JP2014517238A - 多段トランスミッションのロック - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動軸から被駆動軸（７）に回転エネルギを伝達するトランスミッションであって、前記駆動軸上の第１の駆動歯車（８）と、該第１の駆動歯車（８）に噛み合う前記被駆動軸（７）上の第１の被駆動歯車（１０）とを有した第１ギア段（４）と、
前記駆動軸上の第２の駆動歯車（１２）と、該第２の駆動歯車（１２）に噛み合う前記被駆動軸（７）上の第２の被駆動歯車（１４）とを有した第２ギア段（６）と、を有しており、前記第１ギア段（４）の伝達比と、前記第２ギア段（６）の伝達比とが異なっているトランスミッションに関する。本発明によれば、前記第１ギア段（４）と第２ギア段（６）とが相互にロックするように、第１ギア段（４）と第２ギア段（６）とを同時につなぐための操作装置（３８，５４）が設けられている。

Description

本発明は、駆動軸から被駆動軸に回転エネルギを伝達するトランスミッション及びこのようなトランスミッションを備えた車両に関する。

背景技術
トランスミッションは、例えば車両において、エンジンから発せられた回転エネルギを、例えば車両の車輪のようなアクチュエータ用に変換するために使用される。変換により、回転エネルギの回転数、回転方向、その他の特性値を適合させることができる。

このために従来のトランスミッションは、エンジンからの回転エネルギを受ける駆動軸と、変換された回転エネルギをアクチュエータへと引き渡す被駆動軸とを有している。

適合のために、通常、駆動軸に装着されたピニオンは回転エネルギを受容し、被駆動軸に装着された歯車に伝達する。ピニオンと歯車とは互いに噛み合っていて、通常、異なる速さで所定の変速比で回転する。

多段トランスミッションでは、駆動軸に異なる複数のピニオンが、被駆動軸に異なる複数の歯車が配置されている。所定の変速比のために、１つの所定のピニオンと１つの所定の歯車とが、互いに噛み合うように、マニュアル若しくはオートマで選択される。

幾つかの使用例では、回転エネルギの伝達が逆に、被駆動軸から駆動軸へと行われることもあり、例えば、山に駐車する車両は、ハンドブレーキのような別のブレーキ機構を有していないならば、山を転がり落ちてしまう。しかしながらこのような車両は道路交通において安全規定を満たしていない。何故ならば、車両は停止時に、ハンドブレーキの他に、ハンドブレーキとは独立した第２のブレーキシステムによって停止されなければならないからである。

従って本発明の課題は、トランスミッションが、被駆動軸から駆動軸に回転エネルギを伝達するのを阻止することである。

発明の開示
上記課題は、請求項１記載の駆動軸から被駆動軸へと回転エネルギを伝達するトランスミッション並びに並列の独立請求項に記載の車両により解決される。

有利な別の構成は従属請求項に記載されている。

本発明の第１の側面によれば、駆動軸から被駆動軸に回転エネルギを伝達するトランスミッションであって、以下の特徴、即ち、
前記駆動軸上の第１の駆動歯車と、該第１の駆動歯車に噛み合う前記被駆動軸上の第１の被駆動歯車とを有した第１ギア段と、
前記駆動軸上の第２の駆動歯車と、該第２の駆動歯車に噛み合う前記被駆動軸上の第２の被駆動歯車とを有した第２ギア段と、を有しており、
前記第１ギア段の伝達比と、前記第２ギア段の伝達比とが異なっている、という特徴を有している。

本発明によれば、このトランスミッションには、前記第１ギア段と第２ギア段とが相互にロックするように、第１ギア段と第２ギア段とを同時につなぐための操作装置が設けられている。

