JP2016537582A - サミング遊星歯車機構を備えたパワースプリット式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

パワースプリット式無段変速装置は、サミング遊星歯車機構と、少なくとも１つの更なる遊星歯車セットと、バリエータと、を備える。これらは、軸の領域で互いに作動結合し、少なくとも３つの変速比領域を実現するために、更なる軸の領域で、シフト要素を介して互いに連結可能である。変速比は、変速比領域内で、バリエータを介して無段に可変である。バリエータは、少なくとも３つの軸を備えた機械的な摩擦車式バリエータとして構成される。サミング遊星歯車機構、少なくとも１つの更なる遊星歯車セットおよびバリエータが互いに同軸に配置される。変速比領域のうちの１つの変速比領域において、パワー全体を、バリエータを介して、変速装置入力軸と変速装置出力軸の間に導くことが可能である。バリエータの摩擦車は、少なくとも領域毎に、少なくとも略円錐状に構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の前提部に詳説された種類の、サミング遊星歯車機構を備えたパワースプリット式無段変速装置に関する。

ドイツ特許明細書DE 101 21 042 C1号は、無段トロイダル型変速機および遊星歯車式サミング変速機、入力軸、および入力軸と同軸の出力軸を備えて構成された変速装置を開示する。変速装置は、低速用の下位駆動モードおよび高速用の上位駆動モードを実現可能であり、これらのモード内で、トロイダル型変速機を介して、変速装置の変速比をその都度無段に変更可能である。さらに、トロイダル型変速機を迂回するために、シフトクラッチ形態のシフト要素を作動させて、定総変速比で入力軸を出力軸に駆動結合可能であり、その際いわゆる直結駆動に入れられる。

不利なことに、変速装置がこの運転状態にある場合、変速装置の変速比は、所望される範囲において無段に可変ではない。

さらに、ドイツ特許出願公開第号DE 101 54 928 A1公報は、トロイダル型変速機構および遊星歯車式変速機構を備えた変速装置を開示する。この変速装置においては、遊星歯車式変速機構から独立した変速比領域を、前進走行用に実現可能である。トロイダル型変速機構は、いわゆる２チャンバ原理で構成され、中心の中間軸および同軸の中間軸を備える。中心の中間軸は、トロイダル型変速機の入力側中心歯車、および入力軸と結合し、同軸の中間軸は、トロイダル型変速機の出力側中心歯車と回転不能な状態で結合する。

副軸と同軸の中間軸の間、および副軸と出力軸の間の駆動結合部として、それぞれにオフセット軸関係にある駆動が存在するため、この変速装置の場合には、不所望なことに、必要となる構造スペースが極めて大きい。

チェコ審査前特許出願公開第CZ 2003-2009 A3号公報は、固定された摩擦コンポーネントを備え、遊星歯車が二重の円錐台として構成された、無段の遊星歯車式変速機を開示する。遊星歯車は、遊星歯車式変速機の主軸に対する遊星歯車の間隔を、運転状態に応じて変更可能であるよう、ハウジング側に支承される。二重の円錐として構成された遊星歯車には、外側からクラウンペアの圧接力が、および内側から噛み合う遊星歯車のローラーペアの圧接力が作用する。クラウンおよびローラーの双方とも、軸方向に鏡状移動可能である。その際、クラウンが互いに離れるとローラーが互いに近づき、逆もまた同様の動きをする。

しかしながら、この場合に問題となるのは、この無段の遊星歯車式変速機により可能であるのは限られた拡がりであり、その拡がりでは、車両に所望される運転領域を実現不可能なことである。

ドイツ特許明細書第DE 101 21 042 C1号 ドイツ特許出願公開第DE 101 54 928 A1号公報 チェコ審査前特許出願公開第CZ 2003-2009 A3号公報

従って本発明の課題は、車両の運転領域を所望される範囲で実現可能であり、構造スペースを好適とした無段のパワースプリット式変速装置を提供することである。

この課題は、本発明に従い、請求項１に記載の特徴を備えた、無段のパワースプリット式変速装置により解決される。

本発明によるパワースプリット式無段変速装置は、サミング遊星歯車機構と、少なくとも１つの更なる遊星歯車セットと、バリエータと、を備えて構成される。サミング遊星歯車機構、少なくとも１つの更なる遊星歯車セットおよびバリエータは、軸の領域で互いに作動結合し、および少なくとも３つの変速比領域を実現するために、更なる軸の領域で、シフト要素を介して互いに連結可能である。変速装置の変速比は、変速比領域内で、バリエータを介して無段に可変である。バリエータ８は、少なくとも３つの軸を備えた、機械的な摩擦車式バリエータとして構成される。さらに、サミング遊星歯車機構、少なくとも１つの更なる遊星歯車セットおよびバリエータが、構造スペースが好適な態様で、互いに同軸に配置される。

