JP2003504575A - 自動変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車用、特に前輪駆動車用６段ギヤ付き自動変速機。本発明による自動変速機は、メインギヤトレイン（２）と、フロントマウントギヤトレイン（１）と、５つの湿式作動クラッチまたはブレーキ（Ａ乃至Ｅ）と、を備えている。それは、ねじり振動ダンパーを介して、内燃機関の出力軸に接続されている。メインギヤトレイン（２）からドライブライン方向の上流に位置しているフロントマウントギヤトレイン（２）は、物理的にメインギヤトレイン（２）の背後に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、主たる請求権の上位概念に従う自動変速機（自動トランスミッショ
ン）に関する。

【０００２】 多段自動変速機は、以前から知られている。これは、一般に、クラッチ乃至ブ
レーキを使って切り換えられると共にハイドロダイナミックトルクコンバーター
を介して自動車、特に内燃機関、の駆動部と結合されている複数の遊星歯車列で
構成されている。

【０００３】 以前の多段自動変速機は、３段変速機として開発され、１つのダブル（二重）
遊星歯車列と４つまたは５つのクラッチを備えていた。さらにより複雑な４段変
速機も製造された。これは、この古典的３段変速機を基に設計され、これに２つ
の変速比を有する１つのシングル遊星歯車列と２つのクラッチ乃至ブレーキが追
加されている。これによって、その配置は、全部で、１つのダブル遊星歯車列と
、１つのシングル遊星歯車列と、６つまたは７つのクラッチ乃至ブレーキならび
にトルクコンバーターと、ロックアップクラッチとを備えていた。

【０００４】 またこの間に、５段および６段変速機も開発された。これは、２つの変速比を
有するさらに１つの遊星歯車列と、２つのクラッチ乃至ブレーキを備えている。
これにより、ロックアップクラッチ付きトルクコンバーターに加えて、全部で、
１つのダブル遊星歯車列と、１つのシングル遊星歯車列と、７つまたは８つのク
ラッチ乃至ブレーキとを備えた多段自動変速機となる。これは、同様に、かなり
のスペースを必要としていた。

【０００５】 多板構造の湿式作動クラッチ乃至ブレーキを有する多段自動変速機は、出願者
のＤＥ４４１５６６４に記述されている。その場合、各クラッチ乃至ブレーキは
、アウターディスク（アウタープレート）の付いた第一シリンダーと、インナー
ディスク（インナープレート）の付いた第二シリンダーと、ピストンと、リセッ
トエレメントと、で構成され、その際、両シリンダーには、ディスク領域で軸方
向に走る溝が設けられており、その結果、ディスクはピストンによって軸方向に
移動することができる。シリンダーとディスクとの間のトルク伝達は、噛合い式
に行われ、この場合、クラッチは、ピストンがディスクをリミットストッパーに
対し押すことによって、締結する。ピストンの位置を変えるための力は、変速機
内に含まれるオイルによってもたらされる。クラッチは、オイルの力の作用がな
くなることによって、開放される。リセットエレメントにより、ピストンはその
原位置に戻される。これによって、インナーおよびアウターディスクの摩擦かみ
合い結合は解消される。

【０００６】 本発明の課題は、コンパクトなデザインを有し、前輪駆動の横置きエンジン搭
載車に困難なく配置できる、少なくとも６段変速でより大きな広がりを有する自
動変速機を創造することである。

【０００７】 冒頭で詳述された種類の自動変速機を基に、本課題の解決は、特許請求の範囲
の請求項１に記された特徴によってなされる。有利な形態は下位請求項に記述さ
れている。

【０００８】 本発明によれば、基本変速機のクラッチの一つは、当該自動車の発進クラッチ
でもあり、また、ギヤアッセンブリー（ホイールセット：Radsatz ）の複数の歯
車の対応する選択及び締結によって、第１速ギヤと後退ギヤのためのシフトクラ
ッチでもある、というように考慮されている。