本発明によるトランスミッションの根底を成す思想は、多くの従来の使用例においては、トランスミッションに接続されたエンジンは、回転エネルギを吸収することができず、従ってブレーキのように作用していたということにある。しかしながら例えばジェネレータとしても働くことができる電気モータのような新しい形式の動力機構を備えた新しい使用例では、動力機構による回転エネルギの吸収が促され、例えばハイブリッド車両におけるように、バッテリにおいてブレーキエネルギとして中間貯蔵される。動力機関はこの場合、もはやブレーキシステムとしては使用することができない。本発明の根底を成す思想はさらに、駆動軸と被駆動軸とは２つの異なる変速比では同時に回転することはできないということにある。従って１つの車両において同時に２つの異なるギアが入れられると、車両はもはや動けなくなる。このような解決手段は殆どコストがかからない。何故ならば、本発明による思想を技術的に実現するために必要な全てのエレメント、即ち２つのギア段は、従来のトランスミッションに既に存在しており、付加的には必要ないからである。従って、従来のトランスミッションも、比較的僅かな手間で本発明を成すように装備変更可能である。さらに、このトランスミッションを使用する例、例えば車両では、本発明を実現するために付加的なスペースは必要ない。

別の構成では、前記操作装置は、前記被駆動軸に対して軸方向で摺動可能に支持されており、以下の特徴を有している、即ち、
前記操作装置のロック位置で、第１の被駆動歯車を前記被駆動軸に形状接続的に（嵌め合いなどの形状的関係に基づく結合又は束縛により）結合する第１の結合エレメントと、
前記操作装置のロック位置で、第２の被駆動歯車を前記被駆動軸に形状接続的に結合する第２の結合エレメントと、を有している。

このようにして、両結合エレメントのうちの一方を、両ギア段を順番に、駆動軸から被駆動軸への回転エネルギの伝達のために作動させるために使用し、このためにこの結合エレメントは軸方向の摺動によって、相応の駆動歯車と被駆動歯車との間の形状結合を相応に形成する。ロック位置は、切り換え過程の順序の最端部に位置することができるので、エンジンがまだ回転エネルギをトランスミッションに伝達している限りは、損傷を防止するために相応の操作エレメントをロックすることができる。

特別な別の構成では、前記第１の被駆動歯車と第２の被駆動歯車との間の中間の被駆動歯車間隔が、前記第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとの間の中間の結合エレメント間隔とは異なっている。

このようにして、第１の結合エレメントがロック位置から離れるように軸方向で摺動することにより、第２の結合エレメントが、第２の駆動歯車との係合を解除し、第１の結合エレメントはまだ第１の駆動歯車に係合しているので、ロック位置と、トランスミッションによって回転エネルギ伝達が可能である位置とを切り換える経路は短い。

本発明の特に好適な別の構成では、前記第１の被駆動歯車と前記第２の被駆動歯車との間の内側間隔が、前記第１の結合エレメントの厚さよりも大きい。

このようにして、第１の結合エレメントは両駆動歯車の間で位置決め可能であり、これによりトランスミッションは、ロックされず、かつ回転エネルギ伝達も不可能なので、これにより簡単に短い切り換え経路で、トランスミッションのためのアイドリングを行うことができる。

さらに別の構成では、トランスミッションは、前記操作装置の駆動位置で、前記第２の被駆動歯車を前記被駆動軸に形状接続的に結合する第３の結合エレメントを有しており、前記第２の結合エレメントは、前記第１の結合エレメントと前記第３の結合エレメントとの間に配置されている。

このようにして、結合エレメントの駆動位置と、ニュートラル位置と、ロック位置との間を短い切り換え経路で順次、往復切り換えすることができる。

本発明の別の構成では、前記結合エレメントは、前記被駆動軸上に設けられた歯車であって、該歯車は、前記第１の被駆動歯車と第２の被駆動歯車に設けられた内歯歯車に相応に噛み合うように設けられている。

駆動位置とロック位置との間を切り換えるために互いに噛み合う歯車と内歯歯車とは形状結合を成し、これにより、駆動軸から被駆動軸に伝達するために高いモーメントを伝達することができる。

本発明の別の構成では、前記結合エレメントは、前記被駆動軸上に軸方向摺動可能に支持された滑子であって、該滑子は、前記第１の被駆動歯車と第２の被駆動歯車に設けられた切欠に相応に係合するように設けられている。

