JP2010521631A - 動力シフト可能な多段変速機 - Google Patents

Abstract

駆動シャフト(an)と従動シャフト(ab=2)の間にあり、複数の変速機段(GS)と切換要素(SE)から成る動力シフト可能な多段変速機(LMG)。シャフト(an)は第1のシャフトライン(WS1)を駆動し、当該ラインは少なくとも1つのトリプルシャフトの遊星歯車段(PG)を含み、少なくとも2つの平歯車段(SG)を介して、少なくとも1つのトリプルシャフトの遊星歯車段を含む第2のシャフトライン(WS2)と接続可能である。変速機は3つの遊星歯車段(PG1,PG2,PG3)と3つの平歯車段(SG36,SG47,SG58)を有する。5つの切換要素によって8速の前進ギアと1速の後進ギアが切換可能である。変速機要素を2つのシャフトラインに分けることで変速機はフロント横置使用にも縦置使用にも適する。すべての切換要素は油圧で容易に満たされ得る。シャフトトレイン47,54はマイルドハイブリッド駆動用の電動機の連結に適する。切換要素が4つの変速機でも5速の前進ギアと1速の後進ギアを有する。

Description

本発明は、駆動シャフトと従動シャフトとの間にあり、複数の変速機段と複数の切換要素とから成り、好適には車両のパワートレインにおける走行変速機として利用するための、動力シフト可能な多段変速機に関する。そのような動力シフト可能な多段変速機は、乗用車における利用のための実施形態において、８速の前進ギアまで有するようになった。フロント横置組み込みあるいは縦置組み込みのための実施形態における、当該動力シフト可能な多段変速機が存在する。たいていは自動変速機と称される、変速機のギア比を生み出すための遊星歯車段や平歯車段を有する、動力シフト可能な多段変速機が存在し、あらゆるギアシフトのための、摩擦で接続されている切換要素を有するか、あるいは動力シフトのためのデュアルクラッチと、付加的に必要な準備切り換えのための噛み合いクラッチとを有する動力シフト可能な多段変速機が存在する。多くの自動変速機は、始動のためにさらに、付加的な始動要素、たいていは液圧式の変換機を用いている。

特許文献１には、動力シフト可能な多段変速機が記載されている。当該文献に記載の変速機のすべての実施形態は、変速機段として、ただ１つのシャフトラインに同軸に設けられた、トリプルシャフトの４つの遊星歯車段を備えている。当該遊星歯車段のいくつかの要素は互いに固定されて連結されており、いくつかは摩擦で接続されているクラッチによって、互いに接続可能となっており、いくつかは摩擦接続されているブレーキを介してギアハウジングと接続可能となっている。トルクの比率や回転数の比率によって出力の伝達が分かれる、多段変速機を通る様々な出力経路が、当該切換要素によって切り換えられる。たった５つの切換要素によって当該変速機は、良好に段階付けられた８速の前進ギアと１速の後進ギアとの切換が可能となっている。このとき特に有利なのは、それぞれのギアを切り換えるために、常に３つの切換要素が繋がれ得ることである。それにより、それぞれのギアにおいて、５つの切換要素の２つだけがスリップする。それゆえ、当該スリップによる損失は、それぞれのギアにおいて３あるいはそれ以上のスリップする切換要素を有する変速機におけるよりも、少ないものとなる。

ただ１つのシャフトラインに、遊星歯車段をこのように同軸に設けることの欠点は、いくつかの位置で５つまでのシャフトが互いに通り合い、軸受けされなくてはならないことである。しかも、互いに遠く離れている部材を接続するために、部分的に比較的長い中空シャフトが必要である。さらに、当該文献で示されているどの実施形態においても、すべてのクラッチが、ハウジングからそれぞれ１つのロータリー・ジョイントを介して、切換力を生み出し、潤滑し、冷却するための圧力オイルを供給され得ないことが欠点である。少なくとも１つのクラッチの圧力供給は、２つのオイル流路すなわちさらなるシャフトを介して、行われなくてはならない。

４つの遊星歯車段を同軸に配置することによって、長くて比較的細い変速機となる。これは、通常駆動においては変速機にとって有利である。しかし、生産個数では市場で支配的な、フロント横置使用にとっては、短く造られた変速機が必要とされている。そのような変速機においては、従動部が、できるだけ車両の中央にある差動歯車装置を、短距離で駆動でき、それによって駆動シャフトが、右側の歯車に対しても、左側の歯車に対しても、できるだけ同じ長さとなるよう、駆動部と従動部とが互いに対して配置されている。

特許文献１では、φ_ges＝７.０５の総ステップ比と、直接的な第６速のギアとを有する８速の前進ギアの好ましい段階付けが言及されている。当該変速機の分析は、そのために必要な、遊星歯車段の標準ギア比が、構造上うまく表され得ることを示している。しかし他のギア比列と他の総ステップ比のために、構造上転換するのが困難な標準ギア比が素早くもたらされる。

燃料消費を抑えるため、車両のパワートレインに、電気モータや電気エネルギー蓄積装置がますます組み込まれるようになっている。それによって可能となるエネルギー管理によって、内燃機関をより効率的に利用し、かつ当該内燃機関が絶対必要というわけでないなら、遮断できるようになる。ブースト、純粋に電気での走行、エネルギー回収によって、さらなる大きな節約の可能性が明らかになる。電気モータをパワートレインに取り付けるために最も適した位置は、車両の変速機の中である。なぜなら、最適に取り付けられた場合、変速機のギア比は、たいていの駆動ポイントにおいて電気モータの負担を軽減させるからである。そうすれば、大きな利点を達成するのに、ほとんどの場合小さな電気モータで充分である。

そのために特許文献１では、電気モータが各ギアシャフトに接続され得ることが、請求項で述べられている。しかし電気モータの取り付けに適しているのは、直接ギアハウジングからアクセス可能なシャフトのみである。しかしそれは、当該従来技術に記載の変速機の実施形態においては、取り付けに最も適するシャフトには当てはまらない。

すでに1983年に公開された特許文献２においては同様に、おいて書きに記載の動力シフト可能な多段変速機が記述されている。当該自動変速機は、様々なギアの切り換えのために、２つのシャフトラインに分けられている３つの遊星歯車段を使用している。第１のシャフトラインは、駆動シャフトに対して同軸に存在する。第２のシャフトラインは、当該駆動シャフトに平行な従動シャフトに対して同軸に存在する。第１のシャフトラインは、３つの遊星歯車段のうち２つと複数の切換要素とを備えており、第２のシャフトラインは、第３の遊星歯車段とさらなる切換要素とを含んでいる。当該２つのシャフトラインは、平歯車段を介してのみ、互いに接続されており、その結果当該出力経路を介して常に、すべての駆動出力が流れなくてはならない。根本的には、当該文献では、２つの遊星歯車段と切換要素とから成る変速機と、１つのさらなる遊星歯車段とさらなる切換要素とからなる変速機とが、単に連続して形成されている。特許文献１においては、様々な平行する出力経路を可変に切り換えることによって実現されているが、より少ない切換要素によってより多くのギアを切り換えできるようにするという目的での、遊星歯車段の最適な連結は、そのような配置では不可能である。しかし２つのトレインによるこのような解決法の利点は、全長が短いことである。それによって変速機機構は、特にフロント横置駆動での使用に適している。

特許文献３では、おいて書きに記載の、デュアルクラッチ変速機として記される動力シフト可能な多段変速機が記述されている。当該変速機においては、変速機段として、ギア比を実現するために単に平歯車段が用いられている。各ギアは独自の平歯車段を有しており、対応する切換要素が接続されることによって出力経路が稼働されると、当該歯車段を介してすべての出力が流れる。これによりほぼそれぞれのギア比列のために変速機を設計することが可能となるが、しかしたとえば８速ギアの場合には数多くの平歯車段が必要となる。

平歯車段は、出力を分岐することができないため、トルクを複数の遊星歯車に分けて伝達する遊星歯車段よりも、トルクの能力が明らかに小さい。それゆえ、駆動トルクが大きい場合、このようなデュアルクラッチ変速機は、遊星歯車で造られた上述の動力シフト可能な多段変速機よりも大きな構造となる。

