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

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。

Images