【０００９】 基本変速機のクラッチを湿式発進クラッチとして使用することにより、これま
で一般的であった独立した発進要素、例えばハイドロダイナミックトルクコンバ
ーター、の省略が可能になった。この場合、この発進クラッチが変速機内の複数
の機能を受け持つ。すなわち、ギヤチェンジの際のシフト・クラッチとしての第
一の役割に加え、発進機能も担う。

【００１０】 一つの同一の発進クラッチで、第１速ギヤにも後退ギヤにも摩擦結合が確立さ
れ得るような、ギヤアッセンブリーの対応する選択は、この発進クラッチだけが
前進方向にも後進方向にも発進が可能になるように熱的かつ制御技術的に開発さ
れればよい、という利点を提供する。

【００１１】 本発明に従う発進クラッチの熱的かつ制御技術的開発は、当該クラッチが発進
時の熱負荷に問題なく耐え、敏感に反応する発進を可能にするように、選択しな
ればならない。このことは、例えばハイドロダイナミックトルクコンバーターが
発進機能を担っている従来の多段自動変速機の場合よりも少ない費用にもかかわ
らず、発進時に高い走行快適性を保証する。第１速へのエンジンブレーキシフト
（Ausrollschaltungen）は、クラッチトルクの繊細な伝達を要求する。

【００１２】 これに加え、本発明に従った発進クラッチの特に有利な構成として、二つのピ
ストンを有するクラッチが、第二ピストンが加圧の際に発進クラッチの摩擦ディ
スクの一部のみを圧縮し、こうしてトルクに対する圧力の割合を増大させるとい
うように構成される、ということが提案される。このために、二つのピストンは
、同時にまたは相互に独立して加圧され得る。

【００１３】 ブレーキとしての当該発進クラッチの有利な構成および配置は、例えばＤＥ−
Ａ−１９６２５３５５に記述されているように、冷却油の簡単な供給を可能にす
る。というのは、このオイルガイドは、しかるべき高価なシールを有する回転構
成部品、例えば矩形リング、を通過することなく走っているからである。

【００１４】 大量の冷却油量は、発進の間だけ必要とされるので、供給される冷却油量は、
有利なように、制御される。それも、実際の発熱と同時に制御される。これは発
進クラッチのトルクと回転数差の電子的評価によって算出されるので、オイル供
給は必要に応じて決められ得て、これがギヤの磨耗損失の最小化につながる。特
に、発進クラッチの摺動段階以外では、後者の冷却は最少からゼロでさえあり得
る。これにより節約される冷却油は、その他のクラッチ用およびギヤアッセンブ
リーの冷却用に使用され得る。

【００１５】 以下では、本発明が図１による図面および図２によるクラッチ・ロジックを用
いて詳述される。その中には、有利な実施例が示されている。

【００１６】 図１は、本発明に従って作成された６速自動変速機の断面図である。

【００１７】 図２は、図１に示された自動変速機のクラッチロジックの表である。

【００１８】 図１は、本発明による６段ギヤを有する自動変速機の横断面を示しており、そ
こでは、入力軸は７で示されている。当該軸は、ねじり振動ダンパーを介して、
図示されていない内燃機関のクランクシャフトと繋がっている。内燃機関と空間
的に背けられる基本変速機の側には、フロントマウントギヤアッセンブリー（Vo
rschaltradsatz）１が設けられている。これは、パワーの流れる方向において、
メインギヤアッセンブリー（Hauptradsatz）２の前に配置されており、補足ギヤ
比を意味し、基本変速機内に配置され任意に形成されたメインギヤアッセンブリ
ー２とともに、一般の４速自動変速機に対しより高度な全体的広がりと優れたギ
ヤ広がり（ギヤ・レシオ）を達成している。一定のギヤレシオの設計に応じ、走
行性能または燃費の点で明らかな利点が生じる。