このようにして、本発明を従来のドローキートランスミッション（Ziehkeilgetriebe）に置き換えることができる。

本発明の好適な構成では、前記被駆動軸は傾斜路を有しており、前記滑子が、前記第１の被駆動歯車及び第２の被駆動歯車に設けられた切欠に係合する際に、前記傾斜路に沿って上昇するように支持することができる。

従来のドローキートランスミッションでは、被駆動軸に支持された歯車と被駆動軸との間の接続は摩擦接続を介して行われる。この場合、被駆動軸は歯車にボールを介して押し付けられ、この場合、ボールは、その位置に応じて、該当するトランスミッション歯車にそのために設けられた切欠内に係止する。このような摩擦接続と、これに伴う被駆動軸から見て半径方向の面圧とに基づき、駆動軸から被駆動軸に伝達可能なモーメントは制限され、このことは、トランスミッションの堅牢な設計のもとで考慮されなければならない。傾斜路と、これに伴う滑子の上昇支持により、被駆動軸に支持された歯車と、被駆動軸との間の接続は、形状接続を介して行われ、これは半径方向の面圧とはならない。これにより、被駆動軸と駆動軸との間の伝達可能なモーメントは、主として、トランスミッション内に組み込まれた構成部材の材料強度に依存している。

特に好適な構成では、滑子、傾斜路、切欠は面取りされていて、これにより、傾斜路を介して滑子を持ち上げ、切欠内に滑子を沈み込ませるためには滑子を単に、被駆動軸から見て軸方向で摺動させるだけで良く、別のアクチュエータは必要ない。

本発明の別の側面によれば、車両、特に電気車両が、動力機構、車輪、及び前記のトランスミッションを有しており、前記動力機構は前記駆動軸に接続されていて、前記車輪は前記被駆動軸に接続されており、これにより前記動力機構のトルクが前記車輪に伝達可能である。

ドローキートランスミッションの断面図である。 選択的なトランスミッションの断面図である。

発明の実施の形態
本発明の好適な実施の形態を以下に図面につき詳しく説明する。

図１には、ドローキートランスミッション２の断面図が示されている。ドローキートランスミッション２は、駆動軸（図示せず）から被駆動軸７へと回転エネルギを伝達するために、第１ギア段４と第２ギア段６とを有している。

第１ギア段４は、駆動軸上に支持されている第１の駆動歯車８を有している。第１の駆動歯車８は、被駆動軸７上に支持されている第１の被駆動歯車１０に噛み合う。第１の駆動歯車８は駆動軸上に相対回動不能に支持されているが、第１の被駆動歯車１０は被駆動軸７上に相対回動可能に支持されていて、回転エネルギを伝達するためにはまず、まだ記載していない形式で被駆動軸７に相対回動不能に結合されなければならない。第１の駆動歯車８と第１の被駆動歯車１０との間の伝達比若しくは第２の駆動歯車１２と第２の被駆動歯車１４との間の伝達比とは異なっている。

第１ギア段４と同様に、第２ギア段６は、駆動軸上に支持されている第２の駆動歯車１２を有している。第２の駆動歯車１２は、被駆動軸７上に支持されている第２の被駆動歯車１４に噛み合う。第１ギア段４の場合と同様に、第２の駆動歯車１２は駆動軸上に相対回動不能に支持されているが、第２の被駆動歯車１４は被駆動軸７上に相対回動可能に支持さていて、回転エネルギを伝達するためにはまず、被駆動軸７に相対回動不能に結合されなければならない。

被駆動歯車１０，１４を被駆動軸７に相対回動不能に結合するために、ドローキートランスミッション２は４つの滑子１６，１８，２０，２２を有しており、これらの滑子１６，１８，２０，２２は被駆動軸７上を傾斜路２４を介して滑動することができる。傾斜路２４は、滑子１６，１８，２０，２２を被駆動軸７から見て半径方向で変位させ、被駆動歯車１０，１４を相対回動不能に被駆動軸７に結合させるために、滑子１６，１８，２０，２２を被駆動歯車１０，１４に設けられた相応の切欠２６，２８，３０，３２内へと導入する。