本発明により、変速比領域のうちの１つの変速比領域において、パワー全体を、バリエータを介して、変速装置入力軸と変速装置出力軸の間に導くことが可能であり、変速装置の変速比は、パワースプリットをせずに出力損失を僅かに抑えて、無段に可変である。その際、変速比領域の拡がりは、好適にはバリエータの拡がりに対応する。さらに、バリエータの摩擦車は、少なくとも領域毎に、少なくとも略円錐状に構成される。これにより、必要とする構造スペースを可及的に僅かに抑えた状態で、存在するトルクを、バリエータの領域において、所望される範囲で伝達および変換可能である。

この場合摩擦車は、少なくとも領域毎に、直円錐、楕円法物面、および／または一葉若しくは二葉双曲面の、直線状、凸状および／または凹状の外殻を備えて構成可能である。

本発明によるパワースプリット式無段変速装置は、パワースプリット式マルチレンジ変速装置を、先に述べた連結配置で、サミング遊星歯車機構と、円錐状であり同軸の機械的な摩擦車式バリエータと、を備えて実現する。単純な態様である変速装置を介して、定変速比、および、変速装置における変速装置出力軸とバリエータを備えた第１パワー経路との間の循環変速比を適切に選択した場合、バリエータを調整することで、変速比領域または走行領域において、変速装置出力軸の回転数を実質的にゼロに導き、従って静止出力を実現可能である。一方、変速装置入力軸の回転数は、回転駆動に対応してゼロより大きい。

本発明による変速装置を備えて構成された車両ドライブトレインでは、いわゆるギヤードニュートラル運転状態から、バリエータを対応して調整することにより、前進走行方向および後退走行方向の双方において、車両停止状態から、摩擦結合型始動クラッチ、流体トルクコンバータ等の追加的な始動要素無しに、パワースプリットにより始動可能である。従って本発明による変速装置を備えて構成された車両ドライブトレインは、必要とする構造スペースを僅かに抑えて構成可能である。このような車両ドライブトレインは総重量が低減されていることが特徴であり、僅かな費用で製造可能である。

さらに、この変速装置を装備した車両においては、始動プロセスの間のストラテジーを、変速装置により僅かな労力で立案可能である。ヒルホルダーのような追加機能も、バリエータを対応して制御することにより、簡単な態様で実現可能である。

本発明による変速装置を、始動変速比領域以外で、いわゆるオーバードライブ変速比領域またはオーバードライブ走行領域においてもパワースプリット式で作動させる場合、作動中の変速装置の効率性が良好となるため、変速装置に割り当てられた駆動機械の燃料消費が低減可能である。

パワースプリット式無段変速装置の構造的に単純化された実施形態においては、バリエータの少なくとも１つの軸は変速装置入力軸と結合し、バリエータの更なる軸は変速装置出力軸と作動結合し、およびバリエータの追加的な軸は回転不能な状態で構成される。

本発明によるパワースプリット式無段変速装置の、駆動が容易で構造的労力が僅かである発展形態は、パワーフロー全体を、バリエータを介して変速装置入力軸と変速装置出力軸の間に導くことが可能な変速比領域を実現する間、シフト要素のうちの１つのシフト要素を介して、サミング遊星歯車機構をブロックすることを特徴とする。

パワースプリット式無段変速装置の更なる有利な実施形態においては、変速比領域間の変更を可及的に快適に実現可能とするために、バリエータ、サミング遊星歯車機構および少なくとも１つの遊星歯車セットを、変速比領域間の変更を同期的に実行可能であるよう、互いに調和させる。この場合、少なくとも略同期的に領域を切り替えることにより、シフト要素を、噛み合い型シフト要素のようなドラグトルクの少ないシフト要素として構成可能である。

本発明による変速装置の更なる実施形態においては、バリエータの領域において負の変速比領域に設定可能な場合、可変変速比領域を調整するために、バリエータに対して、前置接続または後置接続された追加的な遊星歯車セットを割り当て、回転数を反転させる。追加的な遊星歯車セットの軸は、バリエータにおいて回転不能な状態で構成された軸と連結され、および、追加的な遊星歯車セットの少なくとも１つの更なる軸は、バリエータの軸と連結されるか、または、シフト要素のうちの１つのシフト要素を介して、バリエータのこの軸と結合可能であり、この軸は、変速装置入力軸と作動結合する。

少なくとも１つの更なる遊星歯車セットまたは追加的な遊星歯車セットの軸が、シフト要素のうちの１つのシフト要素を介して、変速装置入力軸と連結可能である場合、変速装置において、バリエータを介して実現可能な拡がり、または実現可能な各変速比を、所望される範囲で、その都度存在する適用ケースに対して、僅かな労力で調整可能である。

少なくとも３つの変速比領域を、ちょうど３つのシフト要素により実現可能である場合、変速比領域を実現するために、シフト要素のうちの各１つのシフト要素が締結され、および他のシフト要素が開放される。および変速比領域を変更するために、締結されている各１つのシフト要素が開放され、および開放されている各１つのシフト要素が締結される場合、本発明による変速装置は、構造スペースおよび費用が好適な態様で、１に等しいシフト要素グレードで構成される。このシフト要素グレードにより、さらに制御および調整のための労力を僅かに抑えて、変速装置を作動可能である。