【００１９】 フロントマウントギヤアッセンブリー１は、シングルプラネタリ（遊星）ギヤ
アッセンブリーとして構成されている。この場合、入力軸７は、フロントマウン
トギヤアッセンブリー１の駆動軸２１と結合されており、当該実施例ではその内
部ギヤを駆動している。フロントマウントギヤアッセンブリーのサンギヤは、ハ
ウジングに固定されている。フロントマウントギヤアッセンブリー１の出力軸は
、１５で示されており、この軸を介して、パワーの流れがメインギヤアッセンブ
リー２に伝達される。原理的に、当該実施の形態のフロントマウントギヤアッセ
ンブリー１に対する別のプラネタリギヤアッセンブリーコンセプトも作成可能で
あるが、その場合、対応する他の軸結合を伴う。

【００２０】 メインギヤアッセンブリー２は、本発明による本実施の形態では、ラビニョ（
Ravigneaux）セットとして構成されており、３本の駆動軸１６、１７、１８が付
いている。第１駆動軸１６はクラッチＡと結合されている。第２駆動軸１７はク
ラッチＢと結合されている。第３駆動軸１８はクラッチＥと、そして入力軸７と
、結合されている。メインギヤアッセンブリー２の支持軸は、１９で示されてお
り、この軸は、ブレーキＤとも、また第３駆動軸１８とも、結合されている。最
後に、メインギヤアッセンブリー２の第２支持軸は２２で示されており、この軸
は、ブレーキＣとも、また第２駆動軸１７とも結合されている。

【００２１】 ギヤの段階に応じて、パワーの流れは、入力軸７から、シフトロジックに従い
加圧されるギヤアッセンブリーコンビネーション１、２上のクラッチ乃至ブレー
キを介し、メインギヤアッセンブリー２の作動軸２０に誘導される。

【００２２】 原理的に、メインギヤアッセンブリー２は、他の任意の構成でも作成され得る
が、その場合、それに応じての、フロントマウントギヤアッセンブリーの出力、
トランスミッション出力そしてクラッチ乃至ブレーキ、への他の結合を伴う。

【００２３】 トータルギヤレシオは、フロントマウントギヤアッセンブリー１と、メインギ
ヤアッセンブリー２と、一定の変速段階とのパラメータから明らかになる。この
一定の変速段階は、メインギヤアッセンブリー２の出力軸２０と固定結合された
平歯車１２と、短い側軸８と結合されている平歯車１３と、短い側軸８の平歯車
の噛合いと、ディファレンシャル（差動装置）９と結合されている平歯車２３と
、で構成されている。

【００２４】 一定のギヤ変速段階の特に有利な形態として、本発明に従って提案されるのは
、平歯車１２、１３、８および２３を、トランスミッションの縦方向において、
直径の大きい平歯車２３がトランスミッションの縦方向においてディファレンシ
ャル９の駆動エンジン側にあるように配置する、すなわち、ディファレンシャル
の中央が、トランスミッションの縦方向において、駆動エンジンに関して、平歯
車２３の噛合いの背後に位置する、というように配置することである。この方法
で、特に、通常アクスル（軸）サスペンションおよびユニット（アッセンブリ）
サスペンションのシャーシーサブフレームが走っている車両のディファレンシャ
ル領域において、非常にコンパクトなトランスミッション形態と、小さい全体サ
イズが生じる。

【００２５】 さらに図１では、３でオイルポンプ、例えばインナーギヤポンプ、が表示され
ている。これは、駆動エンジンと、平歯車１２の平歯車ベアリング４との間の領
域に配置されており、直接駆動軸７によって駆動される。平歯車ベアリング４を
収容するベアリングプレート１４は、ポンプ３を収容している中間プレート５に
直に接続している。ポンプ３および平歯車１２のベアリングのこの種の構造上の
配置は、平歯車ベアリング４のベアリングプレート１４を、中間プレート５の迷
路のような通常のオイルガイドと共に、ポンプ領域のオイルチャネルガイドの中
に取り入れることによって、最適なスペース利用を可能にする。

【００２６】 もう一つの実施の形態では、ポンプ３を詳細には示されていないハウジング部
分に直接収容すること、及び、ポンプに近いオイルガイドチャンネルをトランス
ミッションハウジング内でベアリングプレート１４内のオイルガイドチャンネル
との関連で統合することが考慮され得る。