そのようなデュアルクラッチ変速機においては、動力シフトは、デュアルクラッチの摩擦接続されている２つのクラッチを切り換えることによってのみ、行われる。つまり切換要素のうちの１つだけが、スリップする。これは効率がよい。２つのクラッチのそれぞれが、部分変速機を駆動する。個々のギアは、１つのギアから次のギアに「通常のギア変換」する際に、デュアルクラッチが、２つの部分変速機の間で切り換わるよう、当該２つの部分変速機に分けられている。部分変速機の内部では、次に稼働されるべきギア比もしくは出力経路が、準備切り換えによって切り換えられる。これは、好適には同期装置と噛み合いクラッチによって行われる。なぜなら、構造が小さくなり、運転中にわずかなスリップの損失が生じるだけだからである。それぞれのギアにとっては、このような変速機は、デュアルクラッチに加えて、同期装置とともに噛み合いクラッチを必要とする。８速の前進ギアと１速の後進ギアとを有する変速機にとっては、切換要素の使用は、あらゆる切換作業のために合わせてたった５つの摩擦接続された切換要素を必要とする遊星歯車で造られた動力シフト可能な多段変速機に匹敵するか、あるいはそれよりも多くなる。

デュアルクラッチ変速機においては、２つの部分変速機の間で切り換えられるギアジャンプのみが動力シフト可能である。１つの部分変速機内部でのギアジャンプは、牽引力の遮断が必要となる。

フロント横置組み込み用に構成の長さを短くするため、当該デュアルクラッチ変速機は、４つのシャフトラインに分けられている。

特許文献４は、おいて書きに記載の動力シフト可能な多段変速機を開示しており、当該動力シフト可能な多段変速機は、変速機のギア比と出力経路を実現するために、複数の平歯車段と複数の遊星歯車段とが使用されている。当該多段変速機は、平歯車段を介して互いに接続されている、平行なたった３つのシャフトラインを有している。２つのシャフトラインは、少なくとも３速のギア用に、遊星歯車段と切換要素の構造を含んでいる。第３のシャフトラインにおいては、駆動シャフトと従動シャフトとが同軸になっている。変速機全体を３つのシャフトラインに分けることにより、特にフロント横置使用にとって有利なことに、構成の長さを短くすることができる。

それぞれのギアにおいては、出力は、駆動シャフトと従動シャフトとを有するシャフトラインと、それぞれ３速のギア用に変速機の切換が行われるその他の２つのシャフトラインの１つとを介して流れる。しかしそのようなシャフトラインにおいて３速ギアを実現するために、連結された少なくとも２つの遊星歯車段と３つの切換要素とがすでに必要である。全部で４つの遊星歯車段と６つの切換要素、およびシャフトラインを連結するための平歯車段とによって、当該変速機は６速ギアのみを達成する。それによって、上述の８速自動変速機およびデュアルクラッチ変速機と比べると、費用は比較的高くなる。

動力シフト可能な多段変速機の、上述の従来技術に記載の既知のコンセプトはすべて、いくつかの特有の長所を有しているが、同時にいくつかの欠点も持っており、その結果これらの変速機のコンセプトは単に、特定の利用のためにのみ、特に関心が持たれる。複数のシャフトラインに分けられるコンセプトは構成を短くし、それゆえ特にフロント横置使用に適している。その他のコンセプトは、多速ギア用の変速機段の間で、様々な平行した出力経路を稼働するための、多様な切換の組み合わせを可能にしているが、部材を主に同軸に配置することが必要となる。

独国特許出願公開第10 2005 002 337号明細書 欧州特許出願公開第0080082号明細書 独国特許出願公開第10 2004 001 278号明細書 国際公開第2005/050060号パンフレット

本発明は、駆動シャフトと従動シャフトとの間にあり、複数の変速機段と複数の切換要素とから成る、以下のような特性を有する動力シフト可能な多段変速機を設計することを、課題としている。前進ギアの数をできるだけ多くし、後進ギアが少なくとも１つの動力シフト用に、すべてを小さく構成し、高い効率を達成するために、できるだけ少ない変速機段と切換要素とが必要であろう。複数のシャフトラインに分けることによって、フロント横置使用の変速機は短く構成されるであろう。しかし当該変速機は、縦置組み込みにも、本願では特に、多軸駆動式の車両に組み込むのにも適するであろう。それだけでなく、得られる変速機機構は、ギア比の段階付けや総ステップ比の大きな変動幅に対して、設計可能となるであろう。さらに、電気モータは特に、最適なシャフトに取り付け可能となるであろう。

本発明に従えば、請求項１の特徴部分に記載された当該課題は、以下によって解決される。すなわち、動力シフト可能な多段変速機は、（たった）２つの平行なシャフトラインと３つのトリプルシャフトの遊星歯車段とを備えており、当該遊星歯車段はそれぞれ１つの太陽歯車と内歯車と、複数の遊星歯車を有する遊星キャリアとを有している。それぞれのシャフトラインは遊星歯車段の少なくとも１つを含んでおり、２つのシャフトラインは少なくとも２つの平歯車段を介して互いに接続可能である。連結された遊星歯車段を単に２つのシャフトラインに分けることによって、構成の長さが短くなり、全体の配置がコンパクトにもなる。しかもそれぞれのシャフトラインの少なくとも１つの遊星歯車段は、複数の出力経路に対して出力の分岐を可能にする。なぜならば少なくとも２つの平歯車段によって、２つのシャフトラインに分けられた遊星歯車段の間で可変接続が可能となるからである。それによって結局、切換可能なギアを最大限にして、切換要素の数を最小限にするという目的を達成することができる。

本発明のさらなる形態においては、２つのシャフトラインは、３つの平歯車段を介して互いに接続可能である。シャフトラインを連結する３つの可能性によって、３つの遊星歯車段との接続において、さらに可変の組み合わせが可能な出力経路がもたらされ、さらに８速以上の前進ギアと少なくとも１速の後進ギアのための、複数の変速機機構とがもたらされる。請求項１から明らかとなる、出力分岐の可能性によって、主なギアにおいて、伝達されるべき出力は、３つの平歯車段もしくは出力経路に分かれ、その結果それぞれは単に部分出力を伝達するだけでよい。それによって、またもや部材が小さくなり、全体としてコンパクトな変速機となる。

請求項３に従えば、第１のシャフトラインは駆動シャフトと接続可能であり、第２のシャフトラインは従動シャフトと接続されている。駆動シャフトと従動シャフトを平行に配置することは、特にフロント横置変速機の車両にとっては有利である。

請求項４から請求項６に従えば、変速機は３つの平歯車段を有している。これらの平歯車段はすなわち、第３シャフトと第６シャフトとの間の出力経路にある、歯車Ｇ３とＧ６とを有する歯車段ＳＧ３６と、第４シャフトと第７シャフトとの間の出力経路にある、歯車Ｇ４とＧ７とを有する歯車段ＳＧ４７と、第５シャフトと第８シャフトとの間の出力経路にある、歯車Ｇ５とＧ８とを有する歯車段ＳＧ５８とである。第３、第４、第５シャフトは、駆動側の第１のシャフトラインにあり、第６、第７、第８シャフトは、従動側の第２のシャフトラインにある。

請求項７から請求項９は、本発明に係る変速機機構がどのようなさらなるシャフトを有するのかと、当該シャフトが３つの遊星歯車段を介してどのように接続されているのかに関する。

請求項７に従えば、変速機は第１のトリプルシャフトの遊星歯車段を備え、当該遊星歯車段は第１シャフトもしくは駆動シャフトと第３シャフトと第４シャフトとを第１標準ギア比（i01=(n3-n1)/(n4-n1)）を介して接続している。

請求項８に従えば、変速機は第２のトリプルシャフトの遊星歯車段を備え、当該遊星歯車段は第１２シャフトと第９シャフトと第１１シャフトとを第２標準ギア比（i02=(n11-n9)/(n12-n9)）を介して接続している。

