JP4294429B2

JP4294429B2 - 動力分岐式２レンジ変速機

Info

Publication number: JP4294429B2
Application number: JP2003349483A
Authority: JP
Inventors: ユルゲン、バフツィヒ; ベルンハルト、ジッヒ; ゲルハルト、グンポルツベルガー
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-10-08
Also published as: US20050075209A1; US6949045B2; JP2004144300A; DE10249484A1

Description

本発明は摩擦車変速装置を具備する、請求項１の上位概念に基づく動力分岐式２レンジ変速機に関する。

円環形接触面を備えた少なくとも２個のトロイダルディスクを有し、円環形接触面の間で転動体が転動する無段階調整可能な摩擦車変速装置は公知の先行技術である。この種の摩擦車変速装置は変速比の無段階変化のほかに高いトルク容量を有する。

２つの動力レンジ（power range）で操作することができる変速機が本件出願人によるドイツ国特許出願公開ＤＥ１９６２９２１３Ａ１で公知である。この公知の摩擦変速機の主要な構成部分は、対をなして相互作用する２個の円環形接触面を備えた無段階調整可能な摩擦車変速装置、副軸及び加算装置である。この場合、低（下）レンジ（ＬＯＷ）に動力分岐が設けられている。駆動動力は入力軸から変速段を経て副軸に、続いて無段階調整可能な変速装置（摩擦車変速装置）に伝達される。変速装置の出力側は加算装置と結合されている。第２の動力分岐により駆動動力が副軸と変速段を経て加算装置に直接伝達され、そこで２つの動力分岐の動力が加算されて出力軸に転送される。

この公知の変速装置の第２の動力レンジ（ＨＩＧＨ）においては、駆動動力が変速段を経て副軸に、続いて無段階調整可能な変速装置に伝達される。別の動力部分はこの場合設けられていない。

動力分岐が設けられており、無段階調整可能な変速装置、特に対をなして相互作用する円環形接触面を備えた変速装置（摩擦変速装置）が使用される別の変速機が出願人のドイツ国特許出願公開ＤＥ１９７０３５４４Ａ１により知られている。この公知の変速機も所望の動力分岐を可能にするために、中間軸および副軸を有する。また、プラス遊星歯車セットを有する遊星歯車装置が、動力レンジに応じて一体として回転するか、又は加算装置として使用される。ＤＥ１９７０３５４４Ａ１の変速機においては、第１の動力レンジでは駆動動力が入力軸から摩擦車変速装置を経て出力軸に伝達され、その際遊星歯車装置が一体として回転し、第２の動力レンジでは駆動動力が一方では摩擦車変速装置を経て遊星歯車装置に、他方では直接に遊星歯車装置に伝達され、その際駆動動力が遊星歯車装置によって加算されて出力軸に伝達される。

特にドライブトレインで最小の燃費とともに最適な快適性を提供しようとする当業界の努力を考えれば、プラス遊星歯車セットを使用することによって生じる歯車効率が不利であることは明らかである。
ドイツ国特許出願公開ＤＥ１９６２９２１３Ａ１ドイツ国特許出願公開ＤＥ１９７０３５４４Ａ１

本発明の根底にあるのは、上記の先行技術から出発して無段変速機の快適性の利点と、全変速機の最適化された効率及びその結果生じる燃費の利点とを兼備する変速機を示す課題である。

この課題は請求項１の特徴によって解決される。その他の実施形態と利点は従属請求項で明らかである。

本発明により、摩擦車変速装置および遊星歯車装置を備え、遊星歯車装置が２個のマイナス遊星歯車セットを含む動力分岐式２レンジ変速機が提案される。

２個のマイナス遊星歯車セットを有する遊星歯車装置を使用することによって好都合なことに歯車効率が３％も上昇する。

本発明の別の有利な実施形態に関連して、２個のマイナス遊星歯車セットをラビニョーセットに置き換えることができる。

ここで紹介した変速機の別の特に有利な実施形態は、摩擦車変速装置として無段階調整可能なシングルダクト摩擦車変速装置、即ちただ１個の内側及び外側トロイダルディスクしかない摩擦車変速装置を使用する。それによって極めてコンパクトな構造が得られる。

