JP2010535997A - トルク伝達デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、入力シャフト（１２）と、入力側で入力シャフトと駆動可能に結合され得かつ出力側で様々なギア（Ｇ１、．．．、Ｇ７、Ｒ）を介して共通出力シャフト（４０）と結合されている第１及び第２の機械的ギアブランチ（２６、２８）と、各々が第１のパーツ（１６）、第２のパーツ（２２、２４）及び第１及び第２の圧力チャンバを有する第１及び第２の油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）と、を有するマニュアルトランスミッションに関する。油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の各々の第１のパーツ及び第２のパーツは互いに回転自在であり、第１の油圧マシン（１８、１８′）の第２のパーツ（２２）は第１の機械的ギアブランチ（２６）に動作可能に接続されており、第２の油圧マシン（２０、２０′）の第２のパーツ（２４）は第２の機械的ギアブランチ（２８）に動作可能に接続されている。少なくとも１つの圧力制御デバイスが油圧マシンに関連しており、当該圧力制御デバイスによって第１の油圧マシン（１８、１８′）の第１の圧力チャンバが第２の油圧マシン（２０、２０′）の第１の圧力チャンバ油圧的に結合され得かつ第１の油圧マシン（１８、１８′）の第２の圧力チャンバが第２の油圧マシン（２０、２０′）の第２の圧力チャンバに油圧的に結合され、２つの油圧マシン間の圧力が、特にギアの変更のためにバランスされる。

Description

本発明は、原動機付き車両（以下、自動車という）のシフトトランスミッションに関し、当該トランスミッションは、入力シャフト並びに第１の機械的トランスミッションブランチ及び第２の機械的トランスミッションブランチを有し、これらのブランチは、入力側において入力シャフトに駆動可能に接続され得、出力側において異なったギアステージを介して共通出力シャフトに接続され得る。

荷重下において駆動力を遮断して荷重のない状態でのシフトを行うことが可能な従来のトランスミッション（パワーシフトトランスミッションと称される）は、ドライバーにほとんど感知されない快適なギアステージ変化を行うことが可能とするために、一般的に多くのカップリング要素及びアクチュエータを有している。周知のパワーシフトトランスミッション（乗用車では、通常はデュアルクラッチトランスミッションが使用される）は、摩耗する傾向のある複数のコンポーネントを含むので、望まれない複雑さを有している。このようなパワーシフトトランスミッションの制御は、さらに複雑及び／または高価になってきている。

本発明の基本的な目的は、荷重下において走行快適性がシフト操作で損なわれないようにシフトされることが可能なシフトトランスミッションを提供することである。このこと及びシフトトランスミッションの制御に必要なコンポーネントは、可能な限り単純かつ堅牢にされるべきである。さらに、シフトトランスミッションは、自動車の複数の走行状態が、この目的のために必要な特別なコンポーネント無しに管理され得るようにデザインされるべきである。

この目的は、請求項１の特徴によって充足される。

本発明によるシフトトランスミッションは、上述したように、第１の機械的トランスミッションブランチ及び第２の機械的トランスミッションブランチを有し、これらのブランチは、入力側において入力シャフトと駆動可能に接続され得、出力側において共通出力シャフトと異なったギアステージを介して接続され得る。シフトトランスミッションは、さらに、第１の油圧マシン及び第２の油圧マシンを有し、これらの各々は、第１のパーツ及び第２のパーツ並びに第１の圧力スペース及び第２の圧力スペースを有する。油圧マシンの各々の第１のパーツ及び第２のパーツは、互いに対して回転可能である。第１の油圧マシンの第２のパーツは、第１の機械的トランスミッションブランチに動作可能に接続されており、第２の油圧マシンの第２のパーツは、第２の機械的トランスミッションブランチに動作可能に接続されている。少なくとも１つの圧力制御デバイスが当該２つの油圧マシンに付随しており、当該少なくとも１つの圧力制御デバイスによって第１の油圧マシンの第１の圧力スペースが第２の油圧マシンの第１の圧力スペースに選択的に油圧的に結合され得かつ、そこから油圧的に分離して、第１の油圧マシンの第２の圧力スペースが、第２の油圧マシンの第２の圧力スペースに選択的に油圧的に結合され得て、２つの油圧マシンの間の圧力バランス（特にギアステージ変更に対して）がもたらされ得る。

従って、本発明によるシフトトランスミッションは、２つの分離された機械的トランスミッションブランチを含み、特に、トランスミッションブランチは、各々が特定のギアステージの形成のために提供される静止ギアまたは遊星ギアを有する。例えば、奇数ギアステージが第１のトランスミッションブランチによって形成されるのに対して、第２のトランスミッションブランチが偶数ギアステージまたは後退ギアの実現のために提供される。

本発明のシフトトランスミッションは、第１の油圧マシン及び第２の油圧マシンをさらに含み、これらの油圧マシンは、各々が２つのトランスミッションブランチの１つに付随している。入力シャフトとトランスミッションブランチの各々との駆動可能な結合は、当該油圧マシンによって制御され得る。すなわち、入力シャフトの駆動トルクは、必要に応じて、トランスミッションブランチのうちの１つを介してまたは（特にギアステージ変更において）両方のトランスミッションブランチを同時に介して伝達され得る。このために、第１の油圧マシンの第２のパーツは、第１の機械的トランスミッションブランチに動作可能に接続され（すなわち例えば、直接回転固定的に接続されるかまたはトランスミッションを介して間接的に接続される）、第２の油圧マシンの第２のパーツは、第２の機械的トランスミッションブランチに動作可能に接続される。

入力シャフトから機械的トランスミッションブランチへ伝達される駆動トルクは、油圧マシンの圧力スペース内に存在する流体圧力に依存する。各々の第１のパーツと第２のパーツとの間の結合度は、油圧マシンの油圧システム内の干渉によって変化させられ得る。換言すれば、結合度は流体の流量に依存する。すなわち、各々の油圧マシンを単位時間に通過する流体スループットすなわち流体の量または体積に依存する。流体スループットは、第１のパーツの各々の回転速度と対応する第２のパーツの回転速度との間の速度差に依存し、かつ第１のパーツに対する第２のパーツの回転毎に油圧マシンを通って流れる油圧流体の量に依存する。

ギアステージの変更において、トルク伝達は、一方のトランスミッションブランチから他方のトランスミッションブランチに置き替えられるべきであり、各々の油圧マシンの第１のパーツに対する第２のパーツの回転速度は変化させられなければならない。ギアステージの変更の制御は、圧力制御デバイスを介して行われ、圧力制御デバイスによって、油圧マシンが互いに油圧的に結合されて２つの油圧マシンの間の圧力のバランスがもたらされ得る（例えばギアステージ変更に関して）。一方の油圧マシンの圧力レベルがこのような圧力のバランスによって上昇させられるのに対し、他方の油圧マシンの圧力レベルが低下させられ、これによって（上述したように）結合度が上昇または低下させられる。結果として、（少なくとも部分的に）一方のトランスミッションブランチから他方のトランスミッションブランチへのトルク伝達の置換がおきる。従って、この圧力バランスは、所望の態様の２つの機械的トランミッションブランチを介したトルク伝達に作用し、第１の圧力スペースの各々の互いに対する接続及び第２の圧力スペースの各々の互いに対する接続は、互いに油圧的に分離される。

２つの油圧モータが、特に圧力制御デバイスによって互いに油圧的に結合されていることによって、一方の油圧マシンは他方の油圧マシン（すなわち、駆動される油圧マシン）を油圧的に駆動する。これによって、上述の他方の油圧マシンの第１のパーツと第２のパーツとの間の回転速度の差異は、積極的に引き起こされるかまたは少なくとも補助される。

２つの油圧マシンは、好ましくは、互いに直接的に油圧的に結合され得る。すなわち当該油圧マシンの間で交換される油圧流体の直接の制限なしに、特に、中間にあるチェックバルブ等無しに結合され得る。

機械的トランスミッションブランチの各々が、油圧マシンの各々の第２のパーツとのみ接続されている故に、第２のパーツが小さな半径でデザインされることができ、機械的トランスミッションブランチの各々が比較的小さな慣性モーメントを有する。第２のパーツの各々は、例えばロータであり得る。これによって、ギアステージの変更が特に迅速行われ得、低いトルク容量を有するコスト効果のある同期化デバイスが機械的トランスミッションブランチにおいて使用され得る。

加えて、油圧マシンの油圧結合は、駆動トルク伝達経路のほとんど無損失の変更を可能とする。なぜならば、流れ抵抗のみが油圧結合の油圧システム内で発生するからである。従って、複雑かつ／または高価で、摩耗する摩擦クラッチ及びそれらの駆動システム（従来のデュアルクラッチシステム等のような）が省略される。さらに、本発明によるシフトトランミッションでは、入力シャフト（エンジン速度）と出力シャフト（車両が静止している際は０である）との間の大きな回転速度差の故の始動時のトランスミッションにおける発生熱が、油圧流体によって取り除かれ得、必要ならば冷却デバイスへ送られる。これによって、機械的結合に作用する流体は、同時にクーラントとしても作用する。このことは、クーラントポンプが省略され得る故に、トランスミッションの冷却に関するデザインを実質的に単純化する。加えて、複数の駆動状況及びシフト状況が、２つの油圧マシンの適切な結合によって、追加のコストを上昇させるコンポーネントの必要無しに実現され得る。本発明によるシフトトランスミッションの制御は、単純に実現される油圧制御に基づき得る。

