JP4816999B2 - 全輪駆動のためのパラレルシフト伝動装置および前輪駆動車両に横置きするためのパラレルシフト伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、全輪駆動のためのパラレルシフト伝動装置に関する。さらに、本発明は、特に前輪駆動車両に横置きするためのパラレルシフト伝動装置に関する。

ツインクラッチ伝動装置とも呼ばれるパラレルシフト伝動装置には益々関心が持たれている。なぜならば、このパラレルシフト伝動装置によって、牽引力遮断なしにシフトする自動的な伝動装置が実現可能となるからである。この自動的な伝動装置は機械的なシフト伝動装置に類似して形成されていて、相応して、僅かな摩擦損失を有している。

通常、全輪駆動装置は、シフト伝動装置、たとえばパラレルシフト伝動装置に分配伝動装置が続くように形成されている。この分配伝動装置から、フロントアクスルのための駆動軸が主伝動装置に対して平行に案内されているので、伝動装置操作装置およびクラッチ操作装置ならびに選択的な電気機械のためのスペースがほとんど残っていない。

本発明の課題は、このようなパラレルシフト伝動装置の構造を改良して、パラレルシフト伝動装置が、僅かな所要スペースであらゆる組込み・駆動要求に相応に形成されているようにすることである。

この課題を解決するために本発明の第１の構成では、２つの入力軸が設けられており、それぞれ１つの入力軸が、固有のクラッチを介して、駆動原動機によって駆動される軸に相対回動不能に連結可能であり、入力軸から半径方向の間隔を置いて該入力軸に対して平行に配置された出力軸が設けられており、前記軸に配置された歯車とシフト装置とが設けられており、該シフト装置によって、種々異なるギヤ段のシフトのために、前記軸の間の相対回動不能な結合が、種々異なる歯車対を介して切換可能であり、出力軸から半径方向の間隔を置いて支承された、出力軸に配置された第１の被駆動歯車に相対回動不能に結合された駆動歯車が設けられており、該駆動歯車が、クラッチに向かって駆動歯車から分岐した、当該伝動装置の前記軸に対して平行な第１の駆動軸と、出力軸によって駆動される、当該伝動装置からクラッチと反対の側で出発する第２の駆動軸とを駆動するために設けられているようにした。さらに、上記課題を解決するために本発明の第２の構成では、２つの入力軸が設けられており、両入力軸が、それぞれ１つの固有のクラッチを介して、駆動原動機によって駆動される軸に相対回動不能に連結可能であり、入力軸から半径方向の間隔を置いて該入力軸に対して軸線平行に配置された２つの出力軸が設けられており、前記軸に配置された歯車が設けられており、シフト装置が設けられており、該シフト装置によって、種々異なるギヤ段のシフトのために、前記軸の間の相対回動不能な結合が、種々異なる歯車対を介して切換可能であり、それぞれ１つの出力軸に相対回動不能に結合された被駆動歯車が設けられており、該被駆動歯車が、ディファレンシャルの１つの歯車に回転係合しており、少なくとも２つの変速比において、入力軸に配置された歯車の同じ歯車が、互いに異なる出力軸に配置された歯車のそれぞれ１つに噛み合っているようにした。

本発明によるパラレルシフト伝動装置では、フロントアクスルのための被駆動装置が伝動装置の前方の領域に配置されているので、パラレルシフト伝動装置の側方にアクチュエータおよび選択的に電気機械のためのスペースが設けられている。

有利には、第２の駆動軸が、入力軸と同軸的に配置されていて、第２の駆動軸に相対回動不能に結合された歯車を介して、出力軸の、クラッチと反対の側の端部に配置された第２の被駆動歯車に噛み合っている。

パラレルシフト伝動装置の有利な構成では、第１の駆動歯車および／または第２の駆動歯車が、出力軸に剛性的に結合されている。

パラレルシフト伝動装置の別の有利な構成では、第１の駆動歯車および第２の駆動歯車の少なくとも一方が、一方の入力軸に配置された歯車に噛み合っており、該歯車が、シフト装置によって所属の入力軸に相対回動不能に連結可能である。

全輪駆動の切換可能性は、少なくとも１つの駆動軸が、シフト機構を介して当該パラレルシフト伝動装置に相対回動不能に連結可能であることによって簡単に達成される。

本発明によるパラレルシフト伝動装置の有利な構成では、電気機械が、第１の駆動歯車の、クラッチと反対の側に配置されていて、ピニオンを有しており、該ピニオンが、出力軸に配置された歯車に噛み合っている。

