JP4763044B2 - 直結ギヤにおいて切り離し可能なカウンタシャフトを有するトランスミッション - Google Patents

Description

本発明は、一つの部分からなる請求項１の通り、直結ギヤにおいて切り離しが可能なカウンタシャフトを有するトランスミッションに関する。

特許文献１は、直結ギヤが係合しているときに、そのカウンタシャフトが回転しない直結ギヤを有するカウンタシャフトのトランスミッションについて開示している。

特許文献２は、また入力軸、出力軸、及びカウンタシャフトを有し、カウンタシャフトのトランスミッションが直結ギヤの状態にある時に当該カウンタシャフトの駆動が妨げられる、カウンタシャフトのトランスミッションに関する。

独国特許出願公開第１０２ ３９ ３９６ Ａ１号明細書 米国特許第５，３８１，７０３号明細書

本発明の目的は、コンパクトな設計である一方で、良好な効率水準を有する、商用車用の車両トランスミッションを作り出すことである。

上記の目的は請求項１の特徴を用いた本発明によって達成される。

本発明は特に二つの入力定数が、残りの歯車対により形成されるギヤの数を二倍にするため、多数のトランスミッションギヤを有利にも可能にする。前記二つの入力定数は一緒に、一つの前進ギヤを形成するために追加的に使用される。ここで、動力の流れは一つの入力定数からカウンタシャフトを経由してもう一方の入力定数に伝わり、次にメインシャフトに伝わることにより伝達が可能となる。一方、前記メインシャフトは直結ギヤが形成されるように、変速段無しで入力軸に連結され得る。当該メインシャフトは、特に有利な実施形態において、
二つの入力定数を経由する前進ギヤと、
また直結ギヤと、
また後進ギヤと、
そしてまた一つだけの入力定数及び更なる変速段を経由して走行する前進ギヤと
がそれぞれの場合に、ギヤの総数が倍増されるために二つの異なるギヤを形成できるように、二つのシフト状態を持つことができる列のグループにより接続され得る。ここで当該列のグループは特に
一つのシフト状態において減速の変速比を備え、
メインシャフトの回転速度が変えられずに車軸トランスミッションに伝達されるために、もう一方のシフト状態において一体となって回転する、
遊星歯車組として有利に具体化され得る。
カウンタシャフトのトランスミッションにおける変速比と、
後軸駆動装置における変速比と
に対応する設計と結合される前記遊星歯車組の設計は、直結駆動で約８０ｋｍ／ｈにおける商用車の最も使用される運転範囲を設定することを可能にする。前記直結駆動において、
直結ギヤが係合し、
列グループの遊星歯車組が一体となって回転し、
カウンタシャフトが切り離される。
商用車用の伝達効率は従って長距離ルートに対して最も使用される運転範囲において非常に高く保たれる。ここで、変速比は駆動エンジンが最も燃費効率のよい範囲にあるように設計され得る。前記最も燃費効率のよい駆動エンジンの回転速度範囲は、例えば６シリンダのディーゼル駆動エンジンの場合、１１００〜１５００回転／分もしくはｒｐｍの間にある。

ここで、最も燃費効率のよい駆動エンジンの回転速度範囲は、大容量の６シリンダディーゼル駆動エンジンの場合はむしろ１１００ｒｐｍに近く、そして小容量の６シリンダディーゼル駆動エンジンの場合はむしろ１５００回転／分もしくはｒｐｍの近くにある。

減速の変速比もしくは直結駆動を有する、すなわち増速の変速比のない遊星歯車組の前記設計は、比較的小さな力がカウンタシャフトのトランスミッションにおいて生じるように、当該カウンタシャフトのトランスミッションにおける回転速度を高く、そしてトルクを小さく構成することを可能にする。従って、
歯車を狭く寸法決めし、
トランスミッションのケーシングを薄い壁で寸法決めする
ことが可能である。