本発明の有利な実施例は、従属請求項、発明の詳細な説明及び添付の図面において説明される。

シフトトランスミッションの実施例によれば、油圧マシンの選択された１つが、圧力制御デバイスによって油圧的に遮断されて、各々の油圧マシンの第２のパーツと第１のパーツとが実質的に回転固定の態様で、すなわち有意なスリップ無しに接続される。このような遮断において、油圧マシンを通り抜けて流れる流体流は遮断され、それによって油圧が油圧マシンの内部で形成され、これが第１のパーツと第２のパーツとの間の相対的な移動を妨げる。その後、油圧マシンは、「定在液柱」によって油圧的に遮断され、第２のパーツは第１のパーツにほぼ回転固定の態様で接続される。この場合、各々の第２のパーツと第１のパーツとの間の微少なスリップは、例えば漏出の故に発生し得る。このような微少なスリップは、いくつかの環境下で必要とされ得、特にコンポーネントの相互の機械的変形（大きな常時荷重（例えば、ギアステージの変更無しの長い一定の走行）下における「ディグイン」または「ハンマーイン」と称されるもの）を防止するために必要とされ得る。

さらに、油圧マシンの選択的な１つが圧力制御デバイスによって油圧的に短絡させられて、各々のマシンの第２のパーツが第１のパーツから切り離され得、換言すれば、第２のパーツと第１のパーツとの間の駆動結合または他の動作結合が解除され得る。油圧的な短絡は、各々のマシンの２つの圧力スペースの実質的に直接の結合として理解されるべきである。これによって、油圧マシンの２つの圧力スペース間の圧力差が存在しないかまたは最小限の圧力差のみが存在するので、第２のパーツは実質的に第１のパーツに対して実質的に（油圧流体の流れ損失無しに）回転自在となる。これに応じて、第１のパーツと第２のパーツとの間の回転速度差において、流体は、油圧マシンの圧力スペースの一方から他方の圧力スペースまで実質的に直接（従って、ほぼパワー損失無しで）搬送される。これに応じて、第２のパーツとこれに対応する第１のパーツとの間の結合作用は、十分に小さくなる。

例えば、この状態は、対応する機械的トランスミッションブランチが切り離されるべき場合、すなわち、このトランスミッションブランチを介して（換言すればトランスミッションブランチのギアステージのうちの１つを介して）入力シャフトから出力シャフトへ伝達されるべきトルクが無い場合に必要とされ得る。

従って、圧力制御デバイスは、入力シャフトを介して伝達されるトルクが、選択されたギアステージに従って第１の機械的トランスミッションブランチにのみ伝達されるか、または他の選択されたギアステージに従って第２の機械的トランスミッションブランチにのみ伝達されるように制御され得る。しかし、駆動トルクは、（特にギアステージの変更のために）少なくとも一時は２つの機械的伝達経路で伝達されるかまたは２つの機械的伝達経路に分配され得る。２つの機械的トランスミッションブランチへの、同量または同量でない駆動トルクの移送は、２つの機械的トランスミッションブランチのどのギアステージが選択されるかに基づいて、複数の異なった伝達比の形成のために使用され得る。換言すれば、駆動トルクは、圧力制御デバイスによる油圧マシンの油圧結合の対応する制御によって（選択的に油圧マシン自体の対応する制御によって）機械的トランスミッションブランチの間で変化可能に分配され得る。

油圧マシンの第２のパーツは、介在する摩擦クラッチ無しに機械的トランスミッションブランチと駆動可能に有利に接続され、これによって、コンポーネントが省略され、シフトトランスミッションの制御が単純化される。

シフトトランスミッションの実施例によれば、２つの油圧マシンの各々は、油圧ポンプまたは油圧モータとして選択的に動作させられ得る。これは、当該油圧マシンが、第１のパーツと第２のパーツとの間の回転速度差が存在する場合に、油圧流体を一方の圧力スペースから他方の圧力スペース内へ搬送し得ること意味し、搬送量及び搬送方向は、実質的に第１のパーツ及び第２のパーツの回転速度並びに回転方向に依存することを意味する。従って、この場合、油圧マシンは油圧ポンプとして動作させられ、上述の一方の圧力スペース内の流体圧力は、上述の他方の圧力スペース内の流体圧力よりも小さい。この場合、上述の一方の圧力スペースは吸引領域を形成し、上述の他方の圧力スペースは、圧力領域を形成する。

逆の場合、２つの圧力スペース内の流体圧力の差の存在において、第１のパーツと第２のパーツとの間の相対移動は、油圧マシンのバルブの適切な制御によって生起される。従って、この場合、油圧マシンは機械的トルクを精製する油圧モータとして動作し、第２のパーツは、例えば、第１のパーツに対する回転運動を生成するための駆動部である。その結果、圧力の関係は、上述のポンプとしての動作と反対になる。すなわち、「吸引領域」において「圧力領域」よりも高い流体圧力が存在する。

油圧マシンの各々をポンプとしてまたはモータとして選択的に動作させることを可能とするために、油圧マシンの各々は、油圧マシンの各々の第１の圧力スペースの連通を可能にする少なくとも１つの第１のバルブ、及び第２の圧力スペースの連通を可能にする少なくとも１つの第２のバルブを有し得る。この場合、当該第１のバルブ及び第２のバルブは、上述の圧力制御デバイスによってかまたは他の制御デバイスによって能動的に開閉され得る。これらは、好ましくはスイッチバルブである。

第１及び第２のバルブを有する上述のさらなる改良において、油圧マシンの１つの上述の油圧遮断は、少なくとも１つの第１のバルブ及び／または少なくとも１つの第２のバルブの対応する閉鎖によって行われる。上述の油圧マシンのうちの１つの油圧短絡は、マルチピストンマシンを用いて、少なくとも１つの第１のバルブを開放しかつ追加的に少なくとも１つの第２のバルブを開放することによっても行われ得る。

シフトトランスミッションのさらなる改良によれば、２つの油圧マシンのうちの一方が、圧力制御デバイスによって少なくとも一時は油圧ポンプとして動作させられ、その一方でそれと同時に、他方の油圧マシンは、当該一方の油圧マシンによって油圧的に駆動させられる油圧モータとして動作させられる。このような構成は、特に、ギアステージの変更の実行に有利であり得る。この態様の制御は、２つの機械的トランスミッションブランチへの駆動トルクの特に効率的な分配を可能とする。この分配は、要求特性に基づいて変化させられ得、それによって効率的かつ要求に適合した駆動トルクの伝達が、複数の走行状態に関してなされ得る。

制御ユニットが設けられて、それによって、圧力制御デバイス及びギアステージアクチュエータがギアステージ変更のために制御され、第１の機械的トランスミッションブランチのギアステージが選択されている場合に、第２の機械的トランスミッションブランチのギアステージが選択されることが可能であり、第１の油圧マシンが油圧的に遮断されかつ第２の油圧マシンが油圧的に短絡させられ；その結果、第１の油圧マシンと第２の油圧マシンとが互いに油圧的に結合させられて、入力シャフトの回転速度が減少させられ、２つの油圧マシンの間の圧力のバランスがなされて、駆動トルクが第２の機械的トランスミッションブランチを介して少なくとも部分的に伝達され；その結果、第１及び第２の油圧マシンが、互いに油圧的に分離され、第２の油圧マシンが油圧的に遮断されかつ第１の油圧マシンが油圧的に短絡させられ、駆動トルクが実施的に完全に第２の機械的トランスミッションブランチによって伝達される。

この実施例の有利なさらなる改良において、第１の及び第２の油圧マシンが互いに油圧的に分離される間に、入力シャフトの回転速度は減じられるように調整可能である。これによって、シフトトランスミッションの機械的及び油圧的コンポーネントに発生する荷重が減少させられて、「さらにスムーズな」ギアステージ変更が行われ得る。

入力シャフトの回転速度の減少は、「スイッチングアップ」すなわちギアステージを上げる場合に必要とされる。「スイッチングダウン」すなわちギアステージを下げる場合には、入力シャフトの回転速度は増加させられる。

本発明によるシフトトランスミッションのさらなる実施例において、油圧マシンの形状が可変あることにより、第１のパーツに対する第２のパーツの回転毎に、油圧流体の体積スループットが各々の油圧マシンによって調整され得る。換言すれば、例えば、油圧マシンのピストンの容積が可変であり、個別の要求に適合させられ得る。これによって、油圧マシンを通過する油圧流体の量は、第１のパーツと第２のパーツとの間の回転速度差が変化させられなくとも、変化させられ得る。上述の回転毎の体積スループットは、注入体積とも称される。