【００２７】 さらに、６Ｂでセカンダリーフライホイールマスが示されており、これは、描
写されていない駆動エンジン、主として内燃機関、と駆動軸７との間で、プライ
マリーフライホイールマス６Ａの直近に設けられており、これとスプリング／ダ
ンパーエレメント１０を介して結合されている。この構成部品６Ａ、６Ｂおよび
１０の組み合わせは、内燃機関からトランスミッションへのトルク伝達の際のね
じり振動を隔絶するためのデュアルマスフライホイールとして一つの機能的ユニ
ットを形成する。ねじり振動減衰（緩和）の他のシステム、例えばハイドロリッ
クトーションダンパーは、同じような方法で設計上統合（内蔵）可能である。

【００２８】 本発明により提案される、ねじり振動ダンパー、オイルポンプおよび平歯車の
ベアリング配置構成などの構成部品の配置は、サイズ最適な型（構成）を可能に
する。メインギヤ・アッセンブリー２よりも大きな直径の上に配置され、トラン
スミッションの縦方向において短い側軸８の直後に接続している、トランスミッ
ションに統合（内蔵）された発進ブレーキＤとの関連で、スペースを最適に利用
する非常にコンパクトなトランスミッションのデザインが生まれ、その結果、横
置きが、取付けスペースの点で問題がある車両にとっても、考慮の対象となる。
対応する平歯車の軸の重ね合わせによって、狭い軸の間隔が可能になり、それに
よって、それと関連する騒音上の利点や、より少ないコストや、より軽い重量を
合わせ持つ小さな平歯車も可能になる。平歯車１２、１３、８および２３を有す
る一定の変速段階は、トランスミッション内の駆動側とエンジンの近くに配置さ
れており、トランスミッションの構成部品とエンジンとによって囲まれており、
その結果、騒音の発散を最低限に抑えることができる。

【００２９】 さらに図１からわかるように、フロントマウントギヤアッセンブリー１は、エ
ンジン／トランスミッションユニットを横置きにした場合の車両サイドメンバー
の取付けスペースの問題領域において、より小さいトランスミッションハウジン
グ径を可能にしている。

【００３０】 図２は、図１に示されたトランスミッションのクラッチロジックを示している
。

【００３１】 ここでは、ＡからＥまで、本発明に従って実施された６速変速機に必要な５つ
のクラッチ乃至ブレーキが示されている。この場合、ブレーキＤは、多数の機能
を実行する湿式発進エレメントとして設けられている。１速から２速へのギヤチ
ェンジの間、シフトエレメントとしての役割の他に、ブレーキＤは、１速ギヤお
よび後退ギヤへの摩擦接続を確立し、発進の役割を担う。そのために、フロント
マウントギヤアッセンブリー１と、メインギヤ・アッセンブリー２と、で構成さ
れるギヤ・アッセンブリーシステムの歯車は、一つのおよび同一シフトエレメン
トつまり発進ブレーキＤを使って、摩擦接続が１速ギヤに対しても後退ギヤに対
しても確立され得るように、選択される。このことは、この発進ブレーキＤだけ
が、熱的および制御技術的に、前進方向への発進も後進方向への発進も可能であ
るように開発されることを意味する。

【００３２】 発進ブレーキＤの熱的および制御技術的開発は、当該発進ブレーキが運転手の
意思に従った発進の際に高い熱的負荷に耐え、同時に、敏感な発進を可能にする
ように、選択しなければならない。これは、一方で、発進時の高い走行快適性を
保証し、他方で、独立した発進エレメント付きの、例えばハイドロダイナミック
コンバーター付きの従来の多段自動変速機と比べ低コスト構造を可能にする。

【００３３】 この発進エレメントの構造上のデザインにとって、この「ブレーキ」の形状は
有利である。というのは、ここでは、回転する構成部品を通るオイルガイドがな
く、そしてそれに関連する高価なシール部品もない、冷却油の単純な供給が可能
だからである。