請求項９に従えば、変速機は第３のトリプルシャフトの遊星歯車段を備え、当該遊星歯車段は第８シャフトと第１０シャフトと従動シャフト（ａｂ＝２）とを第３標準ギア比（i03=(n8-n2)/(n10-n2)）を介して接続している。

請求項１０から請求項１２は、遊星歯車段の好適な形態を取り上げている。

請求項１０に従えば、第１遊星歯車段は、好適には第３シャフトと接続されている第１太陽歯車と、好適には第４シャフトと接続されている第１内歯車と、第１シャフトと接続され駆動シャフトと接続可能な第１遊星キャリアとを有している。

これに関連して、変速機の２つの部材が接続されていることが問題となるとき、本願では部材が固定されて互いに接続されていることを意味する。２つの部材が互いに接続可能であるならば、当該部材は固定されて互いに接続されるのか、あるいは当該部材を介して出力経路が通るように、切換要素を介して互いに接続され得るのかのいずれかである。

請求項１１に従えば、第２遊星歯車段ＰＧ２は、第１１シャフトを介して第７シャフトと接続可能な第２太陽歯車と、第１２シャフトを介して第８シャフトと接続可能な第２内歯車と、第９シャフトを介して従動シャフトと接続可能な第２遊星キャリアとを有している。

請求項１２に従えば、第３遊星歯車段は、好適には第８シャフトと接続されている第３太陽歯車と、好適には第１０シャフトと接続されている第３内歯車と、好適には従動シャフトと接続されている第３遊星キャリアとを有している。

負の標準ギア比（i0=(nSo-nPt)/(nHo-nPt)）ゆえにマイナス変速機と呼ばれる、太陽歯車と、内歯車と、複数の単純な遊星歯車を有する遊星キャリアとを有する遊星歯車段は、特にコンパクトな構成となる。しかし従来技術によれば、当該遊星歯車段は、たとえばプラス変速機によって同等に代替され得ることが知られている。

本発明に係る変速機機構は、変速機段に関して、かつ変速機段を介して接続されたもしくは接続可能なシャフトに関して、説明されている。可能性のある出力経路は、それによって定義されている。請求項１３から請求項１９までは、切換要素によってシャフトを可変に切り換える可能性に関するもので、すなわち様々なギアにおける出力伝達のための、あらかじめ定義された出力経路が、どのように切り換えられるかという多岐にわたる可能性に関するものである。

請求項１３に従えば、動力シフト可能な多段変速機は第１のブレーキを有しており、第３シャフトと、第１の平歯車段を介して当該第３シャフトと連結可能な第６シャフトとから成るシャフトトレインが、当該第１のブレーキによって、ギアハウジングと接続可能である。当該ブレーキの稼働時には、当該第１のブレーキがシャフトトレインのどの要素に作用しようとも、シャフトトレイン全体が固定される。

請求項１４に従えば、動力シフト可能な多段変速機は、場合によってはさらに第２の（図示されていない）ブレーキを有しており、当該ブレーキによって第９シャフトはギアハウジングと接続可能である。当該第２のブレーキは実質的に、特定の実施形態における動力シフト可能な多段変速機に第２の後進ギアが要る場合、必要となる。

請求項１５に従えば、動力シフト可能な多段変速機は第１のクラッチを有しており、当該クラッチによって第１シャフトは第５シャフトと接続可能である。

請求項１６に従えば、動力シフト可能な多段変速機は第２のクラッチを有しており、当該クラッチは、第２の遊星歯車段と接続されている出力経路の１つを分離する。第２クラッチの第１の選択肢においては、当該第２クラッチを介して第７シャフトが第１１シャフトと接続可能である。請求項１７に従えば、第９シャフトは従動シャフトと固定されて接続されることになっており、同時に第１２シャフトは第８シャフトと接続されることになっている。

請求項１８に従えば、動力シフト可能な多段変速機は第３のクラッチを有しており、当該クラッチによって第４シャフトは第５シャフトと接続可能である。

請求項１９に従えば、動力シフト可能な多段変速機は第４のクラッチを有しており、当該クラッチは、第３シャフトと第１０シャフトとの間の出力経路を分離している。第４クラッチの第１の選択肢においては、当該第４クラッチによって第６シャフトは第１０シャフトと接続可能である。

当該４つのクラッチと第１ブレーキによって、記述の変速機機構では、８速の前進ギアと１速の後進ギアとが切換可能である。クラッチは、変速機の出力経路を接続あるいは分離する。これは、出力経路の様々な箇所で同じように作用して起こり得る。それゆえいくつかのクラッチとシャフト接続に対しては、請求項２０から請求項２５に記載された選択肢あるいは補足がある。

請求項２０に従えば、動力シフト可能な多段変速機は代替第２クラッチを有しており、当該クラッチは同様に、第２の遊星歯車段と接続されている出力経路の１つを分離する。当該代替第２クラッチを介して、第９シャフトが従動シャフトと接続可能である。当該代替第２クラッチが、特定の変速機の実施において第２クラッチの代わりに使用されるなら、好適には請求項２１に従って第１２シャフトは第８シャフトと固定されて接続されることになり、第７シャフトは第１１シャフトと固定されて接続されることになる。

請求項２２に従えば、動力シフト可能な多段変速機は別の代替第２クラッチを有しており、当該クラッチも、第２の遊星歯車段と接続されている出力経路の１つを分離する。当該別の代替第２クラッチを介して、第１２シャフトが第８シャフトと接続可能である。当該別の代替第２クラッチが、特定の変速機の実施において第２クラッチの代わりに使用されるなら、好適には請求項２３に従って第７シャフトは第１１シャフトと接続されることになり、同時に第９シャフトは従動シャフトと接続されることになる。

請求項２４に従えば、動力シフト可能な多段変速機は代替第３クラッチを有しており、当該クラッチによって第７シャフトが第８シャフトと接続可能である。当該代替第３クラッチは、特定の変速機の実施において第３クラッチの代わりに使用される。平歯車段ＳＧ４７とＳＧ５８とが異なるギア比を有するならば、変速機機構が第３クラッチを使用するかあるいは代替第３クラッチを使用するかによって、切換ロジックにおいて異なるギアの段階付けが生じる。

第４クラッチにも、切換ロジックに同様の効果のある代替の可能性がある。請求項２５に従えば、代替第４クラッチは第３シャフト３を、元来第３シャフトの一部分である第１３シャフト１３と接続可能にすることになり、それによって、請求項１９に記載された第４クラッチのように、第３シャフトと第１０シャフトとの間の出力経路を切り離すことになる。

請求項２６に従えば、動力シフト可能な多段変速機のそれぞれのシャフト、特に第５シャフトあるいは第８シャフトあるいは好適には第４シャフトあるいは第７シャフトに、電気モータが取り付け可能である。当該好適には選択可能なシャフトは、ハイブリッド変速機であるための電気モータの取り付けに特に適している。なぜならば、当該シャフトは、始動ギアにおいて、駆動シャフトに対して高いギア比を有しているからである。そのため、素早いモータ始動には、小さな電気モータで充分である。当該シャフトはまた、従動シャフトに対しても高いギア比を有しており、その結果シャフトに取り付けられた小さな電気モータは走行駆動を効率的に支援できる。

請求項２７に従えば、さらなる切換要素好適にはさらなるクラッチが、純粋に電気での駆動段階の間内燃機関から動力シフト可能な多段変速機を分離するために用いられる。そうすれば当該内燃機関を止めることができ、その結果当該内燃機関は一緒にスリップする必要がない。

請求項２８に従えば、第１シャフトは第１のシャフトライン全体を貫通している。当該シャフトの両末端部は、ギアハウジングと接続可能である。当該両末端部のそれぞれに、たとえば内燃機関、あるいは電気モータ、あるいは油圧ポンプを接続できる。それゆえ、多くに応用するために、非常に多岐にわたる、変速機の形態の可能性がもたらされる。

請求項２９に従えば、従動シャフトは第２のシャフトライン全体を貫通している。当該シャフトの両末端部は同様に、ギアハウジングと接続可能である。当該両末端部のそれぞれに、たとえば従動フランジ、あるいは電気モータを接続できる。それゆえ、多くに応用するために、非常に多岐にわたる、さらなる変速機の形態の可能性がもたらされる。