シフトトランスミッションが可変油圧マシンを有し、油圧マシンの油圧結合の前に、油圧マシンの形状を、第２の油圧マシンの回転毎の体積スループットが、対応する第１の油圧マシンの回転毎の体積スループットよりも小さくなるように圧力制御デバイスによって制御し得るようにすることも可能である。油圧マシンの形状は、この実施例においてさらに制御され、油圧マシンの結合の間、駆動トルクが主にまたは実質的に完全に第２の機械的トランスミッションブランチを介して伝達されるまで、第２の油圧マシンの回転毎の体積スループットが増加させられかつ第１の油圧マシンの回転毎のスループットが減少させられる。一方のトランスミッションブランチから他方のトランスミッションブランチへのトルクの伝達は、上述の手順でさらに効率的かつ「スムーズ」になされる。

例えば、油圧マシンの結合状態において、第２の油圧マシンの流体スループット容量が（低い容量から）第１及び第２の油圧マシンが同一の流体スループット容量を有する様になるまで増加させられる。第２のマシンの流体スループット容量は、その後に減少させられる。

さらなる実施例によれば、油圧制御手段によって、第１の油圧マシンの第１の圧力スペースは第２の油圧マシンの第２の圧力スペースと油圧的に結合され得、第１の油圧マシンの第２の圧力スペースは第２の油圧マシンの第１の圧力スペースと結合され得る。このような油圧マシンの「クロスオーバー」結合は、（選択的に油圧マシンの可変形状と併せて）追加の動作状態の形成を可能とする。例えば、第１のギアステージ及び後退ギアステージを同時に選択することによって、（無限大のギア比に対応する）「ニュートラルギア」機能の実現が可能となり、「ヒルホールド」機能の実現も可能となる。

油圧マシンの形状が（可変形状の場合において）固定すなわち設定されて、同じ向きかまたは反対の向きの伝達比を有している２つのギアステージが選択され、第１の油圧マシンの第１の圧力スペースが第２の油圧マシンの第２の圧力スペースに油圧的に結合されかつ第１の油圧マシンの第２の圧力スペースが第２の油圧マシンの第１の圧力スペースに油圧的に結合される場合に、入力シャフトと出力シャフトとの間に正方向または逆方向の異なった伝達比が形成され得るようになされる。

例えば、２つの前進ギアステージが選択されている場合、「油圧後退ギア」は、２つの油圧マシンの異なった流体スループット容量の固定すなわち設定によって形成され得る。さらに、「クリープギア」の形成が可能である。このために、「ニュートラルギア」設定と同様に、第１の前進ギアステージ及び後退ギアステージが選択され、クリープギアのための異なったサイズの２つの油圧マシン流体スループット容量が選択される。

１つの実施例において、油圧マシンの第１のパーツの各々と第２のパーツの各々は回転自在である。この構成において、油圧マシンは、入力シャフトとトランスミッションブランチとの間の「流体クラッチ」として作用する。例えば、油圧マシンのうちの１つの遮断状態において、入力シャフトによって駆動される回転自在な第１のパーツの回転運動は、第２のパーツを介してトランスミッションブランチの各々に伝達される。

構造的に特に有利なさらなる改良は、第１の油圧マシンの第１のパーツが第２の油圧マシンの第１のパーツに回転固定的に接続されるようになされ、特に、第１の油圧マシンの第１のパーツが第２の油圧マシンの第１のパーツとワンピースにデザインされる。

ディファレンシャルギアの各々は、２つの機械的トランスミッションブランチに付随し得る。これに関して、ディファレンシャルギアの各々の入力は、入力シャフトと結合され、ディファレンシャルギアの各々の第１の出力は、油圧マシンの各々第２のパーツに結合される。ディファレンシャルギアの各々の第２の出力は、機械的トランスミッションブランチの各々に結合される。この実施例において、油圧マシンは、「流体ブレーキ」として構成され、駆動トルクを支持可能である。例えば、油圧マシンの一方の遮断状態において、ディファレンシャルギアの第１の出力が遮断される。これによってトランスミッションブランチは、ディファレンシャルギアの比に対応する回転速度で入力シャフトによって駆動される。しかし、第１のパーツと第２のパーツとの間の回転速度差の設定が可能とされるならば、機械的トランスミッションブランチと入力シャフトとの間のトルク伝達比及び回転速度比が設定可能とされる。

ディファレンシャルギアの各々は、特に、遊星トランスミッションによって形成される。油圧マシンの第１の部分を固定的に配することもさらに可能である。この実施例は、回転するのが油圧マシン全体では無い故に、構造において特に単純であり、制御も単純になる。

本発明によるシフトトランスミッションのさらなる改良によれば、入力シャフト、第１の機械的トランスミッションブランチ及び第２の機械的トランスミッションブランチが、互いに常時結合され、上述したように、この態様の結合を介して伝達される駆動トルクは可変でありかつ油圧マシンの作動状態に依存する。

上述の第１のパーツが油圧マシンのハウジングであればさらに好ましい。第２のパーツは、ロータによって形成され得る。この代替例として、第１のパーツは、回転自在に設けられた場合に、油圧マシンの各々の追加のロータとされ得る。

２つの油圧マシンのうちの少なくとも１つが、油圧システムの少なくとも１つの追加コンポーネントに接続され得ることが特に効率的であることが判明している。例えば、伝達されたトルクは、圧力測定によって単純な態様で決定され得る。さらに、特定の走行状態において、油圧流体は、追加の車両制御コンポーネントの動作（例えば全輪クラッチの作動）のために、油圧マシンとの接続に使用され得る。

接続ラインは油圧マシンと関連し得、制御可能制限バルブがその延長部に設けられて、油圧マシンの各々の流体スループットを制限する。換言すれば、当該流体スループットは、特定の走行状態に対して、制御可能な制限デバイスによって制御される。このことによって、対応する油圧マシンを介して伝達されるトルクが制御され得る。このことは、特に、始動時における入力シャフトから機械的トランスミッションブランチへのトルクの伝達の制御を単純化する。

共通の接続ライン及び共通の制限バルブが、油圧マシンと関連しているのが好ましい。油圧流体の冷却のための冷却デバイスが接続ラインの延長内に設けられ得、これによって制限デバイスを通過する流体が効率的な態様で冷却される。従って、特に、第１のパーツと第２のパーツとの間の回転速度差が大きい場合において（例えば、始動段階において）、生成される実質的な廃熱が、効率的に取り去れられ得る。

本発明は、有利な実施例及び添付の図面を参照して、単に例示の目的で以下に説明される。

本発明によるシフトトランスミッションの実施例の図である。 ラジアルピストンマシンの断面図である。 図３−５は、本発明によるシフトトランスミッション実施例の圧力調整デバイスの異なった実施例の図である。 図３−５は、本発明によるシフトトランスミッション実施例の圧力調整デバイスの異なった実施例の図である。 図３−５は、本発明によるシフトトランスミッション実施例の圧力調整デバイスの異なった実施例の図である。 図６−８は、本発明によるシフトトランスミッションの異なった追加の実施例の図である。 図６−８は、本発明によるシフトトランスミッションの異なった追加の実施例の図である。 図６−８は、本発明によるシフトトランスミッションの異なった追加の実施例の図である。 入力シャフトと、油圧マシン及び機械的トランスミッションブランチとの結合を提供する遊星ギア配置である。

図１は、本発明によるシフトトランスミッション１０の１つの実施例を示している。自動車の駆動ユニット（図示せず）に面しているシフトトランスミッション１０の左側部は、入力シャフト１２を含み、入力シャフト１２は、駆動ユニットによって駆動されて回転運動をさせられる。回転の不規則性は、駆動ユニット（例えば内燃エンジン）からシフトトランスミッション１０を有する自動車のパワートレイン内に導入され、回転振動を生成する。入力シャフト１２は、トーションダンパ１４を備えて回転振動を減少させる。

入力シャフト１２は、トランスミッション側において、共通ハウジング１６を有する第１及び第２の油圧マシン１８、２０に接続されている。ハウジング１６は、入力シャフト１２に回転固定的に結合されている。

マシン１８、２０は、それぞれロータ２２及び２４を有しており（図２も参照）、ロータ２２は、第１の機械的トランスミッションブランチ２６に回転固定的に接続されており、ロータ２４は、第２の機械的トランスミッションブランチ２８に回転固定的に接続されている。

第１のトランスミッションブランチ２６は、中空シャフト３０を含む。中空シャフト３０は、トランスミッションギアＧ１及びＧ３に常時回転固定的に接続されている。さらに、トランスミッションギアＧ５及びＧ７が、同期化デバイス３２によって中空シャフト３０に、選択的に回転固定的に接続され得る。

同様の態様において、第２の機械的トランスミッションブランチ２８は、トランスミッションシャフト３４を含む。トランスミッションシャフト３４は、ギアＧ２に常時回転固定的に接続されており、同期化デバイス３２を介してトランスミッションギアＧ４に選択的に結合され得る。さらに、ギアｒがトランスミッションシャフト３４に固定されており、トランスミッションギアＲと係合している。トランスミッションギアＲによって、後退ギアが形成され得る。

