JP2006077986A - 副軸構造の多段変速機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 副軸構造のツインクラッチ形多段変速機を、有利な荷重特性値および長い寿命を有するように改良する。
【解決手段】 中心副軸9の第1の端部の範囲が、第1の軸受装置15を介して変速機ケース16に直接支持される。中心副軸9の第2の端部の範囲が、第2の軸受装置17および第3の軸受装置18を介して支持される。中空副軸12内に同心に配置された中心副軸9の第2の端部側における中空副軸2の端部範囲が、第4の軸受装置19を介して変速機ケース16に直接支持されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、特許請求の範囲請求項1の上位概念部分に記載の副軸構造の多段変速機、特にツインクラッチ式変速機に関する。
特許文献1においてツインクラッチ式6速変速機が知られている。その変速機の変速機入力軸側に、2つの摩擦切換要素から成るいわゆるツインクラッチが装備されている。その場合、エンジンの出力軸からの駆動トルクが、各切換要素において設定された伝達容量に応じて、中心の第1の変速機入力軸、あるいはその変速機中心入力軸上に支持され中空軸として形成された第2の変速機入力軸に伝えられる。それらの変速機入力軸はそれぞれ歯車に固く結合され、それらの歯車は対応された副軸に固く結合された歯車とかみ合っている。それらの副軸は互いに同心的に配置され、そのうち中空軸として形成された中空副軸が、もう一方の中心副軸上に支持されている。
種々の速度段を形成するために、そのツインクラッチ式6速変速機に、同期装置を介して接続可能な歯車装置が装備され、その都度形成された全伝達比に相応して変換されたエンジンの駆動トルクは、変速機入力軸に対して同軸的に配置された変速機出力軸を介して継続して伝えられる。
しかし、中空軸として形成された副軸(以下「中空副軸」と呼ぶ)に対して連動するように接続された歯車装置の範囲に作用する大きなかみ合い力は、変速機入力軸と副軸との間における歯車装置の異なった伝達比により引き起こされる回転数差が生じる際、中空副軸と中心副軸ないし中心副軸との間における軸受を介して伝達されねばならない。また、それに続いて、中心副軸に導かれた力は、再び回転数差が生じる際、変速機ケース内における中心副軸の軸受装置を介して変速機ケースに導かれる、という欠点がある。その配置構造は、変速機の寿命を縮める不利な荷重特性値によって特徴づけられ、しかもこれは、自動車の全寿命期間中にわたる運転コストに関して好ましくない。
独国特許第4330170号明細書
本発明の課題は、良好な荷重特性値、並びに長い寿命を有する副軸構造の多段変速機を提供することにある。
この課題は本発明に基づいて、中心副軸と、この中心副軸に対して同心的に配置された中空副軸と、2つの負荷切換要素とを備え、切換要素の第1の半部が駆動装置に対して連動するように接続され、切換要素の第2の半部が変速機入力軸にそれぞれ結合され、変速機入力軸および副軸が変速機ケースに支持され、歯車に対して連動するように接続され、これらの歯車が歯車装置として互いに対を成してかみ合うと共に変速機の全伝達比を形成するために動力経路と接続され、ないしは切り離される副軸構造の多段変速機、特にツインクラッチ形変速機において、中心副軸の第1の端部の範囲が、第1の軸受装置を介して変速機ケースに直接支持され、中心副軸の第2の端部の範囲が、第2の軸受装置および第3の軸受装置を介して支持され、中空副軸内に支持された中心副軸の第2の端部側における中空副軸の端部範囲が、第4の軸受装置を介して変速機ケースに直接支持されている、ことを特徴とする副軸構造の多段変速機によって解決される。
すなわち、同心的に配置された2つの副軸および2つの負荷切換要素を備え、それらの切換要素の第1の半部が駆動装置に対して連動するように接続され、切換要素の第2の半部がそれぞれ変速機入力軸に結合され、変速機入力軸および副軸が変速機ケースに支持され、歯車に対して連動するように接続され、これらの歯車が歯車装置として互いに対を成してかみ合い、変速機の全伝達比を形成するために動力経路と接続され、ないしは切り離される本発明に基づく副軸構造の多段変速機は、良好な荷重特性値およびそれにより生ずる長い寿命を有している。