バリエータが遊星歯車セットに対応して、摩擦面を有する内歯車、遊星歯車として構成された摩擦車、および同様に摩擦面を有する太陽歯車を備えて構成され、少なくとも領域毎に円錐状に構成された各遊星歯車が、その各円錐状領域により、太陽歯車および内歯車において円錐状に構成された摩擦面と摩擦接合的に作動結合する場合、パワースプリット式無段変速装置を、単純な態様で、構造をコンパクトにし、好適な費用で製造可能であり、こうした変速装置により、燃料消費を節約して車両を作動可能である。

遊星歯車が二重の円錐台として構成され、遊星歯車の円錐台領域の各半径が、円錐台領域の互いを向いた領域から、円錐台領域の互いに反対を向いた領域方向に、継続的に増加するか、または継続的に減少し、および、内歯車と太陽歯車は分割して構成され、および内歯車と太陽歯車の各第１部分は、その円錐状摩擦面により、遊星歯車の第１円錐台領域に接し、一方、内歯車と太陽歯車の各第２部分は、その円錐状摩擦面により、遊星歯車の第２円錐台領域に接する場合、有利にもバリエータ領域の変速比は、内歯車または太陽歯車の部分の拡がりにより、同時に曲げモメントの付加を僅かに抑えて、遊星歯車の領域で可変である。

このために、本発明によるパワースプリット式無段変速装置の更なる有利な実施形態においては、内歯車および太陽歯車の部分は、バリエータの変速比を変更するために、遊星歯車の軸方向延在部分において、互いに向かうよう、または互いに離れるよう移動可能に構成される。遊星歯車は、内歯車および太陽歯車に対して径方向に移動可能であり、ならびに、遊星歯車を回転可能な状態で支承する遊星キャリアに対して移動可能である。

パワースプリット式無段変速装置の更なる有利な実施形態においては、バリエータの拡がりを、所望される範囲で、その都度存在する適用ケースに対して僅かな労力で調整可能とするために、バリエータの軸は、追加的な遊星歯車セットを介して、変速装置入力軸と作動結合する。

変速装置の、特に構造スペースおよび費用が好適な実施形態では、バリエータにおいて変速装置入力軸と作動結合する軸は、シフト要素のうちの１つのシフト要素を介して、少なくとも１つの更なる遊星歯車セットにおいて太陽歯車として構成された軸と結合可能であり、および、更なるシフト要素を介して、少なくとも１つの更なる遊星歯車セットにおいてキャリアとして構成された軸と結合可能である。

変速装置の、同様に構造スペースおよび費用が好適な更なる実施形態では、バリエータにおいて変速装置出力軸と作動結合する軸は、サミング遊星歯車機構において太陽歯車として構成された軸および内歯車として構成された軸を介して、変速装置出力軸と連結される。

少なくとも１つの更なる遊星歯車セットが、キャリアの領域で、サミング遊星歯車機構においてキャリアとして構成された軸と結合される場合、本発明による変速装置は、構造スペースが僅かであることを特徴とする。

本発明による変速装置の、更なる好適で僅かな構造スペースのみを必要とする実施形態においては、サミング遊星歯車機構は、内歯車として構成された軸の領域で、変速装置出力軸と作動結合する。

請求項に記載の特徴、ならびに以下に記載された、本発明による変速装置の実施形態に関する特徴の双方は、各々の特徴そのものが独立した状態、または互いに随意に組み合わされた状態で、本発明の対象物を更に発展させるために適している。組み合わされた特徴の各々は、本発明の対象を発展させることに関して制限を与えるものではなく、実質的には単に例示的な特徴を示すものである。

本発明による変速装置の更なる利点および有利な実施形態は、請求項、および図面を参考に、以下に原則的に記述する実施形態により明らかとなる。明確さに配慮し、異なる実施形態に関する記載において、構造的および機能的に同一の構成要素には同一の符号を使用する。

本発明による変速装置の概略図である。 図１の変速装置のシフトプランである。 本発明による、無段のパワースプリット式変速装置の好適な第１実施形態の、歯車配置図である。 本発明による、無段のパワースプリット式変速装置の好適な第２実施形態の、図３に対応する歯車配置図である。 本発明による、無段のパワースプリット式変速装置の好適な第３実施形態の、図３に対応する歯車配置図である。 本発明による、無段のパワースプリット式変速装置の好適な第４実施形態の、図３に対応する歯車配置図である。 図１の変速装置のバリエータの、好適な第１実施形態の、個々の部品の概略図である。 図１の変速装置のバリエータの、好適な第２実施形態の、図７に対応する概略図である。

図１は、パワースプリット式無段変速装置１の概略図を示す。パワースプリット式無段変速装置１は、変速装置入力軸２の領域で、ねじれ振動ダンパ３を介して、駆動機械４と作動結合する。駆動機械は、この場合内燃機関、好適にはディーゼル内燃機関として構成される。