本発明によるパラレルシフト伝動装置の有利な構成では、第１の被駆動歯車が、第１の駆動歯車に巻掛け手段を介して相対回動不能に結合されている。

変更された構成では、第１の被駆動歯車が、第１の駆動歯車に噛み合っている。

有利には、少なくとも１つの駆動軸が、回転数差でロックするカップリングに接続するために設けられている。これによって、困難なオフロードでも確実なトラクションのために働く全輪駆動が提供されている。

本発明によるパラレルシフト伝動装置の有利な構成では、両クラッチが、駆動原動機にフランジ接続可能なツインクラッチとして形成されており、該ツインクラッチが、別個に操作可能な２つのクラッチディスクを有しており、それぞれ１つのクラッチディスクが、一方の入力軸に相対回動不能に結合されており、入力軸が、互いに同軸的に配置されており、一方の入力軸が、中空軸として形成されており、他方の入力軸が、中空軸を貫通する軸として形成されている。

前輪駆動車両に横置きするために設けられた本発明によるパラレルシフト伝動装置の有利な構成では、中空の入力軸を貫いて案内された内側の入力軸に２つの歯車が配置されており、一方の歯車が、第１速、第３速および後退ギヤ段において有効であり、他方の歯車が、第５速において有効である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１によれば、内燃機関（図示せず）のクランクシャフト２は、全体的に符号６で示したツインクラッチのハウジング４に相対回動不能に結合されている。ツインクラッチ６は２つのクラッチディスク８，１０を有している。両クラッチディスク８，１０はアクチュエータ（図示せず）によってハウジング４に相対回動不能に係合可能である。クラッチディスク８には入力軸１２が相対回動不能に結合されている。この入力軸１２は、中空軸として形成された別の入力軸１４を貫いて延びている。この入力軸１４はクラッチディスク１０に相対回動不能に結合されている。

入力軸１２にはピニオンもしくは歯車１６_１，１６_Ｒが剛性的に結合されている。入力軸１２には歯車１６_５，１６_３が回転可能に支承されている。この歯車１６_５，１６_３はシフト機構１８によって選択的に入力軸１２に相対回動不能に係合可能である。

中空軸として形成された入力軸１４には歯車１６_２，１６_４が相対回動不能に結合されている。さらに、入力軸１４には歯車１６_６が支承されている。この歯車１６_６はシフト機構２０を介して入力軸１４に相対回動不能に係合可能である。歯車１６は歯車２２_１〜２２_Ｒに噛み合っている。この場合、歯車２２_６，２２_５，２２_３は、入力軸１２，１４に対して平行に配置された出力軸２４に剛性的に結合されている。これに対して、歯車２２_２，２２_４，２２_１，２２_Ｒは出力軸２４に支承されていて、シフト機構２６，２８によって選択的に出力軸２４に相対回動不能に係合可能である。

被駆動歯車を形成する歯車２２_５は駆動歯車３０に噛み合っている。この駆動歯車３０は駆動軸３２に相対回動不能に結合されている。この駆動軸３２は、回転数差でロックするカップリングＫ、たとえばビスカスカップリングを介して、車両の、前輪に通じるパワートレーン（破線参照）に結合されている。

出力軸２４の、ツインクラッチ６と反対の側の端部には、相対回動不能に別の被駆動歯車３４が配置されている。この被駆動歯車３４は、入力軸１２，１４と同軸的に支承された歯車３６に噛み合っている。この歯車３６は駆動軸３８に相対回動不能に結合されている。この駆動軸３８は車両の後輪に通じている。

ツインクラッチ６ならびにシフト機構１８，２０，２６，２８の構造および機能は自体公知であり、したがって、詳しく説明しない。

各歯車と各軸とをシフト機構により相対回動不能に結合することによって、図１に数字もしくは文字で示したギヤ段がシフトされる。この場合、シフトされたギヤ段において、それぞれ数字もしくは文字Ｒの上方に位置する歯車対が、出力軸２４と両入力軸１４，１２の一方との間の相対回動不能な結合を形成している。