これは、中心の第1の副軸の第1の端部範囲が、第1の軸受装置を介して、変速機ケースに直接支持され、その第2の端部の範囲が、中空軸として形成された第2の副軸内に、第2の軸受装置および第3の軸受装置を介して支持され、中空副軸内に支持された中心副軸の第2の端部の側における中空副軸の端部範囲が、第4の軸受装置を介して変速機ケースに直接支持されている、ことによって達成される。
本発明に基づく解決策の特別な利点は、中空副軸と変速機入力軸との間、並びに中空副軸と変速機出力軸との間における歯車装置の大きな半径方向力および接線方向力が、多段変速機ケースに第3の軸受装置を介して、直接経路で伝達される、ことから生ずる。
さらに、第4の軸受装置の半径方向に作用する軸受力は、直接的な経路で、即ち本質的にてこ比なしに、従って、中空副軸を傾かせることなしに、第3の軸受装置に伝達され、これによって、第3の軸受装置の軸受負荷が小さくなる。
本発明に基づく解決策によれば、まず中心副軸と中空副軸が予め組み立てできるので、多段変速機の組立に関しても利点が生ずる。変速機入力端部と第3の・第4の軸受装置との間に配置され中心副軸に固く結合される歯車は、その後の時点ではじめて、中心副軸に結合される。中空副軸が中心副軸の自由端部側からその上にはめ込まれ、続いて、それらの副軸が多段変速機のケースに取り付けられる。そして、第3の軸受装置を支持する変速機ケース部品が取り付けられたとき、上述の歯車が中心副軸上に取り付けられる。
また、多段変速機の本発明に基づく軸受構想は、第3の軸受装置および変速機中心入力軸として形成された変速機入力軸の固定装置が共通の軸受平面内に位置され、従って、軸受板に経費的および構造空間的に有利に支持されるので、変速機ケースの形成に関して利点を生ずる。
本発明の他の利点および有利な実施態様は、請求項および図を参照して原理的に説明した実施形態から理解できる。
本実施形態の説明においては、分かり易くするために、各図において構造的および機能的同一部分には同一符号が付されている。
図1には副軸構造の多段変速機1が示されている。この多段変速機1は変速機入力側に2つの負荷切換要素2、3を有し、エンジン軸4(駆動装置)からの駆動トルクがそれらの切換要素2、3を介して選択的に、中心の第1の変速機入力軸5に導かれるか、あるいは、この第1の変速機入力軸5上に支持され中空軸として形成された第2の変速機入力軸6に導かれる。その第2の変速機入力軸6は、第1の変速機入力軸5に対して同心的に配置されている。
第2の負荷切換要素3が、第1の負荷切換要素2の半径方向内側に配置され、これによって、この多段変速機1は、切換要素が並べて配置されている場合よりも軸方向において短い構造長さを有している。図1に示された半径方向に入り組まされた負荷切換要素2、3の相互配置構造は、切換要素が並べて配置されている場合に比べて、変速機入力端部における多段変速機1の円周方向の寸法が大きくなる。
中空軸として形成された第2の変速機入力軸ないし変速機中空入力軸6は、平歯車として形成された第1の歯車7に固く結合され、この第1の歯車7は同様に平歯車として形成された第2の歯車8にかみ合っている。この第2の歯車8は、本質的に多段変速機の全長にわたって延びる副中心軸ないし中心副軸9に固く結合されている。
中心変速機入力軸ないし変速機中心入力軸5は第3の歯車10に固く結合され、この第3の歯車10は第4の歯車11にかみ合っている。この第4の歯車11は、中空軸として形成され中心副軸9上に設置された第2の副軸ないし中空副軸12に固く結合されている。
変速機中心入力軸5とエンジン軸4に対して同軸的に配置された変速機出力軸13は、複数の歯車13A〜13Eを支持している。これらの歯車13A〜13Eは、中空副軸12ないし中心副軸9の歯車12Aおよび歯車9B〜9Eにかみ合っている。これによって、多段変速機1には7つの歯車装置ZP1〜ZP7が装備されている。