図１では、第１の滑子１６と第３の滑子２０とが半径方向で変位されて傾斜路２４上に位置していて、従って第１の被駆動歯車１０に設けられた第１の切欠２６と第２の切欠３０とに係合しているので、第１の被駆動歯車１０が被駆動軸７に相対回動不能に結合されている。

第２の滑子１８と第４の滑子２２とは傾斜路２４上に位置しておらず、従って第２の被駆動歯車１２に設けられた対応する第１の切欠２８と第２の切欠３２とに係合していないので、第２の被駆動歯車１４は被駆動軸７に相対回動不能に結合されてはいない。

ドローキートランスミッション２をロックし、駆動軸から被駆動軸７への回転エネルギの伝達を阻止するために、第１のピン３６と第２のピン３８とが設けられている。これらのピンも傾斜路２４によって半径方向で変位させられ、切欠２６，２８，３０，３２に係合することができる。滑子１６，１８，２０，２２とピン３４，３６とは１つのドローキーケーシング３８内に保持されており、スペーサ４０，４２，４４，４６によって互いに分離されている。ドローキーケーシング３８は、その内面に内歯歯車（図示せず）を有しており、この内歯歯車は摺動して被駆動軸７上の歯付き軸５６に係合及び係合解除することができる。被駆動軸７の軸方向でドローキーケーシング３８が摺動することにより、滑子１６，１８，２０，２２とピン３４，３６とが切欠２６，２８，３０，３２内へと進入し、これらに係合することができる。切欠２６，２８，３０，３２の間には自由空間４８，５０が設けられており、この自由空間４８，５０では、滑子１６，１８，２０，２２若しくはピン３４，３６と切欠２６，２８，３０，３２との間の係合は生じ得ない。

被駆動軸７の軸方向で見て、ピン３４，３６は、滑子１６，１８，２０，２２よりも小さい厚さを有している。このようにして、滑子１６，１８，２０，２２がまだ切欠２６，２８，３０，３２内に進入しており、これらに係合している間に、ピン３４，３６は、自由空間４８，５０内に位置することができる。

以下にドローキーケーシング３８の４つの異なる軸方向の位置について説明する。

図１に示したドローキーケーシング３８のロック位置では、第１の滑子１６と第３の滑子２０とが、第１の被駆動歯車１０に設けられた対応する第１の切欠２６と第２の切欠３０とに係合していて、第１の被駆動歯車１０を相対回動不能に被駆動軸７に結合している。同様にピン３６，３８は、第２の被駆動歯車１４に設けられた第１の切欠２８と第２の切欠３２とに係合しており、第２の被駆動歯車１４も互いに相対回動不能に結合している。変速比が異なることにより、駆動軸と被駆動軸７とはもはや回転することはできず、ロックされている。

ドローキーケーシング３８が図平面で見て軸方向左側に引っ張られると、ピン３６，３８は第２の被駆動歯車１４に設けられた第１の切欠２８及び第２の切欠３２から離れ、第１の滑子１６と第３の滑子２０とは、その厚さがピン３６，３８と異なることにより、第１の被駆動歯車１０に設けられた第１の切欠２６及び第２の切欠３０内に沈み込んだままとなる。これにより第１の被駆動歯車１０は相対回動不能に被駆動軸７に結合されたままとなるが、第２の被駆動歯車１４は今や相対回動可能に被駆動軸７上に支持される。この場合、駆動軸から被駆動軸７への回転エネルギの伝達は、第１の駆動歯車８と第１の被駆動歯車１０との間の変速比で行うことができる。