本発明に基づく変速機では、第２の高（上）レンジ（ＨＩＧＨ）にて動力分岐が設けられる。第１の低（下）レンジ（ＬＯＷ）では駆動動力が入力軸から摩擦車変速装置を経て出力軸に送られる。

次に添付の図に基づき発明を詳述する。図は前置きエンジン後輪駆動車に特に適した本発明変速機の好ましい実施形態の概略図を示す。

図１によれば本発明に基づく動力分岐式２レンジ変速機は摩擦車変速装置１を具備し、動力伝達方向に関して摩擦車変速装置１の後方に同軸に遊星歯車装置２が配置されており、クラッチＫ２を介して摩擦車変速装置１と嵌脱自在に結合される。

遊星歯車装置２は相前後して配置された２個のマイナス遊星歯車セット３、４並びに２個のシフト要素Ｋｒ及びＫ１を具備し、第１のマイナス遊星歯車セット３のプラネットキャリア５はブレーキＫｒによりハウジングＧと係脱自在に結合され、第２のマイナス遊星歯車セット４の太陽歯車６’はブレーキＫ１によりハウジングと係脱自在に結合される。また第２のマイナス遊星歯車セット４のリングギヤ７’は第１のマイナス遊星歯車セット３のプラネットキャリア５と、第２のマイナス遊星歯車セット４のプラネットキャリア５’は第１のマイナス遊星歯車セット３のリングギヤ７と結合されている。

変速機はさらに側軸９を具備する。側軸９は変速段１０を介して摩擦車変速装置１を第１のマイナス遊星歯車セット３の太陽歯車６と結合する。

摩擦車変速装置１は２個の外側トロイダルディスク１１、１２を具備し、外側トロイダルディスク１１、１２は図示しない転動体を介して内側トロイダルディスク１３、１４と対をなして相互作用する。この場合外側トロイダルディスク１１、１２は主軸又は入力軸１５に遊転不能に固結され、内側トロイダルディスク１３、１４は入力軸１５に回転可能に支承され、側軸９と結合されている。

本発明に基づく変速機では第２の上部領域（ＨＩＧＨ）に動力分岐が設けられている。第１の低動力レンジ（ＬＯＷ）ではシフト要素Ｋ１が接続され、シフト要素Ｋ２が切断されると、駆動動力が入力軸１５から摩擦車変速装置１により側軸９、変速段１０、第１のマイナス遊星歯車セット３の太陽歯車６及びリングギヤ７を経て出力軸８に送られ、その際シフト要素Ｋ１の接続によって遊星歯車装置２が一体として（即ち一体動作で）回転する。

高レンジにおいては、動力分岐が設けられる。この目的のためにクラッチＫ２が接続される。それによって駆動動力の一部が入力軸１５から直接に遊星歯車装置２の部材、とりわけ第１のマイナス遊星歯車セット３のプラネットキャリア５に伝達される。第２の動力分岐路により駆動動力が摩擦車変速装置１、側軸９及び変速段１０を経て遊星歯車装置２の別の部材、とりわけ第１のマイナス遊星歯車セット３の太陽歯車６に伝達される。２つの動力分岐路は加算され、出力として出力軸８に伝達される。

後退段を作動させるために、ブレーキとして構成された所定のシフト要素Ｋｒを接続する。それによって出力軸８の回転方向が入力軸１５の回転方向に対して逆転される。

本発明に基づく設計によって変速機のコンパクトな構造が得られ、さらに変速機は安いコストで製造され、高いトルク容量、高い効率及び高い総変速比を有する。なおここで紹介した変速機は前輪駆動車又は四輪駆動車に取付けるのに適している。

