JP5228046B2 - ダブルクラッチトランスミッション - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載のダブルクラッチトランスミッションに関する。

特許文献１から、既に、ダブルクラッチトランスミッションが公知となっている。このダブルクラッチトランスミッションは、６つの前進ギアを有する。互いに対して同軸に設けられている２つのカウンタシャフトが設けられている。さらに、一方のカウンタシャフトは中空シャフトとして形成されており、内部シャフトとして形成されている他方のカウンタシャフトに支持されている。中空シャフトには、固定ギアおよびフローティングギアが設けられている。

これに対して、特許文献２の図２の実施形態では、固定ギアのみを中空シャフトに同軸に設けるようになっている。特許文献３は、ダブルクラッチトランスミッションを示している。このダブルクラッチトランスミッションでは、２つの入力定数が固定ギアとして設計されている。

欧州特許出願公開第１０１３９６６Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１００３７３９８Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１９９１８７３２Ａ１号明細書

本発明の課題は、多数のギア段を有するコンパクトで安価なダブルクラッチトランスミッションを提供することである。

上記課題は、本発明によると、請求項１の特徴によって解決される。

本発明の利点によると、６つ以上の前進ギア（ギア段）が設けられている。特に、７つまたは８つの前進ギアを設けることができる。それにも関らず、本発明に係るダブルクラッチトランスミッションにおいては、必要な歯車面または歯車および切替要素の数が比較的少ない。したがって、本発明に係るダブルクラッチトランスミッションは、特に軸方向において小さく構成でき、さらに、軽量で安価である。したがって、本発明に係る歯車セット概念は、歯車対を複数のギア段において二重に使うことで、ギア数を高めながらも、そのために多数の歯車を必要としない。

特に好適な一構成において、トランスミッションケーシングにおいて、中間壁が設けられていてもよく、それによって、長尺のカウンタシャフトの側方への曲げを確実に防止する。

さらなる一構成において、カウンタシャフトは、直接ギア段において連結解除可能であり、それによって、漏れ損失（Planschverluste）を防ぐとともに直接ギア段におけるダブルクラッチトランスミッションが高い効率を有するようになる。

さらなる構成では、ダブルクラッチトランスミッションの特に好適なギアステップの段階が設けられている。

本発明のさらなる利点は、他の請求項、明細書および図面から明らかになる。

７つまたは８つの前進ギアおよび２つの後退ギアを備えるダブルクラッチトランスミッションの歯車セットを概略的に示す図であり、同図において、ダブルクラッチトランスミッションは４つのガイドスリーブおよび２つのクラッチを有する。 特に短いパイロット軸受および中間壁を有する図１に係るダブルクラッチトランスミッションの一実施形態を示す図である。 長い止まり穴を有するパイロット軸受を備えた図１に係るダブルクラッチトランスミッションの一実施形態を示す図である。 図１〜図３に係るトランスミッションに関して、第１の実質的に累進的な度合いのギアステップを示した図である。 図１〜図３に係るトランスミッションに関して、第２の実質的に累進的な度合いのギアステップを示した図である。 図１ないし図３に係るトランスミッションに関して、非常に幾何学的な度合いのギアステップを示した図である。 図１ないし図３に係るトランスミッションに関して、第３の実質的に累進的な度合いのギアステップを示した図である。 図１に示したダブルクラッチトランスミッションの動力伝達を個々のギアに関して示した図である。 図１ないし図３に係るダブルクラッチトランスミッションのガイドスリーブおよび２つのクラッチの相関位置を示した表である。 アップシフト工程について最も前方のガイドスリーブ用に最適化されている切り替え状態を示した図９と同様の図である。

以下、本発明を複数の実施例に基づいて説明する

図１に示されているダブルクラッチトランスミッション１００は、７つまたは８つの前進ギア（前進ギア段）Ｖ１ないしＶ８ならびに２つの後退ギア（後退ギア段）Ｒ１、Ｒ２を有する。すべての前進ギアＶ１ないしＶ８は、順次連続的にパワーシフト可能である。同様に、２つの後退ギアＲ１、Ｒ２は、互いに対してパワーシフト可能である。それぞれ１つのガイドスリーブＳ１ないしＳ４を備える４つの切替要素が設けられている。ここで、メインシャフト２０を有する入力シャフトが、第１の部分トランスミッション２２および第２の部分トランスミッション２４によって接続されている。これらギアは、動力伝達のために互いに平行に設けられている。