カウンタシャフトのトランスミッションは、車両の前後方向に長手方向で設置される駆動エンジンを用いて特に有利な方法で使用される、同軸のトランスミッションとして特に有利に具体化することができる。前記タイプの同軸カウンタシャフトのトランスミッションにおいて、入力軸とメインシャフトは互いに位置合わせされる。カウンタシャフトのトランスミッションに有利な実施形態で接続している前記遊星歯車組は、ここで同様に同軸に配置され得る。

本発明はカウンタシャフトを切り離す可能性及び小さな設置スペースにもかかわらず、
第二カウンタシャフト又は、
メインシャフトの一つのカウンタシャフトに対して同軸に、複数の歯車平面にわたって延びる中空軸が必要不可欠
という事なしに、多数のギヤ―特に前進ギヤを可能にする。

請求項８は、力の流れにおいてメインシャフトの下流に接続された列のグループを使用するにもかかわらず、当該メインシャフトがトランスミッションの端部に取り付けられることを可能にする、本発明の特に有利な実施形態を提供する。

本発明の更なる利点は、更なる請求項、説明及び図面から分かる。

本発明は全体の自動車の駆動伝達系の、二つの概略的に例示されている例示的実施形態に基づき以下に説明される。

図１は６シリンダのディーゼル駆動エンジン８０を有し、そして前記カウンタシャフトのトランスミッション１０へ幾何学的及び力の流れの中の両方で接続している、列のグループ１２を伴う前記カウンタシャフトのトランスミッション１０を備えた商用車のトランスミッション７９を有する駆動伝達系を示す。当該列のグループ１２はここでは遊星歯車組として具体化される。

６シリンダのディーゼル駆動エンジン８０のクランクシャフトは、前記カウンタシャフトのトランスミッション１０に続く始動クラッチ１１により、動力の流れの中で接続されている。前記カウンタシャフトのトランスミッション１０は３グループのトランスミッションが全体として備えられるように、分かれたグループ１３を有する。分かれたグループ１３において、駆動力はトランスミッション入力軸１４からカウンタシャフト１５へ渡され、そこからシフト要素１６のシフト状態によって、
第一の入力定数１７又は、
第二の入力定数１８又は、
両方の入力定数１７、１８を介して
伝達が生じることを可能にする。

入力定数１７、１８の駆動出力歯車１９、２０はカウンタシャフト１５に相対回転不能に接続され、一方で入力定数１７、１８の駆動入力歯車２１、２２は、いずれの場合にも個々にシフト要素１６を用いてトランスミッション入力軸１４に相対回転不能に接続されることができる。ここで、シフト要素１６は入力定数１７、１８の二つの駆動入力歯車２１、２２の間に軸方向に配置される。

更に、カウンタシャフトのトランスミッション１０は、トランスミッション入力軸１４と反対向きに面している、分かれたグループ１３の側に、トランスミッション入力軸１４に対して回転可能であるように転がり軸受２４に取り付けられたメインシャフト２３を有する。トランスミッション入力軸１４及びメインシャフト２３は互いに位置合わせするように配置される。カウンタシャフト１５はメインシャフト２３と平行に延び、そして隔てられている。カウンタシャフト１５及びメインシャフト２３は、歯車対２６、２７、２８及び後進ギヤ段２９を介して、シフト要素３０及び３１により互いに駆動連結され得る。前記歯車対２６、２７、２８もしくは後進ギヤ段２９は、従っていずれの場合にも入力定数１７、１８の双方に割り当てられた四つの歯車平面９９、９８、９７、９６を形成する。ここで、一つのシフト要素３０は最初の二つの歯車平面９９、９８の間に軸方向に配置され、一方で他のシフト要素３１は他の二つの歯車平面９７、９６の間に配置される。