本発明に基づく変速機の好ましい実施形態の概略図を示す。

符号の説明

１摩擦車変速装置
２遊星歯車装置
３マイナス遊星歯車セット
４マイナス遊星歯車セット
５プラネットキャリア
５’ プラネットキャリア
６太陽歯車
６’ 太陽歯車
７リングギヤ
７’ リングギヤ
８出力軸
９側軸
１０変速段
１１外側トロイダルディスク
１２外側トロイダルディスク
１３内側トロイダルディスク
１４内側トロイダルディスク
１５入力軸
Ｇハウジング
Ｋｒブレーキ
Ｋ１ブレーキ
Ｋ２クラッチ

Claims

摩擦車変速装置（１）と、２つのシフト要素（Ｋｒ、Ｋ１）を具備し、摩擦車変速装置（１）と同軸に配置され、シフト要素（Ｋ２）により摩擦車変速装置（１）と嵌脱自在に結合される遊星歯車装置（２）と、摩擦車変速装置（１）及び遊星歯車装置（２）を結合する側軸（９）と、を備えた動力分岐式２レンジ変速機において、
遊星歯車装置（２）が２個のマイナス遊星歯車セット（３、４）を含み、ここでマイナス遊星歯車セットとは、当該遊星歯車セットのプラネットキャリアをロックしたときに太陽歯車の回転速度に対するリングギアの回転速度の比が負になるものを意味しており、
第１のマイナス遊星歯車セット（３）のプラネットキャリア（５）がブレーキ（Ｋｒ）によりハウジング（Ｇ）と係脱自在に結合され、
第２のマイナス遊星歯車セット（４）の太陽歯車（６’）がブレーキ（Ｋ１）によりハウジング（Ｇ）と係脱自在に結合され、
第２のマイナス遊星歯車セット（４）のリングギヤ（７’）が第１のマイナス遊星歯車セット（３）のプラネットキャリア（５）と結合され、
第２のマイナス遊星歯車セット（４）のプラネットキャリア（５’）が第１のマイナス遊星歯車セット（３）のリングギヤ（７）及び出力軸（８）と結合されている、
ことを特徴とする動力分岐式２レンジ変速機。
摩擦車変速装置としてシングルダクト摩擦車変速装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の動力分岐式２レンジ変速機。
第１の動力レンジでは、駆動動力が入力軸から摩擦車変速装置（１）、側軸（９）及び遊星歯車装置（２）を経て出力軸（８）に伝達され、
第２の動力レンジでは、駆動動力の第１の部分が入力軸（１５）から遊星歯車装置（２）の或る部材（５）に伝達され、駆動動力の第２の部分が摩擦車変速装置（１）及び側軸（９）を経て遊星歯車装置（２）の別の部材（６）に伝達される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の動力分岐式２レンジ変速機。
第１の動力レンジでは、駆動動力が摩擦車変速装置（１）、側軸（９）、遊星歯車装置（２）の第１のマイナス遊星歯車セット（３）の太陽歯車（６）及びリングギヤ（７）を経て出力軸（８）に伝達され、
第２の動力レンジでは、駆動動力の第１の部分が遊星歯車装置（２）の第１のマイナス遊星歯車セット（３）のプラネットキャリア（５）に直接伝達され、駆動動力の第２の部分が摩擦車変速装置（１）及び側軸（９）を経て第１のマイナス遊星歯車セット（３）の太陽歯車（６）に伝達される、
ことを特徴とする請求項３に記載の動力分岐式２レンジ変速機。
側軸（９）が変速段（１０）を経て遊星歯車装置（２）と結合されていることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の動力分岐式２レンジ変速機。
第１の動力レンジでは、接続状態にあるシフト要素（Ｋ１）が遊星歯車装置（２）の一体動作を行わせ、
第２の動力レンジでは、接続状態のクラッチ（Ｋ２）が入力軸（１５）と遊星歯車装置（２）とを直結させる、
ことを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の動力分岐式２レンジ変速機。
遊星歯車装置（２）のマイナス遊星歯車セット（３、４）をラビニョー遊星歯車セットに置き換えることができることを特徴とする、請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の動力分岐式２レンジ変速機。