本発明は、請求項に記載の特徴にのみ限定されるわけではない。考慮され、意図されているのはまた、個々の請求項の特徴の組み合わせの可能性と、利点の記載と形態の例で開示されたものと個々の請求項の特徴との組み合わせの可能性である。

本願は特に、従来技術に従えば同等の解決法にも関する。本発明に係る変速機は、駆動側の第１のシャフトラインと、従動側の第２のシャフトラインとから成る。これら２つのシャフトラインは複数の出力経路によって接続されており、当該出力経路には３つの平歯車段が含まれている。出力経路がクラッチによって分離されるのであれば、従来技術によれば、出力経路内部のどこかで同じことが起こり得る。出力経路がブレーキによってギアハウジングと接続可能であれば、当該ブレーキは同じように、出力経路の他の箇所にも作用し得る。従来技術によれば、本発明の観点においては同等とみなされるべき様々な遊星歯車機構によって、同一の標準ギア比が作られ得ることが知られている。

本発明に係る動力シフト可能な多段変速機のいくつかの実施例が図１から図１２に表されており、変速機の要素の配置、切換ロジック、機能の仕方および設計上のヴァリエーションに関して説明されている。図で示すのは以下である。

本発明に係る動力シフト可能な多段変速機の第１の構成を示す図である。 本発明に係る動力シフト可能な多段変速機の第２の構成を示す図である。 本発明に係る動力シフト可能な多段変速機の第３の構成を示す図である。 当該３つの変速機機構の切換ロジックウィ示す図である。 当該動力シフト可能な多段変速機の、模範的なギア比とステップ比を示す図である。 電気モータを好適に取り付けた、本発明に係る動力シフト可能な多段変速機の第４の構成を示す図である。 ２つの従動フランジを有する、本発明に係る動力シフト可能な多段変速機の第５の構成を示す図である。 ５つの切換要素においてトルク変換器と８速の前進ギアとを有する、本発明に係る動力シフト可能な多段変速機の第６の構成を示す図である。 図８に記載の動力シフト可能な多段変速機のギア比列の、切換ロジックと好適な設計を示す図である。 ４つのみの切換要素おいてトルク変換器と５速のみの前進ギアとを有する、本発明に係る動力シフト可能な多段変速機の第７の構成を示す図である。 図１０に記載の動力シフト可能な多段変速機のギア比列の、切換ロジックと好適な設計を示す図である。 液圧式変換器の代わりの電気モータとさらなるクラッチとを有する、図１０に記載の多段変速機のハイブリッド式ヴァリエーションを示す図である。

図１は、本発明に係る動力シフト可能な多段変速機ＬＭＧの第１の実施例の構成を示している。駆動シャフトａｎは、ねじり振動減衰器を介して、第１のシャフトラインＷＳ１の第１シャフト１と固定されて接続されている。第１のシャフトラインＷＳ１に平行に設けられている第２のシャフトラインＷＳ２はとりわけ、シャフト２として記されている従動シャフトａｂを含んでいる。この図で表されているフロント横置使用のために、従動シャフトは、さらなる歯車段を介して、前軸の差動歯車装置Ｄを駆動する。

２つのシャフトラインＷＳ１とＷＳ２とは、３つの平歯車段（ＳＧ３６，ＳＧ４７，ＳＧ５８）を介して互いに接続されている。平歯車段ＳＧ３６は、歯車Ｇ３を歯車Ｇ６と接続している。平歯車段ＳＧ４７は、歯車Ｇ４を歯車Ｇ７と接続している。平歯車段ＳＧ５８は、歯車Ｇ５を歯車Ｇ８と接続している。当該変速機の実施形態においては、歯車Ｇ３は、シャフト３と固定されて接続されている。同様に当該変速機の実施形態において、歯車Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８は、シャフト４，５，６，７，８と固定されて接続されている。

シャフトラインＷＳ１には、第１のトリプルシャフトの遊星歯車段ＰＧ１がある。当該遊星歯車段ＰＧ１は、シャフト１，３，４を、標準ギア比i01=(n3-n1)/(n4-n1)で接続している。好適な実施形態においては、当該遊星歯車段は、第３シャフト３と接続されている第１太陽歯車Ｓｏ１と、第４シャフト４と接続されている第１内歯車Ｈｏ１と、第１シャフト１および駆動シャフトａｎと接続されている第１遊星キャリアＰｔ１とを有している。

第２のシャフトラインＷＳ２には、第２のトリプルシャフトの遊星歯車段ＰＧ２と、第３のトリプルシャフトの遊星歯車段ＰＧ３とがある。

遊星歯車段ＰＧ２は、シャフト１１，１２，９を、標準ギア比i02=(n11-n9)/(n12-n9)で接続している。第９シャフト９は当該変速機の実施形態においては、従動シャフトａｂ＝２と固定されて接続されている。第１２シャフト１２は当該変速機の実施形態においては、第８シャフト８と固定されて接続されている。好適な実施形態においては、当該遊星歯車段は、第１１シャフト１１と接続されている第２太陽歯車Ｓｏ２と、第１２シャフト１２によって第８シャフト８と接続されている第２内歯車Ｈｏ２と、第９シャフト９と接続されている第２遊星キャリアＰｔ２とを有している。

遊星歯車段ＰＧ３は、シャフト８，１０，２を、標準ギア比i03=(n8-n2)/(n10-n2)で接続している。好適な実施形態においては、当該遊星歯車段は、第８シャフト８と接続されている第３太陽歯車Ｓｏ３と、第１０シャフト１０と接続されている第３内歯車Ｈｏ３と、従動シャフトａｂ＝２と接続されている第３遊星キャリアＰｔ３とを有している。

図１の動力シフト可能な多段変速機は、３つの平歯車段と３つの遊星歯車段とを介して互いに接続されている１０のシャフトを備えている。シャフト１，３，４，５はシャフトラインＷＳ１に属し、シャフト６，７，８＝１２，９＝２，１０，１１はシャフトラインＷＳ２に属している。これまで記述されてきた連結によって、変速機は、動的な４自由度を有する。明確な運動学すなわちすべてのシャフト間の明確な回転数の割合を出すために、当該変速機機構は、回転数の規準値、たとえば駆動回転数の規準値と、個々のシャフト間あるいはシャフトとギアハウジング０との間の３つのさらなる連結とを必要とする。それゆえそれぞれのギアにおいて、さらに定義されるべき３つの切換要素ＳＥが繋がれていなくてはならない。様々なギアのために、変速機は、繋がれるべきそれぞれ３つの切換要素の様々な組み合わせを必要とする。組み合わせ方法の法則に従えば、たとえば８速の前進ギアと１速の後進ギアとのためには、５つの可変連結用の少なくとも５つの切換要素が必要となる。

図１の動力シフト可能な多段変速機は、上記のような５つの切換要素を有している。第１ブレーキＢ１は、第３シャフトをギアハウジング０と接続可能にしている。同様に当該ブレーキは、第６シャフト６にも作用するであろう。第１クラッチＫ１によって、駆動シャフトａｎ＝１は第５シャフト５と接続可能である。第２クラッチＫ２によって、第７シャフト７は第１１シャフト１１と接続可能である。第３クラッチＫ３によって、第４シャフト４は第５シャフト５と接続可能である。第４クラッチＫ４によって、第６シャフト６は第１０シャフト１０と接続可能である。

図２の動力シフト可能な多段変速機は、図１の変速機のように、２つのシャフトラインと、３つの遊星歯車段と、３つの平歯車段とを有している。当該変速機は同様に、５つの切換要素を有している。ブレーキＢ１とクラッチＫ１，Ｋ３，Ｋ４とは、図１の変速機と同じ部材を接続している。図２の変速機はクラッチＫ２の代わりに代替クラッチＫ２°を有しており、当該クラッチによって第９シャフト９は従動シャフトａｂ＝２と接続可能である。それゆえ当該第２シャフト２と第９シャフト９とは、当該実施形態においては、互いに固定されて接続されてはいない。その代わりこの図では、好適には第７シャフト７と第１１シャフト１１とが、および第１２シャフト１２と第８シャフト８とが、固定されて互いに接続されている。

