとも２つの前進走行段と、少なくとも１つの後進走行段と、を有しており、
   前記多段切換変速機（４）において、少なくとも２つの前進走行段によって、入力軸（７）と出力軸（８）との間で回転方向の逆転が行われるようになっており、少なくとも１つの後進走行段は、入力軸（７）と出力軸（８）との間で回転方向の逆転が行われないように、形成されている
   ことを特徴とする無段調整可能な車両変速装置。
2. 無段変速機として、円錐ディスク式巻掛け伝動変速機（２）または二重摩擦車式変速機（３）が設けられており、
   無段変速機の入力軸（５、１６）および出力軸（６、２１）が同じ回転方向を有し、多段切換変速機（４）に、回転方向を逆転するための装置が付属されている
   ことを特徴とする請求項１記載の無段調整可能な車両変速装置。
3. 無段変速機（２、３）の入出力軸（５、６、１６、２１）および多段切換変速機（４）の入出力軸（７、８）が、互いに平行に配置されている
   ことを特徴とする請求項２記載の無段調整可能な車両変速装置。
4. 無段変速機は、単一摩擦車式変速機（２３）として形成され、この無段変速機（２３）において入力軸（５）と出力軸（６）との間で回転方向の逆転が行われる
   ことを特徴とする請求項１記載の無段調整可能な車両変速装置。
5. 無段変速機（２３）の入出力軸（５、６）および多段切換変速機（４）の入出力軸（７、８）が、互いに同軸的に配置されている
   ことを特徴とする請求項４記載の無段調整可能な車両変速装置。
6. 切換変速機（４）の入力軸（７）および出力軸（８）が、互いに同軸的に、切換変速機（４）のハウジングの片側または両側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の無段調整可能な車両変速装置。
7. 多段切換変速機（４）が遊星歯車装置として形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の無段調整可能な車両変速装置。
8. 多段切換変速機の切換クラッチが、発進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ないし７のいずれか１つに記載の無段調整可能な車両変速装置。
9. 多段切換変速機（４）が負荷時切換可能に形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の無段調整可能な車両変速装置。
10. 後進段の変速比（ｉＲＷ）が１に等しくなく、３である
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の無段調整可能な車両変速装置。
11. ２つの前進走行レンジが切換可能で、これらがオーバーラップ範囲（２７）を有している
    ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の無段調整可能な車両変速装置。
12. 走行レンジの切換が、レンジ切換として実施され、多段切換変速機（４）における変速段切換および無段変速機（２、３、２３）の変速比調整が同時に行われる
    ことを特徴とする請求項１１記載の無段調整可能な車両変速装置。

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