【００３４】 冷却に必要な冷却量は制御される。というのは、大量の冷却量は発進の間に限
り必要だからである。必要に応じた冷却油量の制御は、実際の発熱に基づいて行
われる。その場合、この発熱は、発進ブレーキＤのトルクと回転数差の実際の信
号値を電子的に評価することによって、電子ギヤ制御により適時に算出される。
これは、オイルの供給が少量に指定され得て、ギヤの摩擦損失が最低化され得る
、ことを意味する。前進ギヤに入れると、第１速でトルクを導くクラッチＡが締
結され、発進ブレーキＤは接せられる。その時、後者の冷却は最低からゼロにさ
えなり得る。というのは、この状態では、ゼロかまたは非常に僅かなトルクしか
伝達されないからである。同じことは、後退ギヤに入れた場合にも当てはまる。
ここではクラッチＢが切り換えられ、発進ブレーキＤが接せられる。次に続く摩
擦段階の間に、ようやく冷却油の流量が増大する。

【００３５】 本発明によって提案されているように、その時間中に、トルクや摺動回転を通
じ電子ギヤ制御装置によって算出される限界温度に達した場合、エンジンの負荷
を下方制御しなければならない、しかも発進ブレーキＤが熱的に問題なく耐え得
る値にまで下方制御しなければならない、というメッセージがケーブルやデータ
バスを介してエンジンコントロールユニット（電子装置）に伝達されるとき、発
進ブレーキＤの過熱はなくなる。これは時間的な段階で起こり得るが、その時、
限界温度が維持される場合、エンジン負荷はエンジン制御により、無段階または
段階的に時間関数として軽減される。

【００３６】 冷却油の発進ブレーキＤへの供給は、トランスミッションハウジングの単純設
計のデザインによって可能である。この方法で、チャンネルガイドが容易になり
、特にシフトエレメントの制御可能性が向上する。

【００３７】 本発明による自動変速機の有利なさらなる開発は、いわゆるヒル・ホールダー
機能を可能にする。これはすなわち、出願人のＤＥ−Ａ−１９６２５３５５に記
述されているように、上り坂で停止した際、車両が下がらないようにする機能で
ある。このために、出力トルクは、二つのブレーキＤおよびＣの同時締結によっ
て、トランスミッションハウジングでそしてそれによって車両で支持され、従っ
てトランスミッション出力は遮断される。前進走行用クラッチＡと後進走行用ク
ラッチＢの同時解除が内燃機関の停止を阻止する。

【００３８】 ハイドロダイナミックコンバーターを無くしたことによる全長（サイズ）短縮
、軽量化、コスト低減ならびにギヤ磨耗損失の低下は、本発明によるこの６速自
動変速機を、追加のフロントマウントギヤアッセンブリー１が装備されたとは言
え、小型自動車への横置き設置にとって特に有利にしている。さらなる利点は、
６段ギヤによってゲインの広がりを得たことにより、特に走行性能や燃費の点で
、明らかになっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従って作成された６速自動変速機の断面図。