しかも図２の実施ヴァリエーションにおいては、すべての切換要素は、電気工学のアクチュエータを介しても操作可能なように、外部からアクセス可能である。このようなヴァリエーションは、切換アクチュエータのための補助エネルギーの需要を減らし、それによって変速機の作用の程度を上げるであろう。

図３の動力シフト可能な多段変速機も、図１の動力シフト可能な多段変速機とまったく似た構成をしている。当該構成はクラッチＫ３の代わりに代替クラッチＫ３°を有しており、当該クラッチによって第７シャフト７と第８シャフト８とが接続され得る。平歯車段ＳＧ４７とＳＧ５８のギア比が異なるならば、クラッチＫ３を用いる場合に出てくるであろうとは別の、ギア比列の段階付けが、結果として生じる。

図４では切換ロジックを用いて、個々の実施形態における当該切換要素によって、１速の後進ギアと８速の前進ギアとがいかにして切換可能かが示されている。それぞれのギアにおいて、それぞれ５つの切換要素のうち３つが繋がれている。それゆえ、本来は負担がかかっていない２つの切換要素においてのみ相対運動が生じ、当該相対運動はスリップ運動により損失を生み出す。３つのニュートラルの切換位置においては、ただ２つのクラッチのみが繋がれている。ブレーキＢ１が切られている限り、運動学は明確には定義されない。ブレーキＢ１を繋ぐことによって車両は、ニュートラル・後進ＮＲの切換状態から後進ギアに入る。同様に、ニュートラル・１速Ｎ１の切り換え状態から第１速ギアに入り、あるいはニュートラル・２速Ｎ２の切り換え状態から第２速ギアに入る。当該始動プロセスの間、そのために据え付けられた切換要素は、著しい摩擦力とそれによる加熱に耐えなくてはならない。ブレーキはクラッチよりも容易に、ギアハウジング０を介して熱を放出でき、かつ圧力オイルと冷却オイルとをより簡単に供給できるため、ブレーキは始動要素として、クラッチに対して有利である。

もちろん当該動力シフト可能な多段変速機を、付加的な始動要素、あるいは始動クラッチＫＶ、あるいは液圧式トルク変換器ＴＣと組み合わせても、使用できる。これに関しては、後の図においてより詳しく記述される。

図４の切換ロジックは、当該動力シフト可能な多段変速機において、次あるいはさらに次のギアへのそれぞれの変換が、１度の切換によって可能であることを明らかにもしている。すなわち、ギア変換のためには単に１つの切換要素を切り、別の切換要素を繋ぐことになる。１度の切換によって、たとえば５速から１速、７速から１速、６速から３速、８速から４速といった、さらなるギアジャンプが可能である。そのような切換は、特に素早い戻り切換の際に起こり得る。例外的な場合にのみ、当該動力シフト可能な多段変速機で、２つの切換要素を切り、２つの別の切換要素を繋ぐべき切換が、必要となる。１度の切換はもちろん、その他の切換よりも素早くかつ快適に制御できる。

付加的な始動要素を用いて、図１から図３までの動力シフト可能な多段変速機によって、さらなるギアの切換も可能である。たとえば、第９シャフト９をギアハウジング０と接続可能にする第２の（図示されていない）ブレーキで、図２の実施形態を拡張して、さらなる後進ギアを実現することができる。さらなる切換の可能性のためのさらなる（図示されていない）ブレーキは、シャフト４あるいは７、シャフト５あるいは８、１０，１１あるいは１２の箇所に考えられ得る。しかし、個々の変速機要素の間、たとえばトリプルシャフトの遊星歯車段ＰＧ２とＰＧ３のうち１つの２つの接続シャフトの間の、さらなる（図示されていない）クラッチも考えられ得、それによって当該歯車段を塊として回転させ、歯車の数が同じ場合、切換ロジックを９速以上の前進ギアに拡大することができる。

図５の表は、どの領域において、これまで記述してきた本発明に係る動力シフト可能な多段変速機によって、様々なギア比のステップ比が達成され得るかを明らかにしている。当該表に挙げられているのは、特に図１の実施ヴァリエーションについて、３つの遊星歯車段の標準ギア比と、３つの平歯車段のギア比と、それによってもたらされる、変速機のギア比と、その段階付けと、８速の前進ギアのための総調整範囲とである。この例においては、第６速のギアのギア比が、およそ１，０に選択されている。第２と第３の遊星歯車段の標準ギア比は、同一に選択されている。後進ギアのギア比は、数の上では、第２速の前進ギアのギア比と同じ大きさになるはずである。

当業者であれば当該表で、６つすべての変速機段のギア比が、構造上簡単に表され得ることが分かる。当該動力シフト可能な多段変速機の、全部で６つの変速機段のギア比を用いて、さらに多くのさらなる設計の可能性がもたらされる。なぜなら、因子ｘだけ大きい、また小さい総ギア比は直ちに、同じ因子ｘだけ大きいあるいは小さい、平歯車段のギア比によってもたらされることが、当業者には即座に明白となるからである。それによって、図１の実施ヴァリエーションが、今日乗用車の分野で需要のある、ほとんどすべてのギア比の範囲を充分カバーできることが、当業者には明らかである。

切り換えロジックと、個々の変速機段のギア比とによって、当業者は、従来技術に従って、すべての変速機要素のトルクの負荷と、あらゆるギアにおけるすべてのシャフトを介する出力の流れとを計算できる。そのような分析によって、あらゆるギアにおいて駆動ａｎから従動ａｂ＝２へ総出力が流れる場合、かつ本発明の変速機のすべてのヴァリエーションにおいては、３つの平歯車段のいずれをも介することなく、出力は、第２のシャフトラインＷＳ２から第１のシャフトラインＷＳ１へ逆流するという結論に至る。後進ギアと、最初の２速の前進ギアとにおいては、出力は単に１つの平歯車段を介してのみ、ＷＳ１からＷＳ２へと流れる。その他のすべてのギアにおいては、出力は、２つあるいは３つすべての平歯車段を介して流れる。時間の割り当てが大きいギアにおいては、３つの平歯車段はすべて、負荷が少なく、それゆえ小さな構成となる。

図６は、ハイブリッドヴァリエーションにおける、図１の本発明に係る動力シフト可能な多段変速機のもう１つの実施ヴァリエーションを示している。第４シャフト４には、さらなる平歯車段を介して、小型の電気モータＥＭが取り付けられており、当該電気モータＥＭはこの場合、２つのシャフトラインに対して平行に設けられている。しかし、電気モータＥＭを、同軸に第４シャフト４あるいは第７シャフト７に取り付けることも考えられ得る。

第４シャフト４も第７シャフト７も、役に立つハイブリッド機能を達成するために、特に電気モータＥＭを取り付けるのに適している。後進ギアと、最初の２速の前進ギアとにおいては、シャフト４と７とは、駆動シャフトよりも明らかに高速で回転し、それゆえ従動シャフトに対して高いギア比を有する。ここに取り付けられた電気モータによって、車両は、純粋に電気に切り換えられ、加速することができる。付加的なクラッチＫＶを介して、内燃機関が切り離される。駆動シャフトに対してギア比が高いため、クラッチＫＶを介して内燃機関を高速で加速し、スタートさせるためには、電気モータＥＭにはわずかなトルクだけが必要とされる。

オーバードライブギアにおいても、シャフト４と７とは、駆動シャフトよりも高速で回転する。内燃機関の回転数が低い場合でも、ここに取り付けられた小型の電気モータＥＭは、高い出力性能を有しているため、ブーストとエネルギー回収から、燃料消費の減少のための高いポテンシャルがもたらされる。