ドローキーケーシング３８が同じ方向でさらに引っ張られると、ピン３６，３８は切欠２６，２８，３０，３２の間の中間位置に達する。ドローキーケーシング３８を相応に位置決めすることにより、全ての滑子１６，１８，２０，２２は傾斜路２４から下方にスライドし、これによりドローキーケーシング３８におけるどのエレメントも切欠２６，２８，３０，３２のどれにも沈み込まないことになる。この位置では回転エネルギの伝達は不可能であり、同様に駆動軸と被駆動軸７とは自由に動くことができる。トランスミッション２はいわゆるアイドリング状態となる。

ドローキーケーシング３８がさらに引っ張られると、第２の滑子１８と第４の滑子２２とが持ち上げられ、第２の被駆動歯車１４に設けられた対応する第１の切欠２８と第２の切欠３２内に沈み込む。この時点でピン３６，３８はまだ自由空間４８，５０に位置しているので第２の被駆動歯車１４のみが相対回動可能に被駆動軸７に結合されていて、駆動軸から被駆動軸７への回転エネルギの伝達は、第２の駆動歯車１２と第２の被駆動歯車１４との間の変速比で行うことができる。

従って、ドローキーケーシング３８を被駆動軸７の軸方向で引っ張ることにより、順次にロック位置、駆動位置、アイドリング位置が生じる。ドローキーケーシング３８のロック位置がこの一連の順序の最も外側の端部に位置しているので、駆動軸から被駆動軸７へと比較的大きな回転エネルギが伝達されている限りは、このドローキーケーシング３８へのアクセスを、例えば特別の技術的な補助手段により阻止することができ、これにより、ロック位置への進入による突然の停止によってトランスミッション２が損傷するのを防止している。

図２には、選択的なトランスミッション５２の断面図が示されている。図２において、図１と同じ部材には同じ符号を設け、再度説明はしない。

図２では、被駆動軸７上に相対回動不能に、被駆動軸７に対して軸方向摺動可能な中空の切換エレメント５４が支持されている。この構成は例えば、被駆動軸７が、図２に示した端部に歯付き軸５６を有していて、この歯付き軸５６が、切換エレメント５４の内面に設けられた対応する内歯歯車５８内に係合することにより実現することができる。切換エレメント５４はその外周に、歯列（図示せず）を備えた第１の中間歯車６０と第２の中間歯車６２とを有しており、これらの中間歯車６０，６２は、被駆動歯車１０，１４の内面に設けられた内歯歯車６４，６６に相応に係合する。

トランスミッション５２は、図１のドローキートランスミッション２と同様にロックすることができる。図２には切換エレメント５４のロック位置が示されており、この位置では第１の中間歯車６０と第２の中間歯車６２とが同時に、第１の被駆動歯車１０の内歯歯車６４と、第２の被駆動歯車１４の内歯歯車６６とに係合している。

両中間歯車６０，６２の中間間隔は、両被駆動歯車１０，１４に設けられた両内歯歯車６４，６６の中間間隔よりも大きい。被駆動軸７に対して切換エレメント５４が図平面で見て右方向に軸方向で摺動することにより、このようにして、第２の中間歯車６２と、第２の駆動歯車１４の内歯歯車６６との係合は解除され、これにより回転エネルギは、駆動軸から第１の駆動歯車８と第１の被駆動歯車１０とを介して被駆動軸７へと伝達することができる。

切換エレメント５４がさらに右に摺動されると、第１の中間歯車６０は両内歯歯車６４，６６の間に位置し、これによりトランスミッションはアイドリング位置に位置する。

切換エレメント５４がさらに右に摺動した場合、第１の中間歯車６０は最終的に、第２の被駆動歯車１４の内歯歯車６６に係合し、回転エネルギは、駆動軸から第２の駆動歯車１２と第２の被駆動歯車１４とを介して被駆動軸７へと伝達することができる。

本発明によれば、多段トランスミッションは、複数のギア段を同時につなぐことでロックされる。

Claims (10)