いわゆるツインクラッチ式変速機として形成された多段変速機1の種々の変速段を設定できるようにするために、さらに、同期装置として形成された4つの切換要素S23、S34、S56、S7が設けられている。これらの切換要素S23、S34、S56、S7を介して、歯車装置ZP3、ZP4、ZP5、ZP6、ZP7が多段変速機1の動力経路と接続され、ないしは切り離される。加えて、変速機中心入力軸5および変速機出力軸13は同期装置S23を介して互いに固く結合でき、これによって、変速機総変速比「1」の直結運転が生ずる。
さらに、歯車装置ZP7の範囲において、中心副軸9に固く結合された歯車9Eと遊び歯車として形成され変速機出力軸13上に配置された歯車13Eとの間に、図1において破線で示されたもう1つの歯車14が設けられている。これによって、その歯車装置ZP7の接続時、変速機出力軸13に逆回転が生じ、自動車にこの多段変速機1を採用した場合、後進段が用立てられる。
中心副軸9は、その変速機出力側の端部の範囲が、第1の軸受装置15を介して、図1に概略的に示された多段変速機1のケース16に支持される。その第1の軸受装置15はここでは、半径方向力、並びに変速機入力端部ないし変速機出力端部の方向に作用する軸方向力を受けて変速機ケース16で支持する軸受となっている。
また、中心副軸9は、その変速機入力側の端部である第2の端部の範囲が、第2の軸受装置17および第3の軸受装置18を介して、中空副軸12内に支持される。ここでは、第2の軸受装置17および第3の軸受装置18を介して、主に中心副軸9に対して半径方向に作用する力だけが中空副軸12に伝達される。
中空副軸12は、その中に支持された中心副軸9の第2の端部と同じ側の端部が、第4の軸受装置19を介して、多段変速機1のケース16に支持され、その第4の軸受装置19は、第1の軸受装置15のように半径方向力、並びに軸方向力を受けてケース16で支える。
第1の軸受装置15および第4の軸受装置19は、図1に示された実施形態の場合、固定軸受として、例えば深みぞ球軸受、複列アンギュラコンタクト球軸受、四点コンタクト軸受、複列円錐ころ軸受などとして形成され、これに対して、第2の軸受装置17および第3の軸受装置18はそれぞれ、例えばニードル軸受、円筒ころ軸受などのような浮動軸受として形成されている。
図2には、本発明に基づいて形成された多段変速機1の第2の実施形態が示されている。この第2の実施形態は、図1に示された多段変速機1の実施形態とは、ケース16内における中空副軸12の軸受装置の範囲だけが相違している。従って、以下その相違点についてだけ説明する。
図2に示された多段変速機1の場合、第4の軸受装置19が浮動軸受として形成され、中空副軸12にかかる軸方向力を支えるために、補助的に2つのスラスト軸受20、21が設けられている。中空副軸12にかかる軸方向力はそれらのスラスト軸受20、21を介して中心副軸9に導かれる。スラスト軸受20、21はここではスラスト深みぞ球(ころ)軸受として形成されるが、本発明における多段変速機の図示されていない異なる実施形態においては、その用途に応じて、ニードル軸受、スラストジャーナル軸受などとしても形成できる。
その第1のスラスト軸受装置20はここでは、中心副軸9に固く結合された第2の歯車8と、中空副軸12の第2の歯車8側端部との間に配置されている。第2のスラスト軸受装置21は、中心副軸9に固く結合された同期装置34の要素22と、中空副軸12の同期装置S34側端部との間に置かれている。これによって、変速機入力端部の方向に中空副軸12にかかる軸方向力は、第1のスラスト軸受装置20および第2の歯車8を介して、中心副軸9に導かれ、固定軸受として形成された第1の軸受装置15を介して、多段変速機1のケース16に導かれて支持される。変速機出力端部の方向に中空副軸12にかかる軸方向力は、第2のスラスト軸受装置21を介して中心副軸9に導かれ、これによって、多段変速機1のケース16に導かれて支持される。
図2に示された多段変速機1の実施形態は、図1に示された多段変速機1と異なって、図2に浮動軸受として形成された第4の軸受装置19が、半径方向においては、図1における固定軸受としての実施形態の場合よりも小さな寸法を有しているので、第4の歯車装置19の範囲において半径方向により小さな構造空間を有している。加えて、図2における第4の軸受装置19の範囲において、図1の実施形態において必要な固定軸受としての第4の軸受装置のケース16内における軸方向止めが省かれるので、軸方向においても小さな構造空間しか必要とされない。