シフトトランスミッション１０は、さらにバックギアシャフト３６を含む。バックギアシャフト３６は、８個のギア３８を有する。８個のギア３８の中で、中央の４個のギア３８は、同期化デバイス３２によって選択的に回転固定的にバッグギアシャフト３６に結合され得る。残りの４つのギアは、常時回転固定的にバックギアシャフト３６に結合されている。

ギアステージアクチュエータの各々（図示せず）の駆動によって、同期化デバイス３２が、軸方向に移動させられて７つの前進ギアステージ（ギアＧ１からＧ６に従って）及び１つの後退ギア（Ｒ）を周知の態様で形成し得る。第１のギアステージの形成のために、バックギアシャフト３６の左側の同期化デバイス３２が、右隣のバックギアシャフト３６のギア３８と係合させられるので、中空シャフト３０の回転運動が、トランスミッションギアＧ１を介してバックギアシャフト３６に伝達され、最終的にトランスミッションギアＧ６を介してシフトトランスミッション１０の出力４０に伝達され、自動車のパワートレイン（図示せず）のさらなる要素に伝達される。シフトトランスミッションの他のギアステージは、同様の態様で形成される。

如何にして入力シャフト１２の駆動トルクが、シフトトランスミッション１０を用いて適切な態様で中空シャフト３０へ及び／またはトランスミッションシャフト３４に伝達されるかが、以下に説明される。

例えば、偶数のギアステージ（第２、第４または第６ギア）または後退ギアが選択された場合、入力シャフト１２のトルクは、トランスミッションシャフト３４に伝達されるべきである。奇数のギアステージが選択された場合、中空シャフト３０への駆動トルクの伝達が必要である。ギアステージの変更が行われるべき場合、トルクの伝達経路の変更も行われなければならない。この場合、駆動トルクは、一時的に両方の機械的トランスミッションブランチ２６、２８を介して伝達され、駆動トルクの伝達される部分の各々は、ギアステージの変更に亘って変化する。このようなギアステージの変更も可能であるべきであり、負荷下で可能な限りスムーズに行われて、自動車のガタガタとした動きまたは同様の望まれない付随する現象によって走行快適性が損なわれないようにすべきである。

このことは、２つの油圧マシン１８、２０の使用によって達成させられる。ロータ２４は、例えば、マシン１８、２０の制御によってハウジング１６に対して固定され得、トランスミッションブランチ２６に付随するロータ２２がハウジング１６から分離される。この場合、入力シャフト１２のトルクは、完全にマシン２０を介してトランスミッションシャフト３４に伝達される。しかし、油圧マシン１８、２０が制御されて、ロータ２０、２４がハウジング１６の回転運動と部分的にのみ結合されるようになされることも可能である。従って、機械的トランスミッションブランチ２６、２８へトルクを伝達すること及びトルク伝達を変化させることを可能とするために摩擦クラッチは不要である。この分配は、実質的に機能が同一のマシン１８、２０を介して行われるのみである。

シフトトランスミッション１０における使用に適したマシンタイプは、例えば、油圧ラジアルピストンマシンに代表されるタイプである。ラジアルピストンマシンの機能は、ラジアルピストンマシン２０の断面図を示す図２を参照して以下に説明される。図示されたラジアルピストンマシン２０は、ポンプ及びモータの両方として動作させられ得る。換言すれば、これらは一方では油圧流体を搬送するために使用され得、他方では与える圧力を制御することによってハウジング１６とロータ２４と間の相対的な回転運動を生成することが可能である。

図示されたラジアルピストンマシン２０は、マシン２０の領域内で円状の輪郭を有するロータ２４を含み、当該円状の輪郭は、ハウジング１６及びロータ２４または付随するトランスミッションシャフト３４の共通回転軸に対してオフセットしている。換言すれば、ロータ２４は偏心要素である。ロータ２４は、各々がピストンスペース５０を有する５つのピストン４８と連通している。ハウジング１６に対するロータ２４の回転において、ピストンスペース５０の体積は、交互に増加させられかつ減少させられる。換言すれば、バルブ５２を通って最初に流れ込む油圧流体は、ハウジング１６に対するロータ２２の回転運動によって、ピストン４８の各々の他のバルブ５２′を通って、後に再度放出される。従って油圧流体は、バルブ５２と連通している第１の圧力スペース（図示せず）から、バルブ５２′と連通している第２の圧力スペース（図示せず）へ搬送される。

ラジアルピストンマシン２０がポンプとして動作させられている場合、油圧液体は、最初に、ロータ２４の反時計回りの回転において図２に示された状態でラジアルピストンマシン２０のシリンダ５１ａのピストンスペース５０内に吸引される。なぜならば、ピストンスペース５０が、最初に最小の体積を有している故である。シリンダ５１ｂ及び５１ｃのピストン４８も吸引フェーズにある。ピストンスペース５０の各々の最大の体積に達した場合、ピストンスペース５０の体積は、ロータ２４の回転の作用の故に、そこから再度減少する、すなわち流体圧力が増加する。ロータ２４の特定の回転位置からまたは流体圧力の特定の閾値から、バルブ５２′が開放され、油圧流体が圧力スペースへ排出される（図示せず）。

図２は、ハウジング１６が回転自在にジャーナル支持されていないという仮定の下で例示として説明された。しかし、油圧流体の搬送量がピストンスペース５０の形状、及びハウジング１６とロータ２４との間の回転速度差にのみ依存することは容易に理解可能であろう。換言すれば、ハウジング１６とロータ２４とが同一の速度で回転している際には、油圧流体は搬送されない。

ラジアルピストンマシン２０がモータとして動作させられている場合、圧力スペース（図示せず）の圧力差によって回転運動が生成されるか少なくとも支持され、上述の機能的原理が同様に適用される。しかし、その後、与圧された油圧流体は、ロータ２４の適切なピストンのシリンダ５１ａ−ｅのバルブ５２の各々の適切な制御によって、ピストンスペース５０の各々へ供給されるべきである。圧力の減少において、ピストンスペース５０の体積は増加し、それによってロータ２４は、ピストン４８によって加えられるトルクを有する。その後、バルブ５２′が開放されて、油圧流体が低圧で外に出ることが許容される。

図２に関して、実質的に同一のタイプのラジアルピストンマシン１８が、図示されたラジアルピストンマシン２０と同軸上にオフセットして設けられ得、２つのラジアルピストンマシン１８、２０が共通のハウジング１６を有し得る（図１参照）ことに注意するべきである。通常は、他のタイプの油圧マシン１８、２０も使用され得る。

本明細書で説明される油圧マシン２０の使用においては、油圧流体の搬送またはシャフトの駆動が重要なだけではなく、ハウジング１６とロータ２０、２４との制御される結合も重要である。このことは、油圧マシン１８、２０を介した油圧流体の流れまたは油圧流体の圧力が制御される点において達成され得る。すなわち、油圧マシン２０がバルブ５２を介して油圧流体を全く外に出すことができない場合、ロータ２４は、ハウジング１６に対して回転することができない。結合は、油圧流体の通過が再度許容されると解除される。従って、個々の機械的トランスミッションブランチ２６、２８を介して伝達される入力シャフト１２の駆動トルクの図１に従った分配は、油圧流体の圧力の変化に実質的に基づいている。圧力制御デバイス５３の実施例の概略図が図３に示されている。

図３は、マシン１８、２０を示している。マシン１８、２０は、各々が圧力ライン５４及び５４′並びに５４ａ及び５４ａ′に接続されている。油圧マシン１８、２０は、圧力ライン５４、５４′と５４ａ、５４ａ′との間で接続が確立されて、油圧的に結合され得る。これは、２つのバルブＶ１、Ｖ２によって行われる。ここで、Ｖ１は４／３ウェイバルブであり、バルブＶ２は４／２ウェイバルブである。

バルブＶ１は、３つのスイッチ状態を有する。第１のスイッチ状態において（図３によれば第１のバルブＶ１の最も低い部分）、マシン１８の圧力ライン５４及び５４′が遮断され、マシン２０の圧力ライン５４ａ及び５４ａ′が互いに接続される。バルブＶ１の第２のスイッチ状態において（図３に示されている）、圧力ライン５４′が圧力ライン５４ａ′に接続され、圧力ライン５４が圧力ライン５４ａに接続される。第３のスイッチ状態は、第１の状態と逆である。すなわち、圧力ライン５４ａと５４ａ′とが遮断され、圧力ライン５４と５４′とが互いに接続される（図３によればバルブＶ１の一番上の部分）。