部分トランスミッション２２、２４は、
− それぞれ摩擦結合するパワーシフトクラッチＫ１、Ｋ２と、
− それぞれ１つの中間シャフト１２、１４
を有する。第１の中間シャフト１４は、第２の中間シャフト１２に対して同心状に配置されている。２つの中間シャフト１２、１４は、入力シャフト１０に対して同軸上に設けられており、かつ、それぞれパワーシフトクラッチＫ１、Ｋ２によって入力シャフト１０に操作に応じて接続することができる。第１の部分トランスミッション２２に対応して設けられている第２の中間シャフト１２は、一方ではメインシャフト２０に係脱可能なガイドスリーブＳ１によって直接第５前進ギアＶ５を構成するために操作に応じて接続可能であり、また、他方では、このガイドスリーブＳ１によって、第２の入力定数Ｅ２のフローティングギア４１およびこれに噛合する固定ギア５１を介して、メインシャフト２０に対して平行な中空シャフトとして構成されているカウンタシャフトと機能に応じて接続可能である。中空シャフト１８は、これによって、第１の部分トランスミッション２２に対して対応して設けられるとともに、第１の歯車対Ｚ１によって、最大の前進ギアＶ７または２つの最大の前進ギアＶ７、Ｖ８を構成するために、メインシャフト２０と動力伝達状態になることができる。歯車対Ｚ１は、ここでは、メインシャフト２０上に同軸状に設けられているフローティングギア１および同軸状に共回転するように中空シャフト１８上に設けられている固定ギア２を有する。第７または第８の前進ギアＶ７またはＶ８は、それぞれ、フローティングギア１の後方に設けられている第２のガイドスリーブＳ２を前方に移動させ、それによって共回転するような接続をフローティングギア１およびメインシャフト２０の間に生成することによって形成される。第２の入力定数Ｅ２の前に、第１の入力定数Ｅ１が設けられる。これは、中空の中間シャフト１４に対して同軸状に共回転するように設けられている入力固定ギア５０および内部シャフト１９に対して同軸状に共回転するように設けられている固定ギア５２を有する。どの入力定数Ｅ１またはＥ２によって駆動モーメントが歯車対Ｚ１に伝達されるかによって、第７または第８の前進ギアＶ７またはＶ８が作動される。

第１の歯車対Ｚ１の後方で、第２の歯車対Ｚ２が設けられている。これは、メインシャフト２０上に同軸状に設けられているフローティングギア３および中空シャフト１８上に同軸状に共回転するように設けられている固定ギア４を有する。２つのフローティングギア１、３の間で第２のガイドスリーブＳ２が後方に移動される場合、共回転するような接続がメインシャフト２０およびフローティングギア３の間に生成される。

中空シャフト１８の内部で、内部シャフト１９として形成されているさらなるカウンタシャフトが設けられている。この内部シャフト１９は、前方端部において、入力定数Ｅ１の固定ギア５２を有する。この固定ギア５２を有する内部シャフト１９は、中空シャフト１８から前方に突出する。この範囲は、前方から後方に互いに連続する順番で第３のガイドスリーブ、フローティングギア５、固定ギア６および固定ギア７を保持する。第３のガイドスリーブＳ３によって、選択的に、中空シャフト１８またはフローティングギア５が、内部シャフト１９に連結可能である。ここで、フローティングギア５は、同軸状に共回転するようにメインシャフト２０上に設けられている固定ギア８に噛合する。フローティングギア５およびこれと噛合する固定ギア８には、これによって、第３の歯車面Ｚ３が対応して設けられる。この第３の歯車面Ｚ３は、第６の前進ギアＶ６に対応して設けられている。

第３の歯車対Ｚ３の後方に、第４の歯車対Ｚ４が設けられている。この歯車対を介して、第１および第２の前進ギアＶ１、Ｖ２が延在する。この第４の歯車対Ｚ４とその背後にある第５の歯車対Ｚ５との間に、メインシャフト２０に対して同軸状に第４のガイドスリーブＳ４が設けられている。このガイドスリーブＳ４が前方に移動されると、それは、第４の歯車対Ｚ４のフローティングギア３０とメインシャフト２０との間の共回転するような接続を形成する。これに対して、ガイドスリーブＳ４が後方に移動されると、それは、歯車チェーンＺＫのフローティングギア３１とメインシャフト２０との間の共回転するような接続を形成する。歯車チェーンＺＫは、ここで、フローティングギア３１と最も後方の固定ギア７のほかに、さらに中間歯車３２を有する。これは、一方ではフローティングギア３１と、他方では最も後方の固定ギア７と噛合する。簡単に概観するために、この中間歯車３２は、図面では閉止状態で描かれている。したがって、どの入力定数によって回転モーメントが歯車チェーンＺＫに供給されるかによって、第１の後退ギアＲ１または第２の後退ギアＲ２が作動される。