図１から直接に明らかであるように、フロントアクスルのための出力は、通常、長手方向で車両内に組み込まれたツインクラッチ伝動装置の中間のもしくは前方の領域の高さで前方に分岐しており、後輪への入力は入力軸に対して同軸的に後方に行われ、ツインクラッチ伝動装置の側方および斜め後方には、クラッチおよびシフト機構に用いられるアクチュエータを収納するためのスペースが設けられている。この場合、アクティブインタロックを備えた伝動装置アクチュエータによって行われる切換もしくはシフトも可能である。

図２には、図１に対して僅かに変更されたツインクラッチ伝動装置の構成が示してある。この構成では、図１に対して変更された部材にしか符号を付していない。図２に示した構成では、前輪に通じる駆動軸３２がシフト機構４０を介して駆動歯車３０に相対回動不能に連結可能であるので、前輪駆動が完全に遮断可能となる。

当然ながら、前輪駆動および後輪駆動に対する種々異なる伝達比は、フロントアクスルおよびリヤアクスルの適切なアクスル駆動によって補償される。さらに、当然ながら、後退ギヤ段のシフト時には、両歯車１６_Ｒ，２２_Ｒの間の中間歯車が有効となる。

図３には、図１に対して変更されたツインクラッチ伝動装置の別の構成が示してある。この構成では、第２速、第４速および第６速の順序が変えられており、前輪駆動のための駆動歯車３０が第６速の歯車２２_６に噛み合っている。この歯車２２_６は出力軸２４に相対回動不能に結合されている。これによって、前輪駆動のための出力装置がツインクラッチ伝動装置において一層前方に敷設されているので、シフト機構２６によって出力軸２４に相対回動不能に連結可能である歯車２２_４に噛み合う別の歯車４２が支承されている付加的な構成スペースが提供される。歯車４２は電気機械４４、たとえばスタータジェネレータのピニオンを形成している。電気機械４４を介して、機関が、クラッチハウジング４内に位置するクラッチディスク１０との係合時に始動可能となる。また、電気機械４４は、バッテリを充電するためのジェネレータとして使用可能である。

図４に示した構成は、前輪駆動がシフト機構を介して切換可能であることによって、図２および図３の特徴を併せ持っている。

図５に示した構成は、前輪駆動のための駆動歯車３０が直接歯車２２_５に噛み合っておらず、出力軸２４に別の歯車４６が相対回動不能に結合されている点で図１の構成と異なっている。この歯車４６は駆動歯車３０にチェーン、ベルトまたはその他の巻掛け手段４８を介して結合されている。

図６に示したツインクラッチ伝動装置の構成は図３および図４の特徴を図５の特徴にまとめている。

当然ながら、前述したツインクラッチ伝動装置の構成は種々異なる形式で変更することができる。たとえば入力軸が互いに同軸的に配置されている必要はなく、固有のクラッチと中間伝動装置とを介して内燃機関のクランクシャフトに結合されていてよい。さらに、フロントアクスル駆動とリヤアクスル駆動とが交換されているような組込みが可能である。この場合、駆動軸３８が両方の入力軸または一方の入力軸と同軸的に配置されている必要はない。歯車対、シフト機構および電気機械との協働は、ギヤ段の数がより大きいかまたはより小さいか、電気機械が駆動に対して付加的に使用されるかまたは付加的なトルクを提供するために個々の走行段に使用されるか等によって変更することができる。

図７には、変更されたツインクラッチ伝動装置の構成が示してある。この構成でも、やはり一方の入力軸１２が、中空軸として形成された他方の入力軸１４を貫いて案内されている。ツインクラッチの配置形式は図７には示しておらず、図１の配置形式に相当している。図１に示した構成と異なり、図７に示したツインクラッチ伝動装置は２つの出力軸５０，５２を有している。この場合、出力軸５０には複数の歯車５４が支承されている。これらの歯車５４はシフト機構５６，５８によって選択的に出力軸５０に相対回動不能に連結可能である。

出力軸５２には歯車６０_２，６０_１，６０_Ｒが支承されている。この歯車６０_２，６０_１，６０_Ｒはシフト機構６２，６４によって選択的に出力軸５２に相対回動不能に連結可能である。

入力軸１２には常にピニオンもしくは歯車６６_５，６６_１，６６_Ｒが相対回動不能に結合されている。この場合、歯車６６_５は歯車５４_５に噛み合っており、歯車６６_１は歯車６０_１に噛み合っており、歯車６６_Ｒは歯車６０_Ｒに噛み合っている。