バルブＶ２は、２つのスイッチ状態を有している。バルブＶ２の第２のスイッチ状態が、上述のバルブＶ１の第２のスイッチ状態において特に重要である。油圧マシン１８、２０の「クロスオーバー」接続、すなわち結合逆転がバルブＶ２によって達成され得る。この場合、圧力ライン５４が圧力ライン５４ａ′に連通し、圧力ライン５４′が圧力ライン５４ａに連通する。バルブＶ２の第１のスイッチ状態はこの作用を生まず、油圧マシン１８、２０の「通常の」結合を提供するのみである。

換言すれば、油圧マシン１８、２０のうちの１つの遮断すなわちアイドリングは、バルブＶ１、Ｖ２によってもたらされ得、上述したように、機械的トランスミッションブランチ２６、２８の各々は、油圧マシン１８、２０のアイドリングにおいて、すなわち対応する油圧マシン１８、２０の各々に付随する圧力ライン５４、５４′または５４ａ、５４ａ′の短絡において、入力シャフト１２から分離される。対照的に、圧力ライン５４、５４′または５４ａ、５４ａ′の各々の遮断においては、駆動シャフト１２と対応する機械的トランスミッションブランチ２６、２８との実質的にスリップのない結合がなされる。圧力のバランス（及びトルクの伝達）は、バルブＶ１の第２のスイッチ位置による油圧結合によって油圧マシン１８、２０の間で達成され得る。このことは、例えば、以下に説明されるギアステージ変更の構成において重要である。

油圧マシン１８、２０の油圧結合のための上述した油圧システムは、供給ライン５６、流出ライン５８及びチェックバルブ５９を介して油圧制御ユニット（ＨＣＵ）６０と連通している。圧力ライン５４、５４′、５４ａ、５４ａ′内のチェックバルブ６２は、油圧流体が供給ライン５６に逆流しないこと、または油圧流体が流出ライン５８から外へ油圧結合システムの上述の部分内に逆流しないように保証する。供給ライン５６及び流出ライン５８は、回転リードスルー６４を有している。マシン１８、２０、各々がマシン１８、２０に関連している圧力ライン５４、５４′及び５４ａ、５４ａ′、並びにバルブＶ１、Ｖ２（破線より上の回転領域Ｒ_ｏ）が回転する一方で、以下で部分的にさらに説明される制御デバイス５３の残りのコンポーネント（破線より下の固定領域Ｓ）が固定的に設けられる故に、この回転リードスルー６４は重要である。

制御ライン６６は、油圧制御ユニットによって与圧され、制御圧力によって、一方でバルブＶ１及びＶ２を制御し、他方でバルブＶ５（機能は以下で説明する）も制御する。

油圧制御ユニット６０は、モータＭと接続されているポンプ６８によって与圧された油圧流体を供給される。モータＭは、トランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）７０によって電気的に制御される。ポンプ６８は、油圧流体フィルタ７１を介して油圧制御ユニット６０と連通しているサンプから油圧流体を取り出す。

例えば、第１のギアステージが選択されて車両の駆動ユニットの駆動トルクが完全に第１の機械的トランスミッションブランチ２６を介して伝達されるべき場合、中空シャフト３０に回転固定的に接続されている第１の油圧マシン１８は、入力シャフト１２に回転固定的に接続されているハウジング１６に対して遮断されなければならない（図１参照）。このために、図３に示されたバルブＶ１は、上述の第１のスイッチ状態にされなければならない。その後、油圧マシン１８は、圧力ライン５４、５４′の遮断の故に遮断されるので、ロータ２２はハウジング１６と共に回転する。対照的に、油圧マシン２０は短絡状態であるので、その２つの圧力スペースは実質的に互いに直接連通する。従って、ロータ２４とハウジング１６との間の回転速度差がある場合、油圧流体のみが循環され、かつ一方の圧力スペースから他方の圧力スペースまで実質的に損失無しに搬送される。これは、油圧マシン２０のアイドリング状態に対応する。

上記記載を基にして、シフトトランスミッション１０の動作は、第１のギアステージから第２のギアステージへの変更に関して例示の目的で図１から図３を参照して説明される。

第２の油圧マシン２０が短絡している故に、関連する同期化デバイス３２によって新しいギアステージが選択され得る。すなわち、第２の機械的トランスミッションブランチ２８のトランスミッションギアＧ２が、回転固定的にトランスミッションシャフト３４と接続される。第２のギアステップの伝達比（第一のギアステージの伝達比に比べて低い）の故に、入力シャフトの回転速度と、第２の機械的トランスミッションブランチ２８の回転速度との間に回転速度差があり、油圧マシン２０が油圧ポンプとして動作する。ライン５４ａ及び５４ａ′の短絡故に、この時点では、駆動トルクは、まだ機械的トランスミッションブランチ２８には伝達されない。

その後、第２のトランスミッションブランチ２８による駆動トルクの一部の取得は、バルブＶ２が図３に示される第２のスイッチ状態にされることで開始される。これによって、２つの油圧マシン１８、２０の油圧結合がなされる。ここで、ポンプとして動作する油圧マシン２０によって搬送される油圧流体は、バルブ５２、５２′の能動的制御によってモータとして動作させられるマシン１８に供給される。最初は、マシン１８のハウジング１６とロータ２２との間には回転速度差はまだない。

しかし、油圧マシン２０の大きなポンプ容量によって搬送される流体は、油圧マシン１８を駆動する（バルブ５２、５２′の対応する動作を伴って）。それによって、入力シャフトの回転速度の低下、ひいては車両の駆動ユニットの回転速度の低下が支持される。駆動ユニットの回転速度の低下も、能動的に同時に行われる。油圧マシン２０のハウジング１６とロータ２４との間の回転速度差は、入力シャフト１２の回転速度の低下によって減少させられる。なぜならば、車両速度が実質的に変わらない故に、シフト進行全ての間で機械的トランスミッションブランチ２６、２８の回転速度が一定であるからである。このことは、油圧マシン２０の搬送量の低下という結果をもたらす。対照的に、油圧マシン１８のハウジングとロータ２２との間の回転速度差は増加するので、油圧マシン１８の駆動効果は低下する。

油圧マシン１８、２０の容量の低下は、一方で第２のトランスミッションブランチ２８を介して伝達されるトルクの増大に帰結し、他方で第１のトランスミッションブランチ２６を介して伝達されるトルクの減少に帰結する。この段階は、油圧マシン１８、２０の間で圧力がバランスされて、バランスされた状態が導入されるまで継続し、バランスされた状態において、駆動トルクの一方の部が第一の機械的トランスミッションブランチ２６を介して伝達され、駆動トルクの他の部分は第２の機械的トランスミッションブランチ２８を介して伝達される。油圧マシン１８、２０が実質的に同一である、すなわち実質的に同一のピストン空間構造を有している場合、当該バランスされた状態において、個々のトランスミッションブランチ２６、２８を介して等しい伝達トルクが導入される。

その後、マシン１８、２０は、バルブＶ１が上述の第３のスイッチ状態になされることで再度互いに油圧的に分離され、これによって油圧マシン１８は短絡し、油圧マシン２０は油圧的に遮断される。シフトトランスミッション１０の機械的コンポーネントの歪みを回避するために、バルブＶ１のスイッチングが、入力シャフト１２及び第２のトランスミッションブランチ２８が同一の回転速度になるまでの入力シャフト１２の能動的な回転速度低減に付随して起こる。ここで、駆動トルクは、圧力ライン５４ａ、５４ａ′の遮断により、第２の機械的トランスミッションブランチ２８によって実質的に完全に伝達される。従って、第１のギアステージから第２のギアステージへの変更が終了する。

他のギアステージ間のギアステージ変更は、類似の態様で行われる。高いギアから低いギアへのギアステージの変更は、実質的に逆順で行われる。

上述したように、シフトトランスミッション１０は、単純に制御可能な態様のギアステージ変更を可能とし、ギアステージ変更は、荷重下でも行われ得る。実質的なパワー損失は、油圧マシン１８、２０のポンプ／モータ構成の故に、ギアステージ変更の間は発生しない。油圧マシン１８、２０は、むしろ有利な態様でギアステージの変更を支持し、これによって特に効率的に設計され得る。さらに、摩擦クラッチが完全に省略され得るのは上述から明らかである。構造的に単純なバルブＶ１及びＶ２並びに油圧マシン１８、２０のみが、適切な態様で制御される必要がある。

入力シャフト１２及び機械的トランスミッションブランチ２６、２８の結合のために油圧マシン１８、２０を使用することは、複数の有利なさらなる改良を追加的に可能とする。

上述されたように、流出ライン５８は、バルブＶ３を有する。これは、上述の手順に亘って通常は閉鎖されている。さらに、トランスミッション制御ユニットによって調整され得る制限バルブＤ及び冷却デバイス７４は、流出ライン５８内に設けられている。これらのコンポーネントは、例えば車両の始動時において使用され得る。この場合、駆動トルクが第一のギアステージによって伝達されるべきなので、第１のトランスミッションブランチ２６が選択され、対応する油圧マシン１８が短絡させられる。第２のトランスミッションブランチ２８は選択されない。