これによって、２つの歯車対Ｚ２およびＺ４がそれぞれ、メインシャフト２０上のフローティングギア３、３０によってそれぞれ２つの異なる前進ギアＶ１ないしＶ４を実現するために使用される。歯車対Ｚ１は、前進ギアＶ７のみに関しても、また代替的に２つの前進ギアＶ７およびＶ８に関しても使用することができる。この二通りまたは三通りの使用によって、ダブルクラッチトランスミッションは、軸方向において、公知のトランスミッションよりも短くなっている。

内部シャフト１８は、比較的長尺である。回転モーメントの強い駆動モータにダブルクラッチトランスミッションが接続される場合、または、歯車サイズが、高い回転モーメントが伝達されるように設計されている場合、内部シャフト１９の側方曲げがこれによって確実に排除され、図２によると追加的に担持するための中間壁４０が使用される。この中間壁４０は、メインシャフトをギア入力側の端部の領域において支持するように設けられている。図面には示していない構成において、内部シャフトに対して同軸状に設けられるとともにこの内部シャフトに担持されている中空シャフト１８も同様に、この中間壁４１を介して追加的に支持することができる。

図２に係る実施形態において、メインシャフト２０は、いわゆるパイロット軸受の状態で、内部中間シャフト１２の止まり穴４２ａ内に支持されている。図面には示していない特に有利な実施形態では、止まり穴が、第２の入力定数Ｅ２の入力フローティングギアの軸方向の構造空間まで達している。

図３によると、止まり穴４２ｂは、それどころか内部中間シャフト１２よりも深く伸びていてもよい。このようにして、パイロット軸受は、外部中間シャフト１４の軸受に比較的近くなっており、それによって、内部中間シャフト１２の自由な支持長が短くなるようになっている。したがって、図２に係る中間壁４０を省略することができる。パイロット軸受は、好適には、ころがり軸受として実施されている。説明した実施形態では径方向の構造空間がとても小さいので、Ｅ２が内部中間シャフト１２に対して好適にはすべり軸受として実施されている。

歯車対Ｚ２、Ｚ４および場合によってはＺ１の二通りまたは三通りの使用によって、ギアステップが完全に自由に選択可能というわけではない。ギアステップφに関しては以下の制限がある：
基本条件ａ）：φ_{Ｖ１／Ｖ２}＝φ_{Ｖ３／Ｖ４}
基本条件ｂ）：φ_{Ｖ１／Ｖ２}＝φ_{Ｖ７／Ｖ８}

基本条件ｂ）によって、８つの前進ギアを有するダブルクラッチトランスミッションの累進的な変速が不可能になる。ここでは、特に、幾何学的またはほぼ幾何学的な前進ギアの変速が選択され得る。理想的な幾何学的な変速において、すべてのギアステップが同一である。実際のギア変換の際には、たとえば、ギアステップφ_{Ｖ２／Ｖ３}は、その他のギアステップよりも大きくなるように選択され得る。

ダブルクラッチトランスミッションのＰｋｗに典型的な設計のために、７つの前進ギアＶ１ないしＶ７のみの使用が提案される。この場合、ほぼ累進的な変速がまだ可能である。その際、基本条件ａ）は理論上の理想の唯一の逸脱となる。
φ_{Ｖ１／Ｖ２}＝φ_{Ｖ３／Ｖ４}で φ_{Ｖ１／Ｖ２}＜φ_{Ｖ２／Ｖ３}＞φ_{Ｖ３／Ｖ４}
の設計の場合、前進ギアＶ２およびＶ７間で理想的な累進的変速が可能である。ギアステップφ_１／２のみが、図４によるとこれとは相違する。したがって、図４は、第１のほぼ累進的なギアステップを示している。ここでは、８つの前進ギアＶ８が一緒に示されているが、これは多くのギア設計において未使用のままである。