駆動機械４から供給可能であり、変速装置入力軸２の領域に存在するトルクは、第１パワー経路５および第２パワー経路６を介して、変速装置１により、変速装置出力軸７の方向に導くことが可能である。第１パワー経路５には、第１パワー経路５の変速比ivarを変更するバリエータ８が、および第２パワー経路６には、定変速比ikを実現する、機械的な変速コンポーネント１０が備わる。これにより、変速装置１の総変速比を、バリエータ８を介して、所望される範囲で無段に変更可能である。変速装置入力側で、変速装置入力軸２の領域に存在するトルクの、両パワー経路５および６を介して導かれる各部分は、サミング遊星歯車機構９の領域で合計され、および変速装置出力軸７の方向に導かれる。

この場合変速装置１は、前進走行用の３つの変速比領域Ｖ１乃至Ｖ３、および後退走行用の変速比領域Ｒを実現可能である。サミング遊星歯車機構９、少なくとも１つの更なる遊星歯車セット１０およびバリエータ８は、軸１１、１２、１３および１４の領域で互いに作動結合しており、および、前進走行用の３つの変速比領域Ｖ１乃至Ｖ３ならびに後退走行用の変速比領域Ｒを実現するために、更なる軸１５、１６、１１および１８の領域で、シフト要素Ｓ１乃至Ｓ３を介して互いに連結可能である。変速装置１の変速比は、Ｖ１乃至Ｖ３およびＲの変速比領域内で、バリエータ８を介してその都度無段に可変である。

バリエータ８は、少なくとも３つの軸１１、１５および１７を備えた、機械的な摩擦車式バリエータとして構成される。変速装置１が少なくとも径方向において好適な構造スペースで構成可能であるように、サミング遊星歯車機構９、少なくとも１つの更なる遊星歯車セット１０およびバリエータ８が、後に詳説する態様で、互いに同軸に配置されるため、変速装置入力軸２および変速装置出力軸７も互いに同軸に配置される。

変速装置１は、先に述べた連結配置であるパワースプリット式マルチレンジ変速装置を実現する。この変速装置においては、定変速比ik、および、変速装置出力軸７と第１パワー経路５の間の循環変速比i2varを適切に選択し、バリエータ８の領域の変速比を対応して調整することで、前進走行用の第１変速比領域Ｖ１または後退走行用の変速比領域Ｒにおいて、回転駆動と同時に静止出力を実現可能である。変速装置１のこの運転状態は、ギヤードニュートラル運転状態とも称され、この運転状態では、変速装置入力軸２の回転数n1はゼロより大きく、および変速装置出力軸７の回転数n2はゼロに等しい。

バリエータ８の変速比ivarを調整することにより、変速装置１のギヤードニュートラル運転状態から、前進走行方向および後退走行方向の双方向へ、車両の停止状態から始動可能である。有利なことに、独立した始動素子無しにこれを実行可能である。従って変速装置１を、費用、重量および構造スペースを好適として実現可能である。

図２は、変速装置１のシフトプランを表で示す。シフトプランからは、前進走行用の変速比領域Ｖ１または後退走行用の変速比領域Ｒを実現するには、シフト要素Ｓ１を締結し、一方他のシフト要素Ｓ２およびＳ３は解放された作動状態にあることが分かる。前進走行用の第２変速比領域Ｖ２を実現するよう要求があり、それに対応する場合、現在入れられている、前進走行用の第１変速比領域Ｖ１または後退走行用の変速比領域Ｒにおいて、第１シフト要素Ｓ１を開放し、および第２シフト要素Ｓ２を締結し、一方、第３シフト要素Ｓ３は、開放された作動状態のままとする。変速装置１において、前進走行用の第２変速比領域Ｖ２から、前進走行用の第３変速比領域Ｖ３に入れるべきである場合、そのためには、第２シフト要素Ｓ２を開放し、および第３シフト要素Ｓ３を締結し、一方で第１シフト要素Ｓ１は、開放された作動状態のままとする。

前進走行用の第２変速比領域Ｖ２が入っている場合、変速装置入力軸２を介して変速装置１内に導入された全トルクが、バリエータ８を介して、変速装置出力軸７の方向に導かれる。これにより、第２変速比領域Ｖ２はいわゆる直結駆動領域を実現し、その拡がりはバリエータ８の拡がりに対応する。

シフト要素Ｓ１乃至Ｓ３を、ドラグトルクの少ないシフト要素、例えば形状接合型シフト要素として構成可能とするために、第１パワー経路に配置された各アセンブリを、領域変更を決定する第２パワー経路６における定変速比ikに対して調整する。従って、そのために必要な範囲内の変更が、変速比領域Ｖ１乃至Ｖ３の間で、少なくともほぼ同期的に実行可能である。

変速装置１において、ギヤードニュートラル運転状態を実現可能とするために、変速装置１を設計する際に、循環変速比i2varを、以下の数式（１）の関係性に従って算出する。
i2var = (n2 - nk) / (nvar - nk) （１）