この状況において、入力シャフト１２（ひいては油圧マシン１８のハウジング１６）は、非常に高速（駆動ユニットの回転速度）で回転し、車両が静止している故に、選択されたトランスミッションブランチ２６は全く回転しない。従って、ハウジング１６とロータ２２との間に大きな回転速度差が存在し、このことが油圧的に短絡されているマシン１８の大きな搬送量をもたらし、そこにおける熱発生の増加をもたらす。入力シャフト１２と選択されたトランスミッションブランチ２６との間の結合度を徐々に上昇させるために、バルブＶ３が開かれ、このとき調整可能な制限バルブＤは開放状態にある。有利には、圧力ライン５４、５４′が追加的に遮断される（上述されたバルブＶ１の第１位置）。

油圧マシン１８が動作するために対抗する必要のある逆圧は、制限バルブＤの段階的な閉鎖によって上昇させられる。マシン１８のポンプ容量に対向して作用するこの逆圧は、ロータ２２とハウジング１６との結合を強化する。従って、制限バルブＤの閉鎖及び車両の始動によって、第１のトランスミッションブランチ２６に伝達される駆動トルクの部分が増加する。

換言すれば、ポンプの力に対向して作用する逆圧は、油圧流体の搬送量の調整によって制御可能である。このことは、入力シャフト１２によって機械的トランスミッションブランチ２６に伝達される駆動トルクが、油圧マシン１８の搬送能力に応じてかつ油圧制御デバイス５３の介在によって効果的に生成される油圧に直接的に比例する故に、ロータ２２とハウジング１６との結合に帰結する。

従って、始動状態は、バルブＶ３及び制御可能な制限バルブＤの提供によって、追加の始動要素の必要無しに単純な態様で実現され得る。さらに、マシン１８において発生する熱は、冷却デバイス７４によって効率的に取り去られる。

制限された油圧流体は、流出ライン５８に連通している供給ライン５６を介して油圧マシン１８、２０に戻され得る。油圧制御ユニット６０は、ポンプ６８によってサンプ７２から搬送される油圧流体によって流体損失（例えば、回転リードスルー６４における損失）をさらにバランスし得る。

スイッチバルブＶ３及び制限バルブＤの代わりに、図４に示されているように、単一の調整可能バルブ（比例バルブ、制限バルブ）も設けられ得る。

図４は、圧力制御デバイス５３の他の実施例を示している。３つのスイッチ状態を有し得るバルブＶ１の代わりに、２／４バルブＶ１′及びＶ１″が設けられる。バルブＶ１′及びＶ１″は、２つのスイッチ状態、すなわち、圧力ライン５４′及び５４ａ′または５４及び５４ａの各々が接続された（油圧マシン１８、２０の一方の短絡させる）スイッチ状態、及び他の油圧マシン２０及び１８の他方を遮断するスイッチ状態を許容する。バルブＶ１′、Ｖ１″及びＶ２は、油圧制御ユニット６０の故障において及びそれに続く制御ライン６６制御圧の低下において、油圧マシン１８、２０が自動的に結合されて、シフトトランスミッションのコンポーネントに損傷を与える油圧マシン１８、２０両方の同時の意図的でない遮断が防がれ得るようにデザインされる。さらに、２つの位置を有するバルブＶ１′、Ｖ１″、Ｖ２は、単純な態様で制御され得る。

図３に示された圧力制御デバイス５３の実施例とは対照的に、図４の実施例は、油圧システムから油圧マシン１８、２０への流出ライン５８の分離のためのバルブＶ３を有していない。図４の実施例において、この機能は、制御ライン６６によって油圧的に制御される制限バルブＤによって満足される。図４の実施例は、バルブＶ３とトランスミッション制御ユニット７０（図３参照）による制限バルブＤの制御のための電気制御ラインとを省略する有利な態様にてさらに単純に構成される。さらに、制限バルブＤが回転領域Ｒ_ｏ内に配されるので、当該有利な態様は、流出ライン５８内の回転リードスルー６４が油圧流体の流れ方向において制限バルブＤの後に配されることをもたらす。従って、回転リードスルー６４は、もはや高い圧力が加えられる圧力制御デバイス５３の一部ではない。これによって、漏出損失が最小限にされ、回転リードスルー６４は、さらに単純及び／または安価な態様にてデザインされ得る。制御圧力の低下における制限バルブの自動的な開放がなされ、車両は、駆動ユニットが実質的に完全にトランスミッションブランチ２６、２８から分離されている状態に至らしめられる。

上述の説明においては、図３及び図４に示され、圧力ライン５４′と５４ａ′との接続または５４と５４ａとの接続の各々をもたらす個別のバルブＶ２の「パラレル」位置のみが考察されている。特定の場合において、油圧マシン１８、２０の「クロスオーバー」結合も有利であり得る（Ｖ２の第２のスイッチ状態）。

例えば、第１のギアステージ及び後退ギアが同時に選択された場合、トルクはトランスミッションブランチ２６、２８の両方を介して実際は伝達提供される。しかし、２つの機械的トランスミッションブランチ２６、２８は回転せず、車両は静止している。これによって、例えば、静止時または斜面にある場合の車両の移動が防止され得る（「ニュートラルギア」機能または「ヒルホールド」機能）。この状態において、油圧マシン１８、２０は、圧力のバランスが既に行われている上述のバランスされた状態にある。

油圧マシン１８、２０が可変な形状を有するようになされ得る、すなわち可変油圧マシン１８′、２０′が提供され得る。可変油圧マシン１８′、２０′のシリンダ５１ａ−ｅのピストンスペース５０は、例えば、揺動プレートによって調整可能である。従って、ロータ２２または２４の回転毎の油圧流体のスループットは（ポンプ動作及びモータ動作の両方において）可変に制御され得る。上述のラジアルピストンを有するマシンタイプ以外の他の油圧マシンタイプも、これが可能である。

このような可変な形状を有する油圧マシン１８′、２０′は、「クロスオーバー」結合で実現可能な「クリープギア」を可能とする。このために、例えば、第１のギアステージ及び後退ギアステージが選択され、ポンプとして動作する油圧マシン１８′、２０′がモータとして動作するマシン２０′または１８′よりも大きい搬送量を有する。「クロスオーバー」配置において導入されるバランスされた状態において、トルクはトランスミッションブランチ２６、２８の両方を介して伝達され、これらは反対方向に回転する。すなわち、車両の小さな推進力が生成され、伝達比が機械的トランスミッションブランチ２６、２８の最も小さなギアステージ（Ｇ１またはＲ）の伝達比よりも全体として低く設定され得る。

他の条件は同一の下で、後退ギアステージの代わりに前進ギアステージ（例えば第２のギアステージ）が導入された場合、すなわち油圧マシン１８′、２０′の異なった大きな搬送量が導入された場合、選択されたギアステージ２６、２８の異なった伝達比の故に、車両の駆動がもたらされるが、当該駆動は上述された「クリープギア」と（上述と比較して）逆の方向である。換言すれば、「油圧後退ギア」が実現され得る。この場合、２つのトランスミッションブランチ２６、２８を介して伝達されるトルクは、異なった符号を持つ。

従って、バランスされた状態が、可変な油圧マシン１８′、２０′及び油圧マシン１８′、２０′の油圧結合におけるギアステージの適切な組み合わせによって生成され得、当該バランスされた状態は、最終的に追加の伝達比の効果を有する。従って、このようなシフトトランスミッションは、非常に柔軟に使用され得かつ他用途に使用され得る。ギアステージの変更をもたらす可変油圧マシン１８′、２０′は、以下に図５を参照しながら説明される。

しかし、このようなバランスされた状態は、固定された形状の油圧マシンによっても生成され得、導入される状態は、油圧マシンの固定設定された回転毎のスループットの各々に対応する。

図５は、可変油圧マシン１８′、２０′を有するシフトトランスミッション１０の変形例の圧力制御デバイス５３の実施例を示している。この場合、ギアステージの変更は、図３に関して上述されたのと実質的に同様の態様にて行われる。しかし、可変油圧マシン２０′は、油圧マシン１８′、２０′の油圧結合の前に、油圧マシン１８′、２０′が遮断されていない場合に、油圧マシン２０′の回転毎の流体体積スループット（すなわち回転毎の体積変位）が、対応する油圧マシン１８の回転毎の流体体積スループットよりも小さくなるようになされる。始動時においてポンプとして動作させられる油圧マシン２０′の回転毎の流体体積スループットは、特に非常に小さいので、アイドリング状態において循環させられる油圧流体の量は少ない。

第２のギアが選択された後かつ油圧マシン１８′、２０′が互いに油圧結合（すなわち図５に示されたバルブＶ１′、Ｖ１″及びＶ２のスイッチ状態）された後、油圧マシン２０′の回転毎の流体体積スループットは全体として増加させられ、入力シャフトの回転速度が減少させられる。油圧マシン２０′の搬送量が上昇している間、モータとして動作させられている油圧マシン１８の回転毎の流体体積スループットは一定である。この場合、トルク伝達の増加が、油圧マシン２０′に付随する第２のトランスミッションブランチ２８を介して発生し、第１のトランスミッションブランチ２６を介して伝達されるトルクは同量だけ低下する。２つの機械的トランスミッションブランチ２６、２８を介して伝達されるトルクが同量である場合に、図３を参照して上述されたバランスされた状態が実質的に存在する。