【図２】 図１に示された自動変速機のクラッチロジックの表。

【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１３年４月１２日（２００１．４．１２）

【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

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも６段ギヤを有する自動車用の自動変速機であって、 メインギヤアッセンブリー（２）と、 パワーの流れの方向においてメインギヤアッセンブリー（２）の前に配置され
   たフロントマウントギヤアッセンブリー（１）と、 多数の湿式クラッチ乃至ブレーキ（Ａ乃至Ｅ）と、 個々のギヤ段階におけるクラッチ乃至ブレーキ（Ａ乃至Ｅ）用のシフト圧力を
   発生させるためのポンプ（３）と、 を備え、 ねじり振動ダンパーを介して自動車の駆動エンジンと結合されており、 フロントマウントギヤアッセンブリー（１）は、駆動エンジンに関して、当該
   自動変速機の駆動エンジンに背いた側で、空間的にメインギヤアッセンブリー（
   ２）の背後に配置されている ことを特徴とする自動変速機。
2. 【請求項２】 フロントマウントギヤアッセンブリー（１）とメインギヤアッセンブリー（２
   ）とで構成されるギヤアッセンブリーシステムが、摩擦接続が第１速ギヤに対し
   ても後退ギヤに対しても同一シフトエレメントによって確立され得るように設計
   されている ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
3. 【請求項３】 摩擦接続が第１速ギヤに対しても後退ギヤに対しても前記自動変速機に統合さ
   れた発進ブレーキ（Ｄ）によって確立され得る ことを特徴とする請求項２に記載の自動変速機。
4. 【請求項４】 発進シフトエレメント（Ｄ）が、トランスミッションの縦方向において、駆動
   エンジンに背いた側で一定のギヤ段階（１２、１３、８、２３）の直ぐ横で、メ
   インギヤアッセンブリー（２）よりも大きな直径の上に配置されている ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動変速機。
5. 【請求項５】 第２速ギヤおよび第６速ギヤ用のシフトエレメント（Ｃ）が、トランスミッシ
   ョンの縦方向において、駆動エンジンから背いた側で発進シフトエレメント（Ｄ
   ）の直ぐ横で、メインギヤアッセンブリー（２）よりも大きな直径の上に配置さ
   れている ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自動変速機。
6. 【請求項６】 フロントマウントギヤアッセンブリー（１）の出力軸（１５）をメインギヤア
   ッセンブリー（２）の入力軸（１６、１７）と結合するシフトエレメント（Ａ、
   Ｂ）が、トランスミッションの縦方向において、メインギヤアッセンブリー（２
   ）とフロントマウントギヤアッセンブリー（１）との間に配置されている ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の自動変速機。
7. 【請求項７】 入力軸（７）をメインギヤアッセンブリー（２）の第３の駆動軸（１８）と結
   合するシフトエレメント（Ｅ）が、トランスミッションの縦方向において、一定
   のギヤ段階（１２、１３、８、２３）とメインギヤアッセンブリー（２）との間
   に配置されている ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の自動変速機。
8. 【請求項８】 ポンプ（３）が、トランスミッションの縦方向において、ねじり振動ダンパー
   と一定のギヤ段階（１２、１３、８、２３）の第１平歯車（１２）の平歯車ベア
   リング（４）との間に配置されており、その時、当該平歯車ベアリング（４）の
   ベアリングプレート（１４）が前記ポンプ（3）を収容している中間プレート（
   ５）に直接接続しており、当該ベアリングプレート（１４）の中には、中間プレ
   ート（５）との関連で、ポンプ領域におけるオイルガイドのためのオイルガイド
   チャンネルが設けられている ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の自動変速機。
9. 【請求項９】 一定のギヤ段階（１２、１３、８、２３）は、ディファレンシャル（９）がト
   ランスミッションの縦方向において平歯車（２３）の駆動エンジンから離れた側
   にある、ように構成される ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の自動変速機。
10. 【請求項１０】 発進エレメントは、可変のオイル流によって冷却可能であり、冷却油量は発熱
    の関数として制御可能であり、当該発熱は、発進エレメントのトルクおよび回転
    数差を電子的に評価することによって検知される ことを特徴とする請求項２または３に記載の自動変速機。
11. 【請求項１１】 当該自動変速機はエンジン電子制御装置と電気的に結合されており、発進エレ
    メントが限界温度に達したら、当該発進エレメントの熱負荷上限に相当する値に
    エンジン負荷を下方制御させる信号を当該エンジン制御装置に伝達する ことを特徴とする請求項２，３及び１０のいずれかに記載の自動変速機。
12. 【請求項１２】 前記負荷が無段階に下方制御される ことを特徴とする請求項１１に記載の自動変速機。
13. 【請求項１３】 前記負荷が段階的に下方制御される ことを特徴とする請求項１１に記載の自動変速機。
14. 【請求項１４】 発進エレメントは、二つのピストンを介して加圧することが可能であり、その
    時、第２ピストンは発進エレメントの摩擦ディスクの一部のみに作用する ことを特徴とする請求項２および３に記載の自動変速機。
15. 【請求項１５】 発進エレメントの二つのピストンは、同時に加圧可能である ことを特徴とする請求項１４に記載の自動変速機。
16. 【請求項１６】 発進エレメントの二つのピストンは、相互に独立して加圧可能である ことを特徴とする請求項１４に記載の自動変速機。