1. 駆動軸から被駆動軸（７）に回転エネルギを伝達するトランスミッションであって、
   前記駆動軸上の第１の駆動歯車（８）と、該第１の駆動歯車（８）に噛み合う前記被駆動軸（７）上の第１の被駆動歯車（１０）とを有した第１ギア段（４）と、
   前記駆動軸上の第２の駆動歯車（１２）と、該第２の駆動歯車（１２）に噛み合う前記被駆動軸（７）上の第２の被駆動歯車（１４）とを有した第２ギア段（６）と、を有しており、
   前記第１ギア段（４）の伝達比と、前記第２ギア段（６）の伝達比とが異なっているトランスミッションにおいて、
   前記第１ギア段（４）と第２ギア段（６）とが相互にロックするように、第１ギア段（４）と第２ギア段（６）とを同時につなぐための操作装置（３８，５４）が設けられていることを特徴とする、駆動軸から被駆動軸（７）へと回転エネルギを伝達するトランスミッション。
2. 前記操作装置（３８，５４）は、前記被駆動軸（７）に対して軸方向で摺動可能に支持されており、以下の特徴、即ち、
   前記操作装置（３８，５４）のロック位置で、第１の被駆動歯車（１０）を前記被駆動軸（７）に形状接続的に結合する第１の結合エレメント（１６，６０）と、
   前記操作装置（３８，５４）のロック位置で、第２の被駆動歯車（１４）を前記被駆動軸（７）に形状接続的に結合する第２の結合エレメント（３６，６２）と、を有している、請求項１記載のトランスミッション。
3. 前記第１の被駆動歯車（１０）と第２の被駆動歯車（１４）との間の中間の被駆動歯車間隔が、前記第１の結合エレメント（１６，６０）と第２の結合エレメント（３６，６２）との間の中間の結合エレメント間隔とは異なっている、請求項２記載のトランスミッション。
4. 前記第１の被駆動歯車（１０）と前記第２の被駆動歯車（１４）との間の内側の間隔が、前記第１の結合エレメント（１６，６０）の厚さよりも大きい、請求項２又は３記載のトランスミッション。
5. 前記操作装置（３８，５４）の駆動位置で、前記第２の被駆動歯車（１４）を前記被駆動軸（７）に形状接続的に結合する第３の結合エレメント（１８）が設けられており、前記第２の結合エレメント（３６，６２）は、前記第１の結合エレメント（１６，６０）と前記第３の結合エレメント（１８）との間に配置されている、請求項２から４までのいずれか１項記載のトランスミッション。
6. 前記結合エレメントは、前記被駆動軸（７）上に設けられた歯車（６０，６２）であって、該歯車（６０，６２）は、前記第１の被駆動歯車（１０）と第２の被駆動歯車（１４）に設けられた内歯歯車（６４，６６）に相応に噛み合うように設けられている、請求項２から５までのいずれか１項記載のトランスミッション。
7. 前記結合エレメントは、前記被駆動軸（７）上に軸方向摺動可能に支持された滑子（１６，１８，３６）であって、該滑子は、前記第１の被駆動歯車（１０）と第２の被駆動歯車（１４）に設けられた切欠（２６，２８）に相応に係合するように設けられている、請求項２から５までのいずれか１項記載のトランスミッション。
8. 前記被駆動軸（７）は傾斜路（２４）を有しており、前記滑子（１６，１８，３６）は、前記第１の被駆動歯車（１０）及び第２の被駆動歯車（１４）に設けられた切欠（２６，２８）に係合する際に、前記傾斜路（２４）に沿って上昇するように支持することができる、請求項７記載のトランスミッション。
9. 前記滑子（１６，１８，３６）と、前記傾斜路（２４）と、前記切欠（２６，２８）とは面取りされている、請求項８記載のトランスミッション。
10. 動力機構、車輪、及び請求項１から９までのいずれか１項記載のトランスミッション（２）を備えた車両、特に電気車両であって、前記動力機構は前記駆動軸に接続されていて、前記車輪は前記被駆動軸（７）に接続されており、これにより前記動力機構のトルクが前記車輪に伝達可能であることを特徴とする、車両。

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