回転速度のさらなる低下において、油圧マシン１８′の回転毎の流体体積スループットは、油圧マシン１８′、２０′の継続した結合状態において減少し、その間、油圧マシン２０′の回転毎の流体体積スループットは一定に維持されるかまたはさらに増加する。これによって、第２の機械的トランスミッションブランチ２８を介してさらに多くのトルクが伝達される。第１のトランスミッションブランチ２６から第２のトランスミッションブランチ２８への実質的に完全なトルク伝達は、駆動回転速度が第２のトランスミッションブランチ２８の回転速度の水準に到達した際に達せられる。シフト手順の結果、油圧マシン２０′はバルブＶ１″の作動によって遮断され、同時に、油圧マシン１８′はバルブＶ１′によって短絡させられる。

２つの油圧マシン１８′、２０′の回転毎の流体体積スループットの各々、すなわち形状の各々は、同時にかまたはこのギアステージ変更と重なる時間で変化させられ得る。

上述の可変油圧マシン１８′、２０′を有するシフトトランスミッション１０の変形例は、さらにスムーズなギアステージの変更を可能とする。さらに、上述の概念は、クリープギア及び油圧後退ギア及び複数の中間ギア変更と関連して実現され得る。

図５に示された圧力制御デバイス５３の実施例は、流出ライン５８を有していない。そのため、流出ライン５８の延長に配されるバルブＶ３も無く、調整可能な制限バルブＤもなくかつ冷却デバイス７４もない。しかし、これらのコンポーネントは、図５に示された実施例に全体として組み込まれ得る。

上述の全ての実施例の圧力制御デバイス５３は、油圧システムの他のコンポーネントと連通され得る。例えば、圧力ライン５４、５４′、５４ａ、５４ａ′は、スイッチインバルブ（図示せず）を介して全輪駆動クラッチ（ＡＷＤクラッチ）に接続されてこれを駆動可能である。油圧マシン１８、１８′、２０、２０′の圧力状態の効率的な監視も、このような接続によって可能とされる。上述の圧力制御デバイス５３の各々に関し、スイッチバルブ（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）は、適切な制御エッジを有して異なったスイッチ状態間の柔和な遷移をもたらす。

さらに、「フェイルセーフ」機能が好ましく達成される。図３から図５に従った圧縮ばねの各々の配置からわかるように、圧力制御デバイス５３のバルブ（Ｖ１、Ｖ１′、Ｖ″、Ｖ２及びＶ３）は、動作上の故障において、開放位置に自動的にもちきたされ、伝達荷重を無くすようにスイッチされる。

図６には、シフトトランスミッション１０が、単純な態様にてハイブリッド駆動デバイスと組み合わせることも可能であることが示されている。シフトトランスミッション１０のハウジング１６から右は、図１を参照して上述された実施例と一致している。左側において、トーションダンパ１４が設けられクラッチ７８と組み合わせられている。これによって、シフトトランスミッション１０は、駆動ユニット（図示せず）から分離され得て、駆動トルクは電気駆動ユニット８０によってハウジング１６において生成され得る。電気駆動ユニット８０は、制動における電気エネルギの生成のための発電機としても使用され得る。

図７は、図１の実施例に多くの部分で対応するシフトトランスミッション１０の他の実施例を示している。この実施例において、電気駆動ユニットまたは発電機８０のロータは、第１のトランスミッションブランチ２６の中空シャフト３０に回転固定的に結合されている。この場合、クラッチ７８は省略され得る。

図８は、シフトトランスミッション１０の他の実施例を示しており、当該実施例において、油圧マシン１８、１８′、２０、２０′は、機械的トランスミッションブランチ２６、２８の間に配されている。この実施例も、単純な態様にてハイブリッド駆動デバイスと組み合わせられ得る。

図９は、本発明の基本的な考えに従った油圧マシン１８、１８′、２０、２０′の他の可能な用途を示している。図９において、油圧マシン１８、１８′、２０、２０′は、入力シャフト１２に回転固定的に接続された共通ハウジングを有していない。その代わりに、ポンプ１８、１８′、２０、２０′のハウジング１６の各々は、静止固定されており、回転しない。入力シャフト１２の駆動トルクは、遊星トランスミッション８２を介して機械的トランスミッションブランチ２６、２８に伝達される。ここにおいて、各々の遊星トランスミッション８２の太陽ギア８４は、付随するポンプ１８、１８′、２０、２０′のロータ２２または２４と回転固定的に接続されている。機械的トランスミッションブランチ２６、２８は、遊星キャリア８６の各々に回転固定的に結合され、遊星ギア８８が遊星キャリア８６に回転ジャーナル支持されている。入力シャフト１２の駆動トルクは、輪状ギア９０の各々に伝達される。遊星ギア８８は太陽ギア８４の各々と噛合しかつ輪状ギア９０の各々に噛合している。遊星トランスミッション８２を、ここで例示として説明されたのと異なる構成とすることも当然に可能である。

この実施例において、ロータ２２、２４は、いわゆる「ブレーキ」として動作し、ロータ２２、２４によって、太陽ギア８４がブレーキングすなわち堅固に固定される。従って、遊星トランスミッション８２は、入力シャフト１２の駆動トルクの伝達に関してディファレンシャルギアとして動作する。ポンプ１８、１８′、２０、２０′のうちの１つが油圧的に遮断されかつ他方が油圧的に短絡されていた場合、入力シャフト１２の駆動トルクは、遮断されたポンプ１８、１８′、２０、２０′に各々関連する機械的トランスミッションブランチ２６、２８を介して完全に伝達される。この実施例も、図３から図５に示された圧力制御デバイス５３によって同様に制御され得る。しかし、ハウジングが回転しない故に、制御ライン６８の案内の単純化等の構造に関する利点が存在する。

１０ シフトトランスミッション
１２ 入力シャフト
１４ トーションダンパ
１６ ハウジンング
１８、１８′、２０、２０′ 油圧マシン
２２、２４ ロータ
２６、２８ 機械的トランスミッションブランチ
３０ 中空シャフト
３２ 同期化デバイス
３４ トランスミッションシャフト
Ｇ１−Ｇ７、Ｒ トランスミッションギア
ｒ、３８ ギア
３６ バックギアシャフト
４０ 出力シャフト
４４ ロータ中心
４６ 回転軸
４８ ピストン
５０ ピストンスペース
５１ａ−ｅ シリンダ
５２、５２′ バルブ
５３ 圧力制御デバイス
５４、５４′、５４ａ、５４ａ′ 圧力ライン
５６ 供給ライン
５８ 流出ライン
６０ 油圧制御ユニット
６２ チェックバルブ
６４ 回転リードスルー
６６ 制御ライン
６８ ポンプ
７０ トランスミッション制御ユニット
７１ 油圧流体フィルタ
７２ サンプ
７４ 冷却デバイス
７８ クラッチ
８０ 電気駆動ユニット
８２ 遊星トランスミッション
８４ 太陽ギア
８６ 遊星キャリア
８８ 遊星ギア
９０ 輪状ギア
Ｖ１、Ｖ１′、Ｖ１″、
Ｖ２、Ｖ３ バルブ
Ｄ 制限バルブ
Ｍ モータ
Ｒ_ｏ 回転領域
Ｓ 静止領域

Claims (28)