歯車対２６〜２８及び後進ギヤ段２９の駆動入力歯車３２、３３、３４、３５は相対回転不能にカウンタシャフト１５に接続される。歯車対２６、２７の駆動出力歯車３６、３７はシフト要素３０により、いずれの場合にも個々にメインシャフト２３に接続されることができ、一方で歯車対２８及び後進ギヤ段２９の駆動出力歯車３８、３９はいずれの場合にも個々にシフト要素３１によりメインシャフト２３に接続されることができる。

第一のシフト状態において、シフト要素１６は駆動入力歯車２１をトランスミッション入力軸１４に接続する。図１に例示されるニュートラル状態において、駆動入力歯車２１、２２がいずれの場合にも互いに対して、及びトランスミッション入力軸１４に対して自由に回転可能であるように、シフト要素１６は切り離される。第二のシフト状態において、シフト要素１６は駆動入力歯車２２をトランスミッション入力軸１４に接続する。

第一のシフト状態において、シフト要素３０は駆動出力歯車３６をメインシャフト２３に接続する。図１に例示されるシフト要素３０のニュートラル状態において、駆動出力歯車３６、３７は互いに対して、及びメインシャフト２３に対して自由に回転可能である。第二のシフト状態において、メインシャフト２３はシフト要素３０により相対回転不能に駆動出力歯車３７に接続される。

第一のシフト状態において、シフト要素３１は駆動出力歯車３８を相対回転不能にメインシャフト２３に接続する。図１に例示されるシフト要素３１のニュートラル状態において、駆動出力歯車３８、３９は互いに対して、及びメインシャフト２３に対して回転可能である。第二のシフト状態において、シフト要素３１は駆動出力歯車３９を相対回転不能にメインシャフト２３に接続する。

シフト要素４０は三つの位置へと移動され得る。図１に例示される中央のニュートラル位置において、シフト要素１６が前記第二のシフト状態で、駆動入力歯車２２をトランスミッション入力軸１４に接続しない場合に、
トランスミッション入力軸１４と、
メインシャフト２３と、
遊び車として具体化される駆動入力歯車２２と
が互いに対して自由に回転可能である。

図２において詳細に見られるシフト要素４０の滑りスリーブ９４が、当該滑りスリーブ９４の内側で運動に関して半径方向に固定されるように配置された、シフト用の歯９５がトランスミッション入力軸１４の対応するシフト用の歯９２と係合するような範囲まで、トランスミッション端部もしくは列のグループ１２の方向に押された場合、相対回転不能な接続がメインシャフト２３とトランスミッション入力軸１４との間に生み出される。直結ギヤはそれに応じて、カウンタシャフト１５が歯車対によって駆動されないような方法で、カウンタシャフトのトランスミッション１０に係合する。商用車のトランスミッションの全体効率に対して無視できる、カウンタシャフト１５の僅かな駆動は、直結ギヤにおいてどんな場合でも、遊び車の軸受摩擦のために生じる。

反対に、シフト要素４０の滑りスリーブ９４が反対方向に−すなわち駆動入力歯車２２の方向に−、前記シフト用の歯９５が当該駆動入力歯車２２の対応するシフト用の歯９３へと係合するような範囲まで押された場合、相対回転不能な接続がメインシャフト２３と駆動入力歯車２２との間に生み出される。今、駆動入力歯車２１がトランスミッション入力軸１４に接続されるために、シフト要素１６が追加的に第一のシフト状態へと移動する場合、前進ギヤが係合し、その力の流れが第一の入力定数１７及び第二の入力定数１８を経由して列のグループ１２に伝わり、そして後者からそのシフト状態によって更に伝達される。

シフト要素１６が前記第一のシフト状態へと接続される場合、入力定数１７は前進ギヤの歯車対２６、２７、２８、２９又は後進ギヤのいずれかにより、動力伝達へシフトされることができる。シフト要素１６が対照的に、駆動入力歯車２２がトランスミッション入力軸１４に接続されるように第二のシフト状態へと移される場合、入力定数１８は前進ギヤの歯車対２６、２７、２８、２９又は後進ギヤのいずれかにより、動力伝達へシフトされることができる。