図５は、第２のほぼ累進的なギアステップを示している。ここでもやはり第８の前進ギアＶ８が一緒に示されているが、これは多くのギア設計において未使用のままである。ギア設計は、ギアステップをφとすると、
φ_{Ｖ１／Ｖ２}＝φ_{Ｖ２／Ｖ３}＝φ_{Ｖ３／Ｖ４}
このギア設計で、理想的な累進的変速が達成される。ギアステップφ２／３は、ここでは、最初の３つのギアステップが少なくともほぼなくなるか、理想的にはすべてなくなるように選択され得る。

ギア変速に関する前述した２つの代替案において、第８の前進ギアが多くの場合において実際には使用されないままであり得る。その理由は、ギアステップφ_{Ｖ７／Ｖ８}が特にギアステップφ_{Ｖ６／Ｖ７}およびφ_{Ｖ５／ｖ６}と比較してあまりに大きすぎるからである。代替的に、ダブルクラッチトランスミッションは、図６に係る幾何学的なギア変速を有して構成され得る。この場合には、すべてのギアステップがほぼ同じ大きさであり、それによって、ギアステップφ_{Ｖ７／Ｖ８}があまりに不快に目立つことがなくなる。

図６は、厳密に幾何学的なギア変速の際のギアステップを示している。

ダブルクラッチトランスミッションの全変速比の急激な変化を少し拡張するために、純粋に幾何学的な変速から外れて、１つまたは複数のギアステップが、その他のギアステップよりも大きく選択され得る。

図７は、ギアステップφ_{Ｖ２／Ｖ３}がやや大きい設計を示している。したがって、図７は、第３のほぼ幾何学的なギア変速の際のギアステップを示している。

第５の前進ギアＶ５は、ギア比ｉ＝１の直接連続駆動として構成されているので、これは、直接ギアと呼ばれる。この直接ギアにおいて、ガイドスリーブＳ２、Ｓ３およびＳ４がそれぞれ自身の中立位置になり第１のクラッチＫ１が開放されたままになることによって、２つのカウンタシャフトが共回転するように連結解除され得る。これによって、漏れ損失および排気損失（Plansch- und Ventilationsverluste）がダブルクラッチトランスミッション内において少なく保持され得る。

図８は、この個々のギアに関して、図１にも示されているダブルクラッチトランスミッションの動力伝達を示している。個々のギアにおける動力伝達、すなわち、前進ギアＶ１ないしＶ３および２つの後退ギアＲ１およびＲ２における動力伝達は、この場合、ダブルクラッチトランスミッションの下部において線で示されている。図９は、図においてガイドスリーブＳ１ないしＳ４および２つのクラッチＫ１、Ｋ２の対応する位置を示す。したがって、図９には、それぞれのギアの実現のためのシフト動作が示されている。ここでは、ガイドスリーブＳ１ないしＳ４が、前方の位置ｖ、後方の位置ｈおよび中央の中立位置Ｎにある。

シフト動作は、図９とは異なって、ガイドスリーブＳ１ないしＳ４において必要な調節位置の数が図９よりも削減されるように設計されてもよい。この場合、それぞれ異なるシフト方針が生じる。それは、次のギアチェンジがシフトアップ工程かシフトダウン工程なのかによる。図１０に係る表では、たとえば、シフト表が挙げられている。この表では、ガイドスリーブＳ１の調節運動の数がそれぞれ次のシフトアップ工程に関して削減されている。同様に、図面には示されていないシフト方法を使用することができる。このシフト方法は、追加でその他のガイドスリーブＳ２ないしＳ４の調節運動を削減する。同様に、ここでは図面に示していない方法を採用することもできる。この方針は、後退ギアに関する調節運動の数を削減する。

上述の実施形態では、例示的な構成のみを記載した。異なる実施形態の特徴を組み合わせることが可能である。さらなる特徴、特に本発明に属する装置部分の記載していない特徴を、図面の本装置の部分の幾何学的形状から理解することができる。

Claims (13)