1. 入力シャフト（１２）と、
   入力側において前記入力シャフトに駆動可能に接続され得かつ出力側において共通出力シャフト（４０）に異なったギアステージ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｒ）を介して接続され得る第１及び第２の機械的トランスミッションブランチ（２６、２８）と、
   第１のパーツ（１６）、第２のパーツ（２２、２４）及び第１及び第２の圧力スペースを各々が有する第１及び第２の油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）と、を有するシフトトランスミッションであって、
   前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の各々の前記第１のパーツ（１６）及び前記第２のパーツ（２２、２４）は互いに回転自在であり、前記第１の油圧マシン（１８、１８′）の第２のパーツ（２２）は、前記第１の機械的トランスミッションブランチ（２６）と動作可能に接続されており、前記第２の油圧マシン（２０、２０′）の第２のパーツ（２４）は、前記第２の機械的トランスミッションブランチ（２８）に動作可能に接続されており、少なくとも１つの圧力制御デバイスが前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）に関連しており、
   前記少なくとも１つの圧力制御デバイスによって前記第１の油圧マシン（１８、１８′）の第１の圧力スペースが前記第２の油圧マシン（２０、２０′）の第１の圧力スペースと選択的に油圧的に結合され得かつ油圧的に分離され得、前記第１の油圧マシン（１８、１８′）の前記第２の圧力スペースが前記第２の油圧マシン（２０、２０′）の第２の圧力スペースとが選択的に油圧的に結合され得て、前記２つの油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の間の圧力のバランスがなされ得ることを特徴とするシフトトランスミッション。
2. 請求項１に記載のシフトトランスミッションであって、前記２つの油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）が油圧的に結合されて、一方の油圧マシンが他方の油圧マシンを油圧的に駆動可能であることを特徴とするシフトトランスミッション。
3. 請求項１または２に記載のシフトトランスミッションであって、前記２つの油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）が、介在する拘束部材及び／または介在するチェックバルブ無しに直接油圧的に結合され得ることを特徴とするシフトトランスミッション。
4. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）のうちの１つが、前記油圧制御デバイスによって選択的に油圧的に遮断されて、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の各々の第２のパーツ（２２、２４）の各々と第１のパーツ（１６）とが実質的に回転固定的に接続されることを特徴とするシフトトランスミッション。
5. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）のうちの１つが、前記油圧制御デバイスによって選択的に油圧的に短絡させられ、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の各々の第１のパーツ（２２、２４）の各々と第２のパーツ（１６）とが分離されることを特徴とするシフトトランスミッション。
6. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記圧力制御デバイスが制御されて、前記入力シャフト（１２）を介して伝達される駆動トルクが、選択ギアステージ（Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７）によって前記第１の機械的トランスミッションブランチ（２６）のみに選択的に伝達されるか、前記選択ギアステージとは異なる選択ギアステージ（Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６、Ｒ）によって前記第２の機械的トランスミッションブランチ（２８）のみに選択的に伝達されるか、または少なくとも部分的に前記２つの機械的トランスミッションブランチ（２６、２８）に伝達されるようになされていることを特徴とするシフトトランスミッション。
7. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の第２のパーツ（２２、２４）が、摩擦クラッチの介在無しに、前記機械的トランスミッションブランチ（２６、２８）の各々に接続されていることを特徴とするシフトトランスミッション。
8. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記２つの油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の各々が、油圧ポンプとしてまたは油圧モータとして選択的に動作させられ得ることを特徴とするシフトトランスミッション。
9. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記圧力制御デバイスが制御され、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の一方が少なくともある時間に油圧ポンプとして動作させられ、同時に前記油圧マシンの他方（２０、２０′または１８、１８′）が前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の一方によって駆動される油圧モータとして動作することを特徴とするシフトトランスミッション。
10. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、制御ユニット（５３）が設けられ、第１のトランスミッションブランチ（２６）のギアステージが選択されている場合に、ギアステージの変更のために、前記制御ユニットによって前記圧力制御デバイス及びギアステージアクチュエータが制御されて、
    −前記第１の油圧マシン（１８、１８′）が油圧的に遮断されかつ前記第２の油圧マシン（２０、２０′）が油圧的に短絡させられている間に、第２のトランスミッションブランチ（２８）のギアステージが選択され、
    −前記第１及び第２の油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）が互いに油圧的に結合されかつ前記入力シャフト（１２）の回転速度が減少し、前記２つの油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の間で圧力のバランスがなされ、前記駆動トルクが前記第２の機械的トランスミッションブランチ（２８）を介して少なくとも部分的に伝達され、
    −前記第１及び第２の油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）が互いに油圧的に分離され、前記第２の油圧マシン（１８、１８′）が油圧的に遮断されかつ前記第１の油圧マシン（２０、２０′）が油圧的に短絡させられることによって、前記駆動トルクが実質的に完全に前記第２の機械的トランスミッションブランチ（２８）によって伝達される、
    ようになされることを特徴とするシフトトランスミッション。
11. 請求項１０に記載のシフトトランスミッションであって、前記入力シャフト（１２）の回転速度が制御可能であり、前記第１及び第２の油圧マシン（１８、２０）が互いに油圧的に分離されている間にさらに減速させられ得ることを特徴とするシフトトランスミッション。
12. 請求項１乃至１０の少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記油圧マシン（１８′、２０′）の形状が可変であり、油圧マシン（１８′、２０′）の各々を前記第２のパーツ（２２、２４）の前記第２のパーツに対応する第１のパーツとの相対的な回転毎に通過する油圧流体の体積スループットが設定され得ることを特徴とするシフトトランスミッション。
13. 請求項１０及び１２に記載のシフトトランスミッションであって、前記圧力デバイスと前記油圧マシン（１８′、２０′）の形状とが、
    −前記第２の油圧マシン（２０′）の回転毎の体積スループットが、前記油圧マシン（１８′、２０′）の油圧結合の前には、前記第１の油圧マシン（１８′）の回転毎の体積スループットよりも小さく、
    −前記第２の油圧マシン（２０′）の回転毎の体積スループットが前記油圧マシン（１８、２０）の油圧結合中に増加させられ、前記第１の油圧マシン（１８′）の回転頃の体積スループットが、前記駆動トルクが主にまたは実質的に完全に前記第２の機械的トランスミッションブランチ（２８）を介して伝達されるまで減少させられる、
    ように制御可能であることを特徴とするシフトトランスミッション。
14. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記第１の油圧マシン（１８、１８′）の第１の圧力スペースと前記第２の油圧マシン（２０、２０′）の第２の圧力スペースとが油圧的に結合され得かつ油圧的に分離され得、前記第１の油圧マシン（１８、１８′）の前記第２の圧力スペースが前記第２の油圧マシン（２０、２０′）の第１の圧力スペースに油圧的に結合され得ることを特徴とするシフトトランスミッション。
15. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記油圧マシン（１８′、２０′）の形状が固定されるかまたは可変であって、正の伝達比または負の伝達比が前記入力シャフト（１２）と前記出力シャフトとの間で設定され、前記伝達比は最も低いギアステージの伝達比よりも小さく、前記機械的トランスミッションブランチ（２６、２８）において同一方向または逆方向の伝達比を有するギアステージが選択され、前記第１の油圧マシン（１８′）の第１の圧力スペースが、前記第２の油圧マシン（２０′）の前記第２の圧力スペースに油圧的に結合され、前記第１の油圧マシン（１８′）の第２の圧力スペースが前記第２の油圧マシン（２０′）の第１の圧力スペースに油圧的に結合されることを特徴とするシフトトランスミッション。
16. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の各々の第１のパーツと各々の第２のパーツ（２２，２４）とが回転自在であることを特徴とするシフトトランスミッション。
17. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記第１の油圧マシン（１８、１８′）の前記第１のパーツ（１６）が、前記第２の油圧マシン（２０、２０′）の前記第１のパーツ（１６）に回転固定的に接続され、特に前記第２の油圧マシン（２０、２０′）の第１のパーツ（１６）とワンピースに形成されてうることを特徴とするシフトトランスミッション。
18. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記入力シャフト（１２）が前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の第１のパーツ（１６）の各々と駆動可能に結合されていることを特徴とするシフトトランスミッション。
19. 請求項１乃至１５のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、ディファレンシャルギアの各々が機械的トランスミッションブランチ（２６、２８）の両方と関連しており、前記ディファレンシャルギアの各々の入力が前記入力シャフト（１２）に結合されており、第１の出力が前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の第２のパーツ（２２、２４）に結合されかつ第２の出力が前記機械的トランスミッションブランチ（２６、２８）の各々に結合されていることを特徴とするシフトトランスミッション。
20. 請求項１９に記載のシフトトランスミッションであって、前記ディファレンシャルギアの各々は、遊星トランスミッション（７８）によって形成されていることを特徴とするシフトトランスミッション。
21. 請求項１９または２０に記載のシフトトランスミッションであって、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の第１のパーツ（１６）が固定的に配されていることを特徴とするシフトトランスミッション。
22. 請求項１９乃至２１のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記入力シャフト（１２）と前記第１及び第２の機械的トランスミッションブランチ（２６、２８）とが互いに常時結合されていることを特徴とするシフトトランスミッション。
23. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、電気的マシン（７６）が、前記２つの油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）のうちの少なくとも１つの第１のパーツ（１６）または第２のパーツ（２２、２４）に駆動可能に結合されていることを特徴とするシフトトランスミッション。
24. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記２つの油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）のうちの少なくとも１つが、油圧システムの少なくとも１つの他のコンポーネントに油圧的に接続され得ることを特徴とするシフトトランスミッション。
25. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記圧力制御デバイスが４／３ウェイバルブ（Ｖ１）を有していることを特徴とするシフトトランスミッション。
26. 先行する請求項のうちの少なくとも１つに記載のシフトトランスミッションであって、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の各々の流体スループットを制限するための調整可能制限バルブ（Ｄ）を延長上に有する接続ライン（５８）が、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）の各々に関連していることを特徴とするシフトトランスミッション。
27. 請求項２６に記載のシフトトランスミッションであって、共通接続ライン（５８）及び共通制限バルブ（Ｄ）が、前記油圧マシン（１８、１８′、２０、２０′）に関連していることを特徴とするシフトトランスミッション。
28. 請求項２６または２７に記載のシフトトランスミッションであって、油圧流体の冷却のための冷却デバイス（７４）が前記接続ライン（５８）の延長上に配されていることを特徴とするシフトトランスミッション。

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