この場合、変数nkは、更なる遊星歯車セット１０の軸１４の回転数に一致し、一方、変数nvarは、バリエータ８の軸１１またはサミング遊星歯車機構９の軸１２の回転数を示す。

変速比ivarおよびikに関連して数式（１）の関係性を考慮すると、総変速比の逆数1 / igは、一般的に数式（２）の関係性に従って決定可能である。
1 /i g = (i2var x (ik - ivar) + ivar) / (ivar x ik) （２）

ギヤードニュートラル運転状態において所望される静止出力を、変速装置１の回転駆動と同時に実現可能とするためには、変速装置１の変速比igを無限大へと調節しなければならない。その結果、循環変速比i2varと可変変速比ivarの比に、可変変速比ivarと定変速比ikの差を乗算すると、以下の数式（３）の関係性において示されるように、１に等しくなる。
(i2var / ivar) x (ivar - ik) = 1 （３）

変速装置１におけるサミング遊星歯車機構９のようなサミング変速機は、そのキャリア固定時変速比iODにより特徴付けられることが多い。循環変速比i2varに替えて、キャリア固定時変速比iODを使用すると、回転駆動と同時に静止出力を達成するには、互いに独立した６つの要件が発生する。これらの要件とは、サミング遊星歯車機構９の軸１３、１２および１８の各結合バリエーションに関するものである。循環変速比i2varとキャリア固定時変速比iODの換算は、いわゆるWillisの式で実行可能である。

サミング遊星歯車機構９が、内歯車、キャリアおよび太陽歯車を備えた、３軸遊星歯車セットとして構成されている場合、数式（３）の関係性は、軸１２を太陽、軸１３をキャリアおよび軸１８を内歯車として構成すると、以下のようになる。
(ivar / ik) x (1 - iOD) = 1 （４）

これと異なり、軸１８を太陽、軸１２をキャリアおよび軸１３を内歯車として構成すると、数式（３）の関係性は以下のようになる。
(ik x (iOD - 1)) / (iOD x ivar) = 1 （５）

これに対して代替的に、軸１３を太陽、軸１２をキャリアおよび軸１８を内歯車としても構成可能性であり、その場合数式（３）の関係性は以下のようになる。
(ik / ivar) x (1 - iOD) = 1 （６）

変速装置１において、軸１３を太陽歯車、軸１８をキャリアおよび軸１２を内歯車として構成すると、数式（３）の関係性は以下のようになる。
(iOD x ik) / ivar = 1 （７）

これと異なり、軸１８を太陽、軸１３をキャリアおよび軸１２を内歯車として構成すると、数式（３）の関係性は以下のようになる。
((iOD - 1) x ivar) / (ik x iOD) = 1 （８）

サミング遊星歯車機構９の軸の結合バリエーションにおいて、軸１２を太陽歯車、軸１８をキャリアおよび軸１３を内歯車として構成すると、第６要件は以下に等しい。
(iOD x ivar) / ik = 1 （９）

図３は、変速装置１の第１実施形態の歯車配置図を示す。図３においては、第２パワー経路６の遊星歯車セット１０が、太陽歯車として構成された軸１６の領域において、第１シフト要素Ｓ１を介して、バリエータ８の軸１５と連結可能である。一方、バリエータ８の軸１５は、第３シフト要素Ｓ３を介して、遊星歯車セット１０においてキャリアとして構成された軸１４と作動結合に至ることが可能である。この場合、遊星歯車セット１０において内歯車として構成された軸１８Ａは、バリエータ８の軸１７と同様、回転不能な状態でハウジング側に固定される。

さらに、遊星歯車セット１０は、遊星歯車セット１０のキャリア１４の領域で、サミング遊星歯車機構９において同様にキャリアとして構成された軸１３と、回転不能な状態で作動結合する。サミング遊星歯車機構９において、太陽歯車として構成された軸１２および内歯車として構成された軸１８は、第２シフト要素Ｓ２を介して、回転不能な状態で互いに結合可能である。その際、第２シフト要素Ｓ２が締結された作動状態において、バリエータ８の軸１１は変速装置出力軸７に直結される。

図３の変速装置１の実施形態とは異なり、図４乃至図６は、変速装置１の更なる実施形態を示す。各実施形態は、追加的な遊星歯車セット１９を備えて構成され、この遊星歯車セット１９を介して、第１パワー経路５の変速比ivarを、その都度存在する適用ケースに応じて、所望される範囲で調整可能である。この場合遊星歯車セット１９は、図４および図５の変速装置１の実施形態においては、パワーフローにおいて、バリエータ８に対してそれぞれ後置接続される。一方、図６の変速装置１では、追加的な遊星歯車セット１９は、パワーフローにおいて、バリエータ８に対して前置接続される。