1. 少なくとも７つの互いにシフト可能な前進ギア（Ｖ１〜Ｖ８）と２つの互いにシフト可能な後退ギア（Ｒ１、Ｒ２）を備えるダブルクラッチトランスミッション（１００）であって、
   第１のクラッチ（Ｋ１）が中空中間シャフト（１４）に接続され、第２のクラッチ（Ｋ２）が該中空中間シャフト（１４）の内部に設けられた中間シャフト（１２）に接続され、該中間シャフト（１２）は、ガイドスリーブ（Ｓ１）の第１の終端位置において入力フローティングギア（４１）と、第２の終端位置において同軸のメインシャフト（２０）とに選択的に連結可能とされており、該メインシャフトに２つのフローティングギア（３、３０）が同軸状に配置されており、これらのフローティングギアはそれぞれ互いに異なるカウンタシャフト（１８；１９）の固定ギア（４；６）に噛合し、これらが４つの異なる前進ギア（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を構成することを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
2. 請求項１に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
   それぞれ異なる２つの前進ギア（Ｖ７、Ｖ８）を構成するためにさらなる歯車対（Ｚ１）が、前記メインシャフトと、前記メインシャフトに対して平行な中空シャフトとして構成されているカウンタシャフト（１８）との間に設けられていることを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
3. 請求項１又は２に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
   中間シャフト（１４）に対して同軸状にかつ共回転するように、入力固定ギア（５０）が設けられており、該入力固定ギアが、一方のカウンタシャフト（１９）の出力固定ギア（５２）とともに入力定数（Ｅ１）を形成し、これに対して、内部の中間シャフト（１２）に対して同軸状に、入力フローティングギア（４１）が設けられており、該入力フローティングギアは、他方のカウンタシャフト（１８）の第２の出力固定ギア（５１）とともに第２の入力定数（Ｅ２）を形成することを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
4. 請求項３に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
   後退ギア（Ｒ１、Ｒ２）に関して、メインシャフト（２０）と同軸に、入力フローティングギア（３１）が設けられており、該入力フローティングギアは中間ギア（３２）と噛合し、該中間ギアは、２つのカウンタシャフト（１８；１９）のうちの一方に対して同軸に設けられている固定ギア（７）と噛合し、これらによって形成される歯車チェーン（ＺＫ）が、異なる２つの後退ギア（Ｒ１、Ｒ２）を実現するため、第１の入力定数（Ｅ１）とも、第２の入力定数（Ｅ２）とも組み合わせ可能であることを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
5. 請求項３に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
   第２の入力定数（Ｅ２）の入力フローティングギア（４１）が、中間シャフト（１２）上にすべり軸受支持されていることを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
6. 請求項３に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
   内部の中間シャフト（１２）が、メインシャフト（２０）に対してパイロット軸受によってころがり軸受支持されていることを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
7. 請求項６に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
   パイロット軸受が、第２の入力定数（Ｅ２）の入力フローティングギア（４１）の軸領域に設けられていることを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
8. 請求項６に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
   パイロット軸受が、第２の入力定数（Ｅ２）の入力フローティングギア（４１）と第１の入力定数（Ｅ１）の入力固定ギア（５０）との間の軸方向領域に延在していることを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
9. 請求項６に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
   パイロット軸受が、第１の入力定数（Ｅ１）の入力固定ギア（５０）の軸方向領域まで延在していることを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
    ダブルクラッチトランスミッション（１００）は、第２の前進ギア（Ｖ２）から第７の前進ギア（Ｖ７）まで、累進的に変速され、第１の前進ギア（Ｖ１）から第２の前進ギア（Ｖ２）のギアシフト（φ_{Ｖ１／Ｖ２}）は、第３の前進ギア（Ｖ３）から第４の前進ギア（Ｖ４）のギアステップ（φ_{Ｖ３／Ｖ４}）と同じであることを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
    ダブルクラッチトランスミッション（１）は、第３の前進ギア（Ｖ３）から第７の前進ギア（Ｖ７）まで、累進的に変速し、その他のギアステップ（φ_{Ｖ１／Ｖ２}、φ_{Ｖ２／Ｖ３}、φ_{Ｖ３／Ｖ４}）は等しいことを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
12. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
    すべてのギアステップ（φ_{Ｖ１／Ｖ２}〜φ_{Ｖ６／Ｖ７}、φ_{Ｖ１／Ｖ２}〜φ_{Ｖ７／Ｖ８}）は、幾何学的に変速することを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。
13. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のダブルクラッチトランスミッションにおいて、
    第２の前進ギア（Ｖ２）から第３の前進ギア（Ｖ３）までのギアシフト（φ_{Ｖ２／Ｖ３}）は、等しく設定されたその他のギアステップ（φ_{Ｖ１／Ｖ２}、φ_{Ｖ３／Ｖ４}、φ_{Ｖ４／Ｖ５}、φ_{Ｖ５／Ｖ６}、φ_{Ｖ６／Ｖ７}、φ_{Ｖ７／Ｖ８}）よりも大きいことを特徴とする、ダブルクラッチトランスミッション。