列のグループ１２はメインシャフト２３に相対回転不能に接続されている太陽歯車４１を有する。列のグループ１２はまた、トランスミッション出力軸４４に相対回転不能に接続されているウェブ４３に対し回転可能であるように取り付けられた複数の遊星４２、及びリングギヤ４５を有する。

第一のシフト状態において、メインシャフト２３はシフト要素４６を用いて、リングギヤ４５へ相対回転不能に接続される。すなわち、列のグループ１２はメインシャフト２３の回転速度がトランスミッション出力軸４４に不変で伝達されるように、一体となって回転する。中央のニュートラル状態において、メインシャフト２３及びリングギヤ４５はシフト要素４６によって互いに連結されない。すなわち、列のグループ１２はニュートラルへとシフトされ、トランスミッション出力軸４４には動力を伝達しない。第二のシフト状態において、シフト要素４６はメインシャフト２３の回転速度がトルク増加の際に減速されるように、リングギヤ４５をトランスミッションのケーシング４７に接続する。

トランスミッション出力軸４４は、変速段７７を有する車軸トランスミッション７８に接続されている。前記伝達状態は
直結ギヤが係合し、
遊星歯車組が一体となって回転し、
車両速度が８０ｋｍ／ｈ
のとき、６シリンダのディーゼル駆動エンジン８０が１１００〜１５００回転／分もしくはｒｐｍの間の回転速度を有するように設計される。

商用車のトランスミッションは１６個の前進ギヤ及び４つの後進ギヤを有する。６つの前進ギヤを実現するために、力の流れの中で二つの入力定数１７、１８の各々の後に歯車段２６、２７、２８の一つが続くことができる。更なる前進ギヤを実現するため、第一の入力定数１７の後に、変速段として第二の入力定数１８が続くことができる。更なる前進ギヤは直結ギヤを形成する。前記の全体で８つの前進ギヤは、一方でトランスミッション出力軸４４への直結駆動を可能にし、他方で前記の全体で１６個の前進ギヤが形成されるように減速の変速比を可能にする、列のグループ１２に接続されている。４つの後進ギヤは、直接的に列のグループ１２によって、又は代わりに減速の変速比によってトランスミッション出力軸４４に伝達され得る二つの後進ギヤを形成するために、一つの後進ギヤ段２９が二つの入力定数１７、１８と結合され得ることにより生み出される。

前記商用車のトランスミッションは、従って上述の数のギヤを実現するために、カウンタシャフト１５を切り離すための能力にかかわらず、全体で６つの歯車平面で間に合わせる。

カウンタシャフトのトランスミッション１０は直結ギヤと係合するための追加的な可能性を有する。
シフト要素１６が駆動入力歯車２２をトランスミッション入力軸１４に接続する、前記第二のシフト状態へと移され、
シフト要素４０が駆動入力歯車２２をメインシャフト２３に接続するために、当該駆動入力歯車２２の方向に移される場合、
直結ギヤは駆動入力歯車２２を経由して係合するが、カウンタシャフト１５とは切り離されない。カウンタシャフト１５が連結した前記追加のシフト状態は、商用車の推進に関与しない当該カウンタシャフト１５が駆動されることが望ましいときに、好都合であり得る。例えば中央シンクロナイザ用のブレーキ又はトランスミッションのオイルポンプがカウンタシャフトに接続され、当該中央シンクロナイザ又はトランスミッションのオイルポンプの駆動が、直結ギヤ内を含めた一定の運転状態において望ましくあり得ることが可能である。しかしながら、関与しない連結されたカウンタシャフト１５を有する前記シフトの組合せは、前記シフト状態が運転手によって選択出来ないように、また自動コントローラによっても除外され得る。同様に、要求に応じて自動トランスミッション・コントローラは、カウンタシャフトが連結された直結ギヤと、カウンタシャフトが切り離された直結ギヤとの間で自動的に切り替えることが可能である。