これまで記述した、本発明に係る多段変速機のすべての実施ヴァリエーションにおいては、第１シャフト１が完全に第１のシャフトラインＷＳ１を貫通している。シャフトの両末端部１ａと１ｂ（図７参照）とに、内燃機関、あるいは電気モータ、あるいは油圧ポンプ、あるいはその他の補助アセンブリが取り付けられてもよいかもしれない。同様に、図１，３，６，７の実施ヴァリエーションにおいては、従動シャフトａｂ＝２が完全に第２のシャフトラインＷＳ２を貫通している。当該シャフトの両末端部２ａと２ｂとにも、さらなる補助アセンブリが取り付けられてもよいかもしれない。しかし従動シャフトは、図７の実施例に見られるように、２つの従動フランジを有してよい。これはたとえば、２軸変速機の車両にとっては合理的であろう。当該変速機の例においては、内燃機関と変速機との間のねじり振動減衰器が、他の実施例と比較して、駆動シャフトの別の末端部にある。ラインが２つある配置と、貫通している駆動シャフトと、貫通している従動シャフトとによって、当該変速機のコンセプトが、多岐にわたって使用される場合に適応されることができる。

図８は、変速機の駆動シャフトａｎと第１シャフト１との間の始動要素としての、典型的な液圧式トルク変換器ＴＣを備えた、本発明に係る多段変速機の、もう１つの実施ヴァリエーションを示している。第１シャフト１は、再び第１遊星歯車段ＰＧ１の遊星キャリアＰｔ１を駆動する。当該遊星歯車段には、太陽歯車Ｓｏ１と内歯車Ｈｏ１とが含まれている。太陽歯車Ｓｏ１は、第３シャフト３と固定されて接続されている。内歯車Ｈｏ１は、第４シャフト４と固定されて接続されている。クラッチＫ１を介して、第１シャフト１が第５シャフト５と接続され得る。クラッチＫ３を介して、第４シャフト４が第５シャフト５と接続され得る。シャフト４と５とは、平歯車段ＳＧ４７とＳＧ５８の歯車Ｇ４とＧ５を支持している。

歯車Ｇ７は第７シャフト７と固定されて接続され、当該シャフト７はこの実施例においては、第１１シャフト１１とも固定されて接続されている。歯車Ｇ８は第８シャフト８と固定されて接続されているが、さらなる代替クラッチＫ２°°を介して初めて、第１２シャフト１２と接続可能である。

第１２シャフト１２は、再び第２遊星歯車段ＰＧ２の内歯車Ｈｏ２と接続されている。第１１（もしくは第７）シャフト７＝１１は、第２遊星歯車段ＰＧ２の太陽歯車Ｓｏ２と接続されている。当該遊星歯車段ＰＧ２の遊星キャリアＰｔ２は、再び第９シャフト９と固定されて接続されており、当該シャフト９は、従動シャフトａｂ＝２と固定されて接続されている。

図１の実施形態においては、第２クラッチＫ２は、太陽歯車Ｓｏ２と歯車Ｇ７との間に接続されている。図２の実施形態においては、代替第２クラッチＫ２°は、遊星キャリアＰｔ２と従動シャフトａｂ＝２との間に接続されている。図８の実施形態においては、別の代替第２クラッチＫ２°°は、内歯車Ｈｏ２と歯車Ｇ８との間に接続されている。これら３つの解決法は従来技術に従えば、クラッチＫ２，Ｋ２°あるいはＫ２°°が切られている場合、トルクはトリプルシャフトの遊星歯車段ＰＧ２の３つの要素の１つにかかり得ないという意味で同じである。遊星歯車段における、既知のトルクの関係に従えば、当該遊星歯車段の他の要素にも負荷がかからない。それゆえ当該遊星歯車段は、３つの要素（Ｓｏ２，Ｈｏ２あるいはＰｔ２）のどれがクラッチを介して負荷がないよう切り換えられようとも、出力を伝達することができない。

遊星歯車段ＰＧ２を出力伝達に組み入れるための、上記３つの選択肢は、切換要素が切られている場合には、第２のクラッチＫ２，Ｋ２°あるいはＫ２°°における相対的回転数のみが異なっており、当該遊星歯車段ＰＧ２がトルクを伝達する場合には、最大クラッチトルクが異なっている。総ギア比と、個々の出力経路への出力の分岐とに対しては、切換要素の状態は何の影響も与えない。出力経路での出力の割り当てとギア比は、単に、個々の変速機段のギア比と切り換えられた出力経路とに依存する。

図８の本発明に係る多段変速機は、さらに第３の遊星歯車段ＰＧ３をも有している。太陽歯車Ｓｏ３は再び、第８シャフト８の歯車Ｇ８に固定されて接続されている。遊星キャリアＰｔ３は再び、従動シャフトａｂ＝２に固定されている。内歯車Ｈｏ３は、第１０シャフト１０に固定されて接続されている。

本発明に係る多段変速機は、第１遊星歯車段ＰＧ１の太陽歯車Ｓｏ１と、第３遊星歯車段ＰＧ３の内歯車Ｈｏ３との間に、切換可能な出力経路を有している。図１の変速機においては、当該出力経路は、太陽歯車Ｓｏ１から、第３シャフト３、歯車Ｇ３、歯車Ｇ６、第６シャフト６、第１０シャフト１０を介して内歯車Ｈｏ３へと通っている。当該出力経路を切り換えるための第４クラッチＫ４は、この図では第６シャフト６と第１０シャフト１０との間にある。図８の変速機においては、当該出力経路は同様に、太陽歯車Ｓｏ１から内歯車Ｈｏ３へと通っている。代替第４クラッチＫ４°は、この図では第３シャフト３と、第１３シャフト１３のシャフトスタブの歯車Ｇ３との間にある。当該第１３シャフト１３は、元々は第３シャフト３の、切り離された一部である。第１０シャフト１０はこの図では、第６シャフト６と固定されて接続されている。変速機の切換ロジックとギアの段階付けにとっては、出力経路がどこで切り換えられるのかは、重要ではない。

図１、図２、図３の実施ヴァリエーションから、切換状態においては、第３シャフト３にある太陽歯車Ｓｏ１は、第１ブレーキＢ１を介してギアハウジング０と接続可能であることが、すでに知られている。これについては、図８の変速機においても、そのように解決される。

図１、図２、図３の実施ヴァリエーションにおいては、太陽歯車Ｓｏ１をギアハウジング０と接続するために、変速機の段階付けに関して、（図示されていない）ブレーキは、第６シャフト６にも同じように作用する。なぜなら、第４クラッチＫ４は、第６シャフト６と第１０シャフト１０との間にあるからである。

図９の表は、図８の多段変速機の模範的な実施ヴァリエーションについて、３つの遊星歯車段と３つの平歯車段のギア比を表している。当該設計で変速機は、８速の前進ギアの間で、およそφ＝７より大きい調整範囲に到達する。遊星歯車段ＰＧ１とＰＧ２の標準ギア比ｉ０１とｉ０２は数の上では小さいので、当該遊星歯車段の太陽歯車を比較的大きくすることができ、それによってさらなるシャフトを太陽歯車に貫通させることができる。しかし遊星歯車はなおあまり小さくはならない。なぜならそうなれば遊星歯車の、遊星キャリアに対する、最大の相対的回転数は、非常に大きく上昇するであろうからである。第３遊星歯車段ＰＧ３は、比較的大きな標準ギア比ｉ０３を有している。それによって、従動側のこの最後の変速機段において初めて、たとえば第１速で大きく加速する場合に必要とされる大きな従動トルクが生み出されることになる。

平歯車段ＳＧ４７とＳＧ５８のギア比ｉ４７とｉ５８は、数の上ではほんのわずかだけ１からずれている。それにより、省スペースで軸受けされ得る歯車が比較的大きく、それゆえ負荷の小さなものとなる。さらに、変速機をコンパクトな構造にするのにも役立つ。平歯車段ＳＧ３６のギア比ｉ３６は、数の上で相対的に大きくなくてはならない。しかし良好な変速機の段階付けを調整するための可能性の枠内においては、下にコンパクトな軸受がさらに適合する、できるだけ大きな歯車Ｇ３を保持するために、当該ギア比は数の上でできる限り小さく選択された。