これは、図６の変速装置１において、バリエータ８の軸１５が、追加的な遊星歯車セット１９を介して変速装置入力軸２と作動結合することを意味する。追加的な遊星歯車セット１９は、遊星歯車セット１９の軸２１の領域において、変速装置入力軸２と回転不能な状態で結合され、および遊星歯車セット１９の軸２３の領域において、バリエータ８の軸１５と結合される。図６の変速装置１において、追加的な遊星歯車セット１９が前置されることにより、追加的な遊星歯車セット１９およびバリエータ８を、互いに入れ子構造とすることが可能である。これは、バリエータ８が遊星構造であるため可能となる。

追加的な遊星歯車セット１９においてキャリアとして構成された軸２０は、図４の変速装置１では、ハウジング側に固定され、従ってバリエータ８の軸１７と連結される。追加的な遊星歯車セット１９において太陽歯車として構成された軸２１は、回転不能な状態でバリエータ８の軸１１と結合される。これにより、軸１１に存在するトルクは、軸２１を介して追加的な遊星歯車セット１９へと導かれ、および、遊星歯車２２を介して、この場合は内歯車として構成された、追加的な遊星歯車セット１９の第３軸２３へと更に導かれる。この場合、追加的な遊星歯車セット１９の第３軸２３は、サミング遊星歯車機構９の太陽歯車１２と回転不能な状態で結合される。これにより、トルクのうち、第１パワー経路５を介して導かれたトルク部分は、既定の範囲で、追加的な遊星歯車セット１９を介して、バリエータ８からサミング遊星歯車機構９へと導かれる。

図５の変速装置１では、追加的な遊星歯車セット１９は、図４の変速装置１とは反対に、変速装置の出力側ではなく、変速装置の入力側に配置される。しかし、図４の変速装置１の場合と同一の範囲において、変速装置１の第１パワー経路５に、バリエータ８とサミング遊星歯車機構９の間に配置される。

可変変速比ivarは、図４乃至図６の変速装置１の実施形態において、それぞれ、バリエータ８の領域で設定された変速比および追加的な遊星歯車セット１９の変速比から構成される。これにより、バリエータ８の拡がりを、遊星歯車セット１０の変速比を介して、僅かな労力で、その都度存在する適用ケースに対して調整可能である。

図７および図８は、バリエータ８の、異なる２つの実施形態の、個々の部品の概略図を示す。両実施形態の各バリエータ８は、遊星歯車セットに対応し、摩擦面２４、２５を有してこの場合バリエータ８の軸１１または１５に対応する内歯車、遊星歯車として構成された複数の摩擦車２６、および、同様に摩擦面２７、２８を有してこの場合軸１５または１１に対応する太陽歯車を備えて構成される。摩擦車または遊星歯車２６は、領域毎に円錐状に構成され、その各円錐状領域２９、３０により、太陽歯車１５または１１の円錐状に構成された摩擦面２７、２８、および内歯車１１または１５の摩擦面２４、２５と、摩擦結合的に作動結合する。

この場合、内歯車１１または１５、および太陽歯車１５または１１は、それぞれ分割して構成される。同時に遊星歯車２６は、二重の円錐台として構成される。遊星歯車２６における、円錐台領域２９および３０の半径は、円錐台領域２９および３０の互いを向いた領域から、円錐台領域２９および３０の互いに反対を向いた領域方向に、継続的に増加する。内歯車１１または１５の各第１部分３１、および太陽歯車１５または１１の各第１部分３３は、その円錐状摩擦面２４または２７により、遊星歯車２６の第１円錐台領域２９に接する。一方、内歯車１１または１５の各第２部分３２、および太陽歯車１５または１１の各第２部分３４は、その円錐状摩擦面２５または２８により、遊星歯車２６の第２円錐台領域３０に接する。

バリエータ８の変速比を変更可能とするために、内歯車１１または１５の部分３１および３２、または太陽歯車１５または１１の部分３３および３４は、遊星歯車２６の軸方向延在部分において、互いに向かうよう、または互いに離れるよう移動可能に構成される。遊星歯車２６は、内歯車１１または１５、および太陽歯車１５または１１に対して、二重矢印３５が示す径方向に、バリエータ８においてこの場合は遊星キャリアとして構成された軸１７に対して、移動可能に配置される。軸１７は、回転可能な状態で遊星歯車２６を支承する。これは、バリエータ８の変速比を調整するためには、内歯車１１または１５の部分３１および３２、ならびに、太陽歯車１５または１１の部分３３および３４を、単に拡げることのみが必要であり、引く必要のないことを意味している。

これとは異なり、図８のバリエータ８の遊星歯車２６における、円錐台領域２９および３０の半径は、円錐台領域２９および３０の互いを向いた領域から、円錐台領域２９および３０の互いに反対を向いた領域方向に、継続的に減少する。これにより、図８のバリエータ８の実施形態では、遊星歯車２６における曲げモメントの負荷が、図７のバリエータの実施形態の場合よりも低減する。