トランスミッションのケーシングに固定された隔壁７６は、列のグループ１２の遊星歯車組と当該列のグループ１２のシフト要素４６との間に位置する。ここで、遊星歯車組はカウンタシャフトのトランスミッションに向かって面している隔壁７６の側に位置し、その一方でシフト要素４６は反対側に位置する。

図３は第二の実施形態において、図１に対して変更された列のグループを有する駆動伝達系を示す。類似の構成要素は１００を加えた参照番号を備える。図１と対照的に、遊星歯車組はカウンタシャフトのトランスミッション１１０と反対向きに面する隔壁１７６の側に位置し、一方でシフト要素１４６はその反対側に位置する。それゆえカウンタシャフトのトランスミッション１１０に向かって面する隔壁７６の側に位置しているシフト要素１４６の結果として、当該シフト要素１４６は、それが遊星歯車組を一体もしくはメインシャフト１２３をリングギヤ１４５に結合する、直結駆動モードへと切り替えるように設計され得る。前記の場合、遊星歯車組の太陽歯車及びリングギヤ１４５は互いに固定して接続される。図３から見られるように、この配置を用いてメインシャフト１２３の軸受配置７５を、商用車のトランスミッション７９のトランスミッション端部まで移動することができ、結果的に軸受荷重もしくは軸受寸法に関して構造的な利点をもたらす。

双方の例示的実施形態に例示される車軸トランスミッションは、後軸トランスミッション又は直結駆動軸の車軸トランスミッションのいずれでもあり得る。

説明された実施形態は単に例示的実施形態に過ぎない。様々な実施形態に対する、説明された特徴の組合せが同様に可能である。更なる特徴、特に本発明に付随する装置部品の説明されていない特徴は、図面に例示されている装置部品の形状から集められることができる。

カウンタシャフトのトランスミッション及び列のグループを伴う、商用車のトランスミッションを有する駆動伝達系を示す図である。 図１からの詳細を示す図である。 第二の実施形態において、図１に関連して変更された列のグループを有する駆動伝達系を示す図である。

Claims (10)