図3には、本発明に基づいて形成された多段変速機1の図1および図2に示された実施形態と異なった第3の実施形態が示されている。この実施形態において、第1の軸受装置15、第2の軸受装置17および第4の軸受装置19は、それぞれ半径方向力、並びに所定方向に作用する軸方向力を受けるいわゆるアンギュラコンタクト軸受として形成されている。本発明に基づく多段変速機1の図3に示された実施形態は、中心副軸9および中空副軸12の軸受範囲においてのみ、図1および図2に示された実施形態と異なるので、図2の場合と同様に、以下において図3についてその相違点だけを詳細に説明する。
第3の軸受装置18は、図1および図2における多段変速機1の場合と同じように浮動軸受として形成され、これによって、第3の軸受装置18を介して半径方向力しか伝達されない。第1の軸受装置15はここでは、半径方向力、並びに変速機出力端部方向の軸方向力が、円錐ころ軸受として形成された第1の軸受装置15によって多段変速機1のケース16で支持されるように形成されている。第4の軸受装置19は同様に円錐ころ軸受として形成され、半径方向力、並びに変速機入力端部方向に中心副軸9ないし中空副軸12にかかる軸方向力が、多段変速機1のケース16において支持される。
中心副軸9に変速機入力端部方向にかかる軸方向力、あるいは中空副軸12に変速機出力端部方向にかかる軸方向力がケース16で支持されるようにするために、同様に円錐ころ軸受として形成された第2の軸受装置17は、第1の軸受装置15ないし第4の軸受装置19では直接的に支持できない軸方向力が、中心副軸9から中空副軸12に、あるいは逆に中空副軸12から中心副軸9に導かれ、第1の軸受装置15ないし第4の軸受装置19を介してケース16で支持されるように形成されている。
勿論ここでも、当業者において、軸受装置に課せられた要件を満足するために、第1の軸受装置15、第2の軸受装置17および第4の軸受装置19は、その都度の用途に関係して、円錐ころ軸受やアンギュラコンタクト球軸受などと異なって形成することも考えられる。
本発明における多段変速機1の図示されたすべての実施形態において、第4の軸受装置19および変速機中心入力軸5の固定軸受23は、共通の軸受平面内に配置される。これによって、第4の軸受装置19および固定軸受23が図2に詳細に示された共通の軸受板24に配置され得るので、多段変速機3のケース16の形成におけるかなりの利点が生ずる。固定軸受23はここでは第1の歯車装置ZP1と第2の歯車装置ZP2との間で変速機中心入力軸5に直接配置され、好適には、深みぞ球軸受などとして形成されている。
多段変速機1の図2に示された実施形態の変形例においては、中空副軸12が図2に示された様式で両側のスラスト軸受装置20、21を介して中心副軸9に支持されることなく、多段変速機のケース16に直接支持されるように設計することができる。これによって、第1の軸受装置の軸方向における荷重は低減され、第1の軸受装置15は小形にされる。
本発明に基づく多段変速機の第1の実施形態の歯車列の概略図。 本発明に基づく多段変速機の第2の実施形態の歯車列の概略図。 本発明に基づく多段変速機の第3の実施形態の歯車列の概略図。
符号の説明
1 多段変速機
2、3 負荷切換要素
4 エンジン軸
5 変速機中心入力軸
6 変速機中空入力軸
7 第1の歯車
8 第2の歯車
9 中心副軸
9B〜9E 中心副軸の歯車
10 第3の歯車
11 第4の歯車
12 中空副軸
12A 歯車
13 変速機出力軸
13A〜13E 変速機出力軸の歯車
14 歯車
15 第1の軸受装置
16 変速機ケース
17 第2の軸受装置
18 第3の軸受装置
19 第4の軸受装置
20 第1のスラスト軸受装置
21 第2のスラスト軸受装置
22 同期装置S34の要素
23 変速機中心入力軸の固定軸受
24 軸受板
S23、S34 同期装置
S56、S7 同期装置
ZP1〜ZP7 歯車装置