入力軸１４には歯車６８_２４，６８_６が相対回動不能に結合されている。この場合、歯車６８_２４は常に歯車６０_２，５４_４に噛み合っており、歯車６８_６は歯車５４_６に噛み合っている。

図７から直接に明らかであるように、シフト機構５６，５８，６２，６４の適宜な操作によって、各歯車５４；６０が出力軸５０，５２に相対回動不能に連結可能となるので、○内に示したギヤ段が切換可能となる。歯車６８_２４は第４速のためだけでなく、第２速のためにも使用される。出力軸５０，５２から、たとえば前輪へのトルク伝達は、出力軸５０のツインクラッチ側の端部でこの出力軸５０に相対回動不能に結合された被駆動歯車７０と、出力軸５２のツインクラッチ側の端部でこの出力軸５２に相対回動不能に結合された被駆動歯車７２とを介して行われる。両被駆動歯車７０，７２はフロントアクスルディファレンシャル（図示せず）の１つの歯車に噛み合っている。

図７に示した伝動装置は、前輪駆動車両への横置きのために特に良好に適している。この場合、フロントアクスルディファレンシャルは、たとえば被駆動歯車７０，７２の下方に配置されている。このことは、４つの軸と、図示の例では、第２速に対する歯車６８_２４の二重の使用とによって得られた短い構造長さの点で優れている。第１速だけでなく、後退ギヤ段も、有利には内側の入力軸１２に対応している。この入力軸１２は大きい方のクラッチディスクに結合されている。

図８には、図７に対して変更されたツインクラッチ伝動装置の構成が示してある。この場合、奇数のギヤ段３，１，５が異なって配置されている。図８に示した構成では、図面に示した下側の出力軸５２の右側の端部に駐車ブレーキ歯車を配置することもできる。この駐車ブレーキ歯車は、図７に示した構成では、有利には出力軸５２の中間の領域に配置されていることが望ましい。

図９に示した構成は、入力軸１２にただ２つのピニオンもしくは歯車６６_３Ｒ１，６６_５しか支承されていない点で図７の構成と異なっている。この場合、歯車６６_３Ｒ１は第１速、第３速および後退ギヤ段のために使用されるので、第１速に対して強制条件が生ぜしめられる。第１速と第３速との間の段ジャンプは第２速から第４速への段ジャンプに相当している。歯車６６_３Ｒ１における後退ギヤ段、第１速および第３速のための歯列は軸方向に比較的長く形成されているものの、１回の作業ステップで直接軸１２に切ることができる。このことは、製造技術的に有利である。

図１０には、図７の端面図で種々異なる歯車の輪郭もしくは直径が示してある。この場合、符号７４によって、ディファレンシャルの歯車が示してある。

明らかであるように、配置形式は極めてコンパクトであり、種々異なるギヤ段のための歯車の多重使用にもかかわらず、漸進的な伝動装置段付けが可能となる。この場合、後退ギヤ段の変速比は、有利には通常のように、第１速の変速比と第２速の変速比との間に位置している。

当然ながら、有利には前輪駆動車両への横置きのために使用される、図７〜図９のツインクラッチ伝動装置は種々異なる形式で別のまたはより少ない歯車およびシフト機構の使用ならびに異なる対応配置によって変更することができる。この場合、全ての構成には、両入力軸の一方の少なくとも１つの歯車もしくはピニオンが種々異なるギヤ段のシフトのために使用されることが共通している。

さらに、当然ながら、図７〜図９に示した構成の特徴を、図１〜図６に示した構成の特徴に組み合わせることができる。

本願で提出した特許請求の範囲の請求項は記述提案であって、別の請求項の申請を断念するものではない。本出願人は、明細書および／または図面に開示されているに過ぎない別の特徴組合せについて特許を申請する権利を留保する。従属請求項に用いた引用は、各従属請求項の特徴による独立請求項の対象の別の構成を意味し、引用した従属請求項の特徴の組合せのための独立した対象保護を得ることを断念することを意味するものではない。従属請求項の対象は、優先権主張日の時点での公知先行技術に関して独立した固有の発明を成し得るので、本出願人は、これらの従属請求項の対象を独立請求項の対象とすることを留保する。さらに、これらの従属請求項の対象は、先行する従属請求項の対象とは別個の独立した構成を有する独立した発明をも含んでいる場合がある。