１ 変速装置
２ 変速装置入力軸
３ ねじれ振動ダンパ
４ 駆動機械
５ 第１パワー経路
６ 第２パワー経路
７ 変速装置出力軸
８ バリエータ
９ サミング遊星歯車機構
１０ 更なる遊星歯車セット
１１ バリエータの軸
１２ サミング遊星歯車機構の軸
１３ サミング遊星歯車機構の軸
１４ 更なる遊星歯車セットの軸
１５ バリエータの軸
１６ 更なる遊星歯車セットの軸
１７ バリエータの軸
１８ サミング遊星歯車機構の軸
１８ Ａ更なる遊星歯車セットの軸
１９ 追加的な遊星歯車セット
２０ 追加的な遊星歯車セットの軸
２１ 追加的な遊星歯車セットの軸
２２ 追加的な遊星歯車セットの遊星歯車
２３ 追加的な遊星歯車セットの軸
２４、２５ 摩擦面
２６ 摩擦車、バリエータの遊星歯車
２７、２８ 摩擦面
２９、３０ バリエータの摩擦車の円錐状領域
３１、３２ バリエータの内歯車の部分
３３、３４ バリエータの太陽歯車の部分
n1 変速装置入力軸の回転数
n2 変速装置出力軸の回転数
nk 第２パワー経路の回転数
nvar 第１パワー経路の回転数
ik 第２パワー経路の定変速比
ivar 第１パワー経路の可変変速比
iOD サミング遊星歯車機構のキャリア固定時変速比
Ｓ１乃至Ｓ３ シフト要素
Ｖ１乃至Ｖ３ 前進走行用変速比領域
Ｒ 後退走行用変速比領域

Claims (15)