Claims (12)

  1. 中心副軸(9)と、この中心副軸(9)に対して同心的に配置された中空副軸(12)と、2つの負荷切換要素(2、3)とを備え、切換要素(2、3)の第1の半部が駆動装置に対して連動するように接続され、切換要素(2、3)の第2の半部が変速機入力軸(5、6)にそれぞれ結合され、変速機入力軸(5、6)および副軸(9、12)が、変速機ケース(16)に支持されると共に歯車(7、8、9B〜9E、10、11、12A、13A〜13E)に対して連動するように接続され、これらの歯車が歯車装置(ZP1〜ZP7)として互いに対を成してかみ合うと共に変速機の全伝達比を形成するために動力経路と接続され、ないしは切り離される副軸構造の多段変速機(1)、特にツインクラッチ形変速機において、
    中心副軸(9)の第1の端部の範囲が、第1の軸受装置(15)を介して変速機ケース(16)に直接支持され、中心副軸(9)の第2の端部の範囲が、第2の軸受装置(17)および第3の軸受装置(18)を介して支持され、中空副軸(2)内に支持された中心副軸(9)の第2の端部側における中空副軸(2)の端部範囲が、第4の軸受装置(19)を介して変速機ケース(16)に直接支持されている、ことを特徴とする副軸構造の多段変速機。
  2. 第1の軸受装置(15)および第4の軸受装置(19)が固定軸受として形成され、第2の軸受装置(17)および第3の軸受装置(18)が浮動軸受として形成されている、ことを特徴とする請求項1記載の多段変速機。
  3. 第1の軸受装置(15)が固定軸受として形成され、第2の軸受装置(17)と第3の軸受装置(18)と第4の軸受装置(19)がそれぞれ浮動軸受として形成されている、ことを特徴とする請求項1記載の多段変速機。
  4. 中空副軸(12)が、補助的に2つのスラスト軸受装置(20、21)を介して、軸方向において中心副軸(9)に支持されている、ことを特徴とする請求項3記載の多段変速機。
  5. 中空副軸が、補助的に2つのスラスト軸受装置を介して、軸方向において変速機ケースに支持されている、ことを特徴とする請求項3記載の多段変速機。
  6. 第1の軸受装置(15)と第2の軸受装置(17)と第4の軸受装置(19)がそれぞれ、半径方向および所定の軸方向に作用する荷重を支持する軸受として形成されている、ことを特徴とする請求項1記載の多段変速機。
  7. 第1の軸受装置(15)は、中心副軸(9)の変速機ケース(16)に直接支持される端部の方向に作用する軸方向力が、その第1の軸受装置(15)を介して変速機ケース(16)で支持される、ように形成されている、ことを特徴とする請求項6記載の多段変速機。
  8. 第4の軸受装置(19)は、中心副軸(9)の中空副軸(12)内に支持される端部の方向に作用する軸方向力が、その第4の軸受装置(19)を介して変速機ケース(16)で支持される、ように形成されている、ことを特徴とする請求項6又は7記載の多段変速機。
  9. 第2の軸受装置(17)は、中心副軸(9)ないし中空副軸(12)にかかる軸方向力が、その第2の軸受装置(17)を介して中空副軸(12)ないし中心副軸(9)に導かれる、ように形成されている、ことを特徴とする請求項6ないし8のいずれか1つに記載の多段変速機。
  10. 第3の軸受装置(18)が浮動軸受として形成されている、ことを特徴とする請求項6ないし9のいずれか1つに記載の多段変速機。
  11. 中空副軸(12)が歯車装置(ZP2)を介して変速機中心入力軸(5)に対して直接連動するように接続され、中心副軸(9)が歯車装置(ZP1)を介して変速機ケース(16)に対して直接連動するように接続されている、ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の多段変速機。
  12. 変速機出力軸(13)が変速機入力軸(5、6)に対して同軸的に配置されている、ことを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の多段変速機。
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