図８の多段変速機の切換ロジックに関してすぐに目に付くのは、後進ギアと最初の５速の前進ギアとにおいて、代替第４クラッチＫ４°が常に繋がれていることである。

５速だけの前進ギアを有する変速機ヴァリエーションにおいては、当該代替第４クラッチＫ４°は完全に欠落している。代替第４クラッチＫ４°は、図１０に示されているように、第１３シャフト１３のシャフトスタブの、第３シャフト３と歯車Ｇ３との間の固定接続に置き換えられている。第１太陽歯車Ｓｏ１と第３内歯車Ｈｏ３との間の出力経路は、それによって常に稼働されている。変速機は、１速の後進ギアと良好に段階付けられた５速の前進ギアとの、全部で６つの切換位置のための、４つの切換要素を有している。各ギアにおいては、２つの切換要素のみが繋がれ、２つは切られている。

図１１の表は、５速前進ギアでφ＝４の総調整範囲のための考えられ得る設計を示している。小さくて軽量で、比較的低性能エンジンの車両には、調整範囲φ＝４の変速機で充分こと足りる。たった４つの切換要素と、当該４つの切換要素のための縮小されたアクチュエータによって、図１０の動力シフト可能な多段変速機が小さくかつ単純となったため、小型の車両での利用にも向いている。まさに、大都市中心部での交通量の激しい新興の（アジアの）成長市場において、より小型の車両の需要が増すであろう。当該小型車両には、快適に動力シフト可能な多段変速機の、当該実施ヴァリエーションが特に適している。

ますます激しくなる交通量と、ますます少なくなる資源とによって、資源需要をより少なくすることがますます重要となっている。ハイブリッド駆動によって、車両に必要なエネルギーをより良好に管理することが可能となり、当該エネルギーを節約するのに役立つ。しかしハイブリッド駆動には、パワートレインに電気モータを取り付ける必要がある。

液圧式トルク変換器ＴＣを有する自動変速機においては、液圧式変換器を電気モータＥＭに代えることが考えられる。そのような変換器は確かに、非常に快適かつ容易に制御可能な始動要素である。しかし変換器の機能は、摩擦接続された他の切換要素によっても引き受けられることができ、電気モータＥＭに支援されればなおのことである。

模範的に、図１２は図１０の変速機を示しているが、当該図においては、液圧式交換器ＴＣは電気モータＥＭに代えられた。代替第４クラッチＫ４°を取り去ることでできたスペースは、ハイブリッド駆動用の付加的な構成要素たとえば電気駆動式オイルポンプを取り付けるために使われてもよいであろう。

パワートレインから内燃機関を取り離すために、当該変速機はまた、付加的なクラッチＫＶを有している。クラッチＫＶが切られると、電気モータＥＭのみがパワートレインを駆動する。内燃機関に切り換えるには、クラッチＫＶを繋ぐ。内燃機関の速度を上げるためにクラッチＫＶを介してトルクが流れるのに応じて、従動シャフトａｂ＝２のトルクを一定に保つために、電気モータは付加的にトルクを送らなくてはならない。これは今日、制御技術上可能である。

車両の停車中に内燃機関だけが始動され、車両が第１速の前進ギア（後進ギア）で発進するのであれば、多段変速機においては、クラッチＫ１（Ｋ２°°）のみが繋がれてもかまわない。始動するためには、第１ブレーキＢ１が制御されて繋がれる。それには、従来技術の例がある。

もちろん、電気モータの負荷を軽くするために、さらなる変速機段と切換要素とが使われてもよい。しかし図１２で示された非常に単純な解決法では、非常に少ない構成要素で間に合っており、それゆえ構造が小さくコンパクトになる。

図１、図２、図３、図６、図７、図８、図１０、図１２で示された変速機機構はすべて、駆動側のシャフトラインＷＳ１にたった１つの遊星歯車段ＰＧ１を備え、従動側のシャフトラインＷＳ２に２つの遊星歯車段ＰＧ２とＰＧ３とを備えている。このことによって、特に図８、図１０、図１２の変速機機構においては、トルク変換器ＴＣあるいは直径が比較的大きい電気モータＥＭと、駆動歯車の直径が同じく比較的大きい差動歯車装置Ｄとの間に変速機を設計上設置する際の利点が生じる。しかし本発明は、駆動側のシャフトラインＷＳ１に２つの遊星歯車段と、従動側のシャフトラインＷＳ２にたった１つの遊星歯車段とを有するヴァリエーションにも、明らかに広がっている。

ＬＭＧ 動力シフト可能な多段変速機
ＧＳ 変速機段
ＳＥ 切換要素
ＷＳ１ シャフトライン１
ＷＳ２ シャフトライン２
ＰＧ 遊星歯車段
ＳＧ 平歯車段
０ ギアハウジング
ａｎ 駆動シャフト
ａｂ 従動シャフト
１ 第１シャフト
２ 第２シャフト
３ 第３シャフト
４ 第４シャフト
５ 第５シャフト
６ 第６シャフト
７ 第７シャフト
８ 第８シャフト
９ 第９シャフト
１０ 第１０シャフト
１１ 第１１シャフト
１２ 第１２シャフト
１３ 第１３シャフト
Ｇ３ 歯車３
Ｇ４ 歯車４
Ｇ５ 歯車５
Ｇ６ 歯車６
Ｇ７ 歯車７
Ｇ８ 歯車８
ＰＧ１ 標準ギア比ｉ０１の、トリプルシャフトの第１遊星歯車段
ＰＧ２ 標準ギア比ｉ０２の、トリプルシャフトの第２遊星歯車段
ＰＧ３ 標準ギア比ｉ０３の、トリプルシャフトの第３遊星歯車段
ＳＧ３６ 第３シャフトと第６シャフトとの間にある、ギア比ｉ３６の平歯車段
ＳＧ４７ 第４シャフトと第７シャフトとの間にある、ギア比ｉ４７の平歯車段
ＳＧ５８ 第５シャフトと第８シャフトとの間にある、ギア比ｉ５８の平歯車段
Ｓｏ１ 第１遊星歯車段の太陽歯車
Ｈｏ１ 第１遊星歯車段の内歯車
Ｐｔ１ 第１遊星歯車段の遊星キャリア
Ｓｏ２ 第２遊星歯車段の太陽歯車
Ｈｏ２ 第２遊星歯車段の内歯車
Ｐｔ２ 第２遊星歯車段の遊星キャリア
Ｓｏ３ 第３遊星歯車段の太陽歯車
Ｈｏ３ 第３遊星歯車段の内歯車
Ｐｔ３ 第３遊星歯車段の遊星キャリア
Ｂ１ 第１ブレーキ（シャフト３をハウジング０と接続する）
Ｋ１ 第１クラッチ（シャフト１をシャフト５と接続する）
Ｋ２ 第２クラッチ（シャフト７をシャフト１１と接続する）
Ｋ２° 代替第２クラッチ（シャフト９をシャフト２と接続する）
Ｋ２°° さらなる代替第２クラッチ（シャフト１２をシャフト８と接続する）
Ｋ３ 第３クラッチ（シャフト４をシャフト５と接続する）
Ｋ３° 代替第３クラッチ（シャフト７をシャフト８と接続する）
Ｋ４ 第４クラッチ（シャフト６をシャフト１０と接続する）
Ｋ４° 代替第４クラッチ（シャフト３をシャフト１３と接続する）
ＥＭ 電動機＝電気モータ
ＫＶ 内燃機関と自動変速機との間のクラッチ
ＴＣ トルク変換器
Ｄ 差動歯車装置
１°（１ｂ） 駆動シャフトの前方（後方）末端部
２°（２ｂ） 従動シャフトの前方（後方）末端部

Claims (29)