1. トランスミッション入力軸（１４）とメインシャフト（２３）とを変速段なしで連結する直結ギヤが確立した状態で切り離しが可能なカウンタシャフト（１５）と、二つの入力定数（１７、１８）とを有するトランスミッションにおいて、
   一つの前進ギヤが、両方の前記入力定数（１７、１８）を経由した動力の伝達により形成され、
   前記直結ギヤ用に二つのシフトの可能性が提供され、そのうち一つのシフトの可能性が前記カウンタシャフト（１５）の切り離しを可能にし、一方でもう一つのシフトの可能性が前記カウンタシャフト（１５）の連結を可能にすることを特徴とするトランスミッション。
2. 前記二つの入力定数（１７、１８）の一方の入力定数（１８）が、二つのシフト要素（１６、４０）間に軸方向に配置された遊び車（２２）を有し、それにより一方のシフト要素（１６）を用いて、前記遊び車（２２）とトランスミッション入力軸（１４）との間を相対回転不能に接続させること、及び他方のシフト要素（４０）を用いて、前記遊び車（２２）とメインシャフト（２３）との間を相対回転不能に接続させることが可能になることを特徴とする、請求項１に記載のトランスミッション。
3. 前記二つの入力定数（１７、１８）に関して、前記他方のシフト要素（４０）が前記一方の入力定数（１８）専用に割り当てられ、前記他方のシフト要素（４０）が、前記遊び車（２２）とメインシャフト（２３）とを接続させるシフト位置とは別のシフト位置において、トランスミッション入力軸（１４）とメインシャフト（２３）を接続させて直結ギヤを確立することを可能にすることを特徴とする、請求項２に記載のトランスミッション。
4. トランスミッション入力軸（１４）と、メインシャフト（２３）と、カウンタシャフト（１５）と、二つの入力定数（１７、１８）とを有するトランスミッションにおいて、
   前記二つの入力定数（１７、１８）の一方の入力定数（１８）が、二つのシフト要素（１６、４０）間に軸方向に配置された遊び車（２２）を有し、
   一方のシフト要素（１６）を用いて、前記遊び車（２２）と前記トランスミッション入力軸（１４）とを相対回転不能に接続することを可能とし、前記他方のシフト要素（４０）を用いて、前記遊び車（２２）と前記メインシャフト（２３）とを相対回転不能に接続することを可能とし、これにより、前記トランスミッション入力軸（１４）と前記メインシャフト（２３）とを変速段なしで連結する直結ギヤが、前記カウンタシャフト（１５）と連結しつつ確立することができ、及び
   前記一方のシフト要素（１６）を用いて、前記遊び車（２２）を前記トランスミッション入力軸（１４）から解放することを可能とし、前記他方のシフト要素（４０）を用いて、前記トランスミッション入力軸（１４）と前記メインシャフト（２３）とを接続することを可能とし、これにより、前記直結ギヤが前記カウンタシャフト（１５）を切り離しつつ確立することができることを特徴とするトランスミッション。
5. 他方の入力定数（１７）が前記遊び車（２２）（以下、「一方の遊び車」という）と同軸でトランスミッション入力軸（１４）に回転可能に配置された他方の遊び車（２１）を有し、
   前記他方のシフト要素（４０）の一つのシフト状態において、前記他方のシフト要素（４０）を用いて、前記メインシャフト（２３）と前記トランスミッション入力軸（１４）との間を相対回転不能に接続させることが可能であり、
   前記二つの遊び車（２１、２２）の間に軸方向に配置され、そして両方の遊び車（２１、２２）と連結されることが可能である前記一方のシフト要素（１６）が、前記一方の遊び車（２２）を解放する場合に、
   前記他方のシフト要素（４０）の前記一つのシフト状態において、前記他方のシフト要素（４０）を用いて、前記トランスミッション入力軸（１４）に対する前記一方の遊び車（２２）の回転を可能にすることを特徴とする、請求項３又は４に記載のトランスミッション。
6. 前記メインシャフト（２３又は１２３）が、入力側において、転がり軸受（２４）を用いて前記トランスミッション入力軸（１４）に対して取り付けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のトランスミッション。
7. 前記トランスミッション（１０）の前記メインシャフト（２３、１２３）が、列のグループ（１２）の遊星歯車組の太陽歯車（４１）に接続され、その遊星キャリア（４３）がトランスミッション出力軸（４４）に接続され、そのリングギヤ（４５）が一方で減速の変速比を作り出すためにトランスミッションのケーシング（４７）に連結されることができ、他方で直結駆動を作り出すために軸（４４、１２３）に連結され得ることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のトランスミッションを有する駆動伝達系。
8. 前記軸が前記メインシャフト（１２３）であることを特徴とする、請求項７に記載の駆動伝達系。
9. 前記軸が前記トランスミッション出力軸（４４）であることを特徴とする、請求項７に記載の駆動伝達系。
10. 前記トランスミッション入力軸（１４）が始動要素を用いて駆動エンジン（８０）に接続され、その一方で前記トランスミッション出力軸（４４）が変速段（７７）を備える車軸トランスミッション（７８）に接続され、後者の変速比がここで、車両速度が８０ｋｍ／ｈであり、前記直結ギヤが確立し、前記メインシャフト（２３）と前記トランスミッション出力軸（４４）とが前記列のグループを用いて互いに相対回転不能に連結されるときに、前記駆動エンジンが８００〜１５００回転／分もしくはｒｐｍの間の回転速度範囲で運転できるように設計されることを特徴とする、請求項８あるいは９に記載の駆動伝達系。

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