1. パワースプリット式無段変速装置（１）であって、サミング遊星歯車機構（９）と、少なくとも１つの更なる遊星歯車セット（１０、１９）と、バリエータ（８）と、を備え、前記サミング遊星歯車機構（９）、前記少なくとも１つの更なる遊星歯車セット（１０、１９）および前記バリエータ（８）は、軸（１１、１２、１３，１４）の領域で互いに作動結合し、および少なくとも３つの変速比領域（Ｖ１乃至Ｖ３、Ｒ）を実現するために、更なる軸（１１、１４、１５、１６、１８）の領域で、シフト要素（Ｓ１乃至Ｓ３）を介して互いに連結可能であり、変速比は、前記変速比領域（Ｖ１乃至Ｖ３、Ｒ）内で、前記バリエータ（８）を介してその都度無段に可変であり、前記バリエータ（８）は、少なくとも３つの軸（１１、１５、１７）を備えた、機械的な摩擦車式バリエータとして構成され、および、前記サミング遊星歯車機構（９）、前記少なくとも１つの更なる遊星歯車セット（１０、１９）および前記バリエータ（８）が、互いに同軸に配置されるパワースプリット式無段変速装置（１）において、前記変速比領域のうちの１つの変速比領域（Ｖ２）において、パワー全体を、前記バリエータ（８）を介して、変速装置入力軸（２）と変速装置出力軸（７）の間に導くことが可能であり、および前記バリエータ（８）の摩擦車（２６）は、少なくとも領域毎に、少なくとも略円錐状に構成されることを特徴とする、パワースプリット式無段変速装置（１）。
2. 前記バリエータ（８）の少なくとも１つの軸（１５）は前記変速装置入力軸（２）と結合し、前記バリエータ（８）の更なる軸（１１）は前記変速装置出力軸（７）と作動結合し、および前記バリエータ（８）の追加的な軸（１７）は回転不能な状態で構成されることを特徴する、請求項１に記載のパワースプリット式無段変速装置。
3. パワーフロー全体を、前記バリエータ（８）を介して、前記変速装置入力軸（２）と前記変速装置出力軸（７）の間に導くことが可能な、前記１つの変速比領域（Ｖ２）を実現する間、前記シフト要素のうちの１つのシフト要素（Ｓ２）を介して、前記サミング遊星歯車機構（９）をブロックすることを特徴とする、請求項１または２に記載のパワースプリット式無段変速装置。
4. 前記バリエータ（８）、前記サミング遊星歯車機構（９）および前記少なくとも１つの更なる遊星歯車セット（１０、１９）を、前記変速比領域（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）間の変更を同期的に実行可能であるよう、互いに調和させることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のパワースプリット式無段変速装置。
5. 前記バリエータ（８）に対して、追加的な遊星歯車セット（１９）を割り当て、前記追加的な遊星歯車セット（１９）の軸（２０）は、前記バリエータ（８）において回転不能な状態で構成された前記軸（１７）と連結され、および、前記追加的な遊星歯車セット（１９）の少なくとも１つの更なる軸（２３）は、前記バリエータ（８）の前記軸（１５）と連結されるか、または、前記シフト要素のうちの１つのシフト要素（Ｓ１、Ｓ３）を介して、前記バリエータ（８）のこの軸（１５）と結合可能であり、該軸（１５）は、前記変速装置入力軸（２）と作動結合することを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載のパワースプリット式無段変速装置。
6. 前記少なくとも１つの更なる遊星歯車セット（１０）の軸（１４、１６）は、前記シフト要素のうちの１つのシフト要素（Ｓ１、Ｓ３）を介して、前記変速装置入力軸（２）と連結可能であることを特徴とする、請求項５に記載のパワースプリット式無段変速装置。
7. 前記少なくとも３つの変速比領域（Ｖ１乃至Ｖ３、Ｒ）を、ちょうど３つのシフト要素（Ｓ１乃至Ｓ３）により実現可能であり、前記変速比領域（Ｖ１乃至Ｖ３、Ｒ）を実現するために、前記シフト要素のうちの各１つのシフト要素（Ｓ１、Ｓ２またはＳ３）が締結され、および他のシフト要素（Ｓ２、Ｓ３またはＳ１）が開放され、および前記変速比領域（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｒ）を変更するために、締結されている各１つのシフト要素（Ｓ１、Ｓ２またはＳ３）が開放され、および開放されている各１つのシフト要素（Ｓ２，Ｓ３またはＳ１）が締結されることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のパワースプリット式無段変速装置。
8. 前記バリエータ（８）が、遊星歯車セットに対応して、摩擦面（２４、２５）を有する内歯車（１１または１５）、遊星歯車として構成された前記摩擦車（２６）、および同様に摩擦面（２７、２８）を有する太陽歯車（１５または１１）を備えて構成され、少なくとも領域毎に円錐状に構成された前記遊星歯車が、該遊星歯車の各円錐状領域（２９、３０）により、前記内歯車（１１または１５）および太陽歯車（１５または１１）において円錐状に構成された前記摩擦面（２４、２５または２７、２８）と摩擦結合的に作動結合していることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載のパワースプリット式無段変速装置。
9. 前記遊星歯車（２６）が二重の円錐台として構成され、該遊星歯車（２６）の円錐台領域（２９、３０）の各半径が、該円錐台領域（２９、３０）の互いを向いた領域から、前記円錐台領域（２９、３０）の互いに反対を向いた領域方向に、継続的に増加するか、または継続的に減少し、および、前記内歯車（１１または１５）と太陽歯車（１５または１１）は分割して構成され、および、前記内歯車（１１または１５）と前記太陽歯車（１５または１１）の各第１部分（３１、３３）は、該第１部分（３１、３３）の円錐状摩擦面（２４、２７）により、前記遊星歯車（２６）の第１円錐台領域（２９）に接し、一方、前記内歯車（１１または１５）と前記太陽歯車（１５または１１）の各第２部分（３２、３４）は、該第２部分（３２，３４）の円錐状摩擦面（２５、２８）により、前記遊星歯車（２６）の第２円錐台領域（３０）に接することを特徴とする、請求項８に記載のパワースプリット式無段変速装置。
10. 前記内歯車（１１または１５）および前記太陽歯車（１５または１１）の、部分（３１、３２）は、前記バリエータ（８）の変速比を変更するために、前記遊星歯車（２６）の軸方向延在部分において、互いに向かうよう、または互いに離れるよう移動可能に構成され、前記遊星歯車（２６）は、前記内歯車（１１または１５）および前記太陽歯車（１５または１１）に対して径方向に移動可能であり、ならびに、前記遊星歯車（２６）を回転可能な状態で支承する遊星キャリア（１７）に対して移動可能であることを特徴とする、請求項９に記載のパワースプリット式無段変速装置。
11. 前記バリエータ（８）の前記軸（１５）は、前記追加的な遊星歯車セット（１９）を介して、前記変速装置入力軸（２）と作動結合することを特徴とする、請求項５〜１０の何れか一項に記載のパワースプリット式無段変速装置。
12. 前記バリエータ（８）において前記変速装置入力軸（２）と作動結合する、前記軸（１５）は、前記シフト要素のうちの１つのシフト要素（Ｓ１）を介して、前記少なくとも１つの更なる遊星歯車セット（１０）において太陽歯車として構成された軸（１６）と結合可能であり、および、更なるシフト要素（Ｓ３）を介して、前記少なくとも１つの更なる遊星歯車セット（１０）においてキャリアとして構成された軸（１４）と結合可能であることを特徴とする、請求項２〜１１の何れか一項に記載のパワースプリット式無段変速装置。
13. 前記バリエータ（８）において前記変速装置出力軸（７）と作動結合する、前記軸（１１）は、前記サミング遊星歯車機構（９）において太陽歯車として構成された軸（１２）および内歯車として構成された軸（１８）を介して、前記変速装置出力軸（７）と連結されることを特徴とする、請求項２〜１２の何れか一項に記載のパワースプリット式無段変速装置。
14. 前記少なくとも１つの更なる遊星歯車セット（１０）は、前記キャリア（１４）の領域で、前記サミング遊星歯車機構（９）においてキャリアとして構成された軸（１３）と結合されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載のパワースプリット式無段変速装置。
15. 前記サミング遊星歯車機構（９）は、内歯車として構成された軸（１８）の領域で、前記変速装置出力軸（７）と作動結合することを特徴とする、請求項１〜１４の何れか一項に記載のパワースプリット式無段変速装置。

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