1. 駆動シャフト（ａｎ）と従動シャフト（ａｂ＝２）との間にあり、複数の変速機段（ＧＳ）と複数の切換要素（ＳＥ）とから成る、動力シフト可能な多段変速機（ＬＭＧ）において、
   前記変速機は、２つの平行なシャフトライン（ＷＳ１とＷＳ２）と３つのトリプルシャフトの遊星歯車段（ＰＧ）とを備え、該遊星歯車段はそれぞれ１つの太陽歯車（Ｓｏ）と内歯車（Ｈｏ）と、複数の遊星歯車を有する遊星キャリア（ＰＴ）と、を有しており、
   それぞれのシャフトライン（ＷＳ）は前記遊星歯車段（ＰＧ）の少なくとも１つを含んでおり、
   かつ、前記２つのシャフトラインは少なくとも２つの平歯車段（ＳＧ）を介して互いに接続可能であることを特徴とする動力シフト可能な多段変速機。
2. 前記２つの平行なシャフトライン（ＷＳ１とＷＳ２）は、３つの平歯車段（ＳＧ３６，ＳＧ４７，ＳＧ５８）を介して互いに接続可能であることを特徴とする請求項１に記載の動力シフト可能な多段変速機。
3. 前記第１のシャフトライン（ＷＳ１）は前記駆動シャフト（ａｎ）と接続可能であり、前記第２のシャフトライン（ＷＳ２）は前記従動シャフト（ａｂ＝２）と接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動力シフト可能な多段変速機。
4. 前記変速機は第１の平歯車段（ＳＧ３６）を備えており、該平歯車段（ＳＧ３６）は、前記第１のシャフトライン（ＷＳ１）にある第３シャフト（３）と、前記第２のシャフトライン（ＷＳ２）にある第６シャフト（６）との間の出力経路にある歯車Ｇ３と歯車Ｇ６との間に、ギア比（ｉ３６）を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
5. 前記変速機は第２の平歯車段（ＳＧ４７）を備えており、該平歯車段（ＳＧ４７）は、前記第１のシャフトライン（ＷＳ１）にある第４シャフト（４）と、前記第２のシャフトライン（ＷＳ２）にある第７シャフト（７）との間の出力経路にある歯車Ｇ４と歯車Ｇ７との間に、ギア比（ｉ４７）を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
6. 前記変速機は第３の平歯車段（ＳＧ５８）を備えており、該平歯車段（ＳＧ５８）は、前記第１のシャフトライン（ＷＳ１）にある第５シャフト（５）と、前記第２のシャフトライン（ＷＳ２）にある第８シャフト（８）との間の出力経路にある歯車Ｇ５と歯車Ｇ８との間に、ギア比（ｉ５８）を有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
7. 前記変速機は第１のトリプルシャフトの遊星歯車段（ＰＧ１）を備え、該遊星歯車段（ＰＧ１）は前記第１シャフト（１）と前記第３シャフト（３）と前記第４シャフト（４）とを第１標準ギア比（ｉ０１）を介して接続していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
8. 前記変速機は第２のトリプルシャフトの遊星歯車段（ＰＧ２）を備え、該遊星歯車段（ＰＧ２）は第１２シャフト（１２）と第９シャフト（９）と第１１シャフト（１１）とを第２標準ギア比（ｉ０２）を介して接続していることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
9. 前記変速機は第３のトリプルシャフトの遊星歯車段（ＰＧ３）を備え、該遊星歯車段（ＰＧ３）は前記第８シャフト（８）と第１０シャフト（１０）と前記従動シャフト（ａｂ＝２）とを第３標準ギア比（ｉ０３）を介して接続していることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
10. 前記第１遊星歯車段（ＰＧ１）は、好適には前記第３シャフト（３）と接続されている第１太陽歯車（Ｓｏ１）を備え、好適には前記第４シャフト（４）と接続されている第１内歯車（Ｈｏ１）を備え、前記第１シャフト（１）と接続され前記駆動シャフト（ａｎ）と接続可能な第１遊星キャリア（Ｐｔ１）を備えていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
11. 前記第２遊星歯車段（ＰＧ２）は、前記第１１シャフト（１１）と接続され前記第７シャフト（７）と接続可能な第２太陽歯車（Ｓｏ２）を備え、前記第１２シャフト（１２）と接続され前記第８シャフト（８）と接続可能な第２内歯車（Ｈｏ２）を備え、前記第９シャフト（９）と接続され前記従動シャフト（ａｂ＝２）と接続可能な第２遊星キャリア（Ｐｔ２）を備えていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
12. 前記第３遊星歯車段（ＰＧ３）は、好適には前記第８シャフト（８）と接続されている第３太陽歯車（Ｓｏ３）を備え、好適には前記第１０シャフト（１０）と接続されている第３内歯車（Ｈｏ３）を備え、好適には前記従動シャフト（ａｂ＝２）と接続されている第３遊星キャリア（Ｐｔ３）を備えていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
13. 前記変速機は第１のブレーキ（Ｂ１）を備えており、前記第３シャフト（３）と、前記第１の平歯車段（ＳＧ３６）を介して前記第３シャフト（３）と連結可能な前記第６シャフト（６）とから成るシャフトトレインが、前記第１のブレーキ（Ｂ１）によって、ギアハウジング（０）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
14. 前記変速機は、第２のブレーキを備えており、該第２のブレーキによって前記第９シャフト（９）は前記ギアハウジング（０）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
15. 前記変速機は第１クラッチ（Ｋ１）を備えており、該第１クラッチ（Ｋ１）によって前記第１シャフト（１）は前記第５シャフト（５）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
16. 前記変速機は第２クラッチ（Ｋ２）を備えており、該第２クラッチ（Ｋ２）によって前記第７シャフト（７）は前記第１１シャフト（１１）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
17. 前記多段変速機が前記第２クラッチ（Ｋ２）を備えている場合、前記第９シャフト（９）は前記従動シャフト（ａｂ＝２）と固定されて接続され、同時に前記第１２シャフト（１２）は前記第８シャフト（８）と接続されていることを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
18. 前記変速機は第３クラッチ（Ｋ３）を備えており、該第３クラッチ（Ｋ３）によって前記第４シャフト（４）は前記第５シャフト（５）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
19. 前記変速機は第４クラッチ（Ｋ４）を備えており、該第４クラッチ（Ｋ４）によって前記第６シャフト（６）は前記第１０シャフト（１０）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
20. 前記変速機は代替第２クラッチ（Ｋ２°）を備えており、該代替第２クラッチ（Ｋ２°）によって前記第９シャフト（９）は前記第２シャフト（２）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
21. 前記多段変速機が前記代替第２クラッチ（Ｋ２°）を備えている場合、前記第１２シャフト（１２）は前記第８シャフト（８）と接続され、同時に前記第７シャフト（７）は前記第１１シャフト（１１）と接続されていることを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
22. 前記変速機は別の代替第２クラッチ（Ｋ２°°）を備えており、該別の代替第２クラッチ（Ｋ２°°）によって前記第１２シャフト（１２）は前記第８シャフト（８）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
23. 前記多段変速機が前記別の代替第２クラッチ（Ｋ２°°）を備えている場合、前記第７シャフト（７）は前記第１１シャフト（１１）と接続され、同時に前記第９シャフト（９）は前記従動シャフト（ａｂ＝２）と接続されていることを特徴とする請求項１から請求項２２のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
24. 前記変速機は代替第３クラッチ（Ｋ３°）を備えており、該代替第３クラッチ（Ｋ３°）によって前記第７シャフト（７）は前記第８シャフト（８）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項２３のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
25. 前記変速機は代替第４クラッチ（Ｋ４°）を備えており、該代替第４クラッチ（Ｋ４°）によって前記第３シャフト（３）は前記第１３シャフト（１３）と接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項２４のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
26. それぞれのシャフト、特に前記第５シャフト（５）あるいは前記第８シャフト（８）あるいは好適には前記第４シャフト（４）あるいは前記第７シャフト（７）に、電動機が取り付け可能であることを特徴とする請求項１から請求項２５のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
27. 前記動力シフト可能な多段変速機（ＬＭＧ）は、さらなる切換要素、好適にはさらなるクラッチ（ＫＶ）を介して内燃機関から切り離し可能であることを特徴とする請求項１から請求項２６のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
28. 前記第１シャフト（１）は前記第１のシャフトライン（ＷＳ１）全体を貫通しており、前記第１シャフト（１）の両末端部（１ａと１ｂ）は、前記ギアハウジングと接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項２７のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。
29. 前記従動シャフト（ａｂ＝２）は前記第２のシャフトライン（ＷＳ２）全体を貫通しており、前記従動シャフト（ａｂ＝２）の両末端部（２ａと２ｂ）は、前記ギアハウジングと接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項２８のいずれか一項に記載の動力シフト可能な多段変速機。

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