本発明は、明細書に記載した実施例に限定されるものではない。むしろ、本発明の枠内で数多くの変化と変更とが可能であり、特に明細書全般および実施例ならびに特許請求の範囲に記述されかつ図面に示された特徴もしくは部材または方法段階と関連した個々の特徴の組合せまたは変更によって、当業者にとって課題解決に関して推察可能であり、かつ組み合わされた特徴によって新しい対象または新しい方法段階もしくは方法段階順序をもたらすようなバリエーション、部材および組合せおよび／または材料が、製造法、試験法および作業法に関しても考えられる。

全輪駆動のために設けられたパラレルシフト伝動装置の第１の構成の構造を示す図である。

全輪駆動のために設けられたパラレルシフト伝動装置の第２の構成の構造を示す図である。

全輪駆動のために設けられたパラレルシフト伝動装置の第３の構成の構造を示す図である。

全輪駆動のために設けられたパラレルシフト伝動装置の第４の構成の構造を示す図である。

全輪駆動のために設けられたパラレルシフト伝動装置の第５の構成の構造を示す図である。

全輪駆動のために設けられたパラレルシフト伝動装置の第６の構成の構造を示す図である。

横置きおよび前輪駆動のために設けられたパラレルシフト伝動装置の第１の構成を示す図である。

横置きおよび前輪駆動のために設けられたパラレルシフト伝動装置の第２の構成を示す図である。

横置きおよび前輪駆動のために設けられたパラレルシフト伝動装置の第３の構成を示す図である。

種々異なる歯車の輪郭を備えた図７に示した伝動装置の端面図である。

符号の説明

２ クランクシャフト、 ４ ハウジング、 ６ ツインクラッチ、 ８ クラッチディスク、 １０ クラッチディスク、 １２ 入力軸、 １４ 入力軸、 １６_１，１６_２，１６_３，１６_４，１６_５，１６_６，１６_Ｒ 歯車、 １８ シフト機構、 ２０ シフト機構、 ２２_１，２２_２，２２_３，２２_４，２２_５，２２_６，２２_Ｒ 歯車、 ２４ 出力軸、 ２６ シフト機構、 ２８ シフト機構、 ３０ 駆動歯車、 ３２ 駆動軸、 ３４ 被駆動歯車、 ３６ 歯車、 ３８ 駆動軸、 ４０ シフト機構、 ４２ 歯車、 ４４ 電気機械、 ４６ 歯車、 ４８ 巻掛け手段、 ５０ 出力軸、 ５２ 出力軸、 ５４_３，５４_４，５４_５，５４_６ 歯車、 ５６ シフト機構、 ５８ シフト機構、 ６０_１，６０_２，６０_Ｒ 歯車、 ６２ シフト機構、 ６４ シフト機構、 ６６_１，６６_５，６６_Ｒ，６６_３Ｒ，６６_３Ｒ１ 歯車、 ６８_６，６８_２４ 歯車、 ７０ 被駆動歯車、 ７２ 被駆動歯車、 ７４ 歯車、 Ｋ カップリング

Claims (9)

1. 全輪駆動のためのパラレルシフト伝動装置において、
   ２つの入力軸（１２，１４）が設けられており、それぞれ１つの入力軸が、固有のクラッチを介して、駆動原動機によって駆動される軸に相対回動不能に連結可能であり、
   入力軸から半径方向の間隔を置いて該入力軸に対して平行に配置された出力軸（２４）が設けられており、
   入力軸（１２，１４）と出力軸（２４）とに配置された歯車（１６，２２）とシフト装置（１８，２０，２６，２８）とが設けられており、該シフト装置によって、種々異なるギヤ段のシフトのために、入力軸（１２，１４）と出力軸（２４）との間の相対回動不能な結合が、種々異なる歯車対を介して切換可能であり、
   出力軸から半径方向の間隔を置いて支承された、出力軸に配置された第１の被駆動歯車（２２_５）に噛み合う駆動歯車（３０）が設けられており、該駆動歯車が、クラッチ（６）に向かって駆動歯車（３０）から分岐した、パラレルシフト伝動装置の入力軸（１２，１４）と出力軸（２４）とに対して平行な第１の駆動軸（３２）を駆動するために設けられており、
   出力軸（２４）に配置された第２の被駆動歯車（３４）よって駆動される第２の駆動軸（３８）が設けられており、第１の駆動軸（３２）が、回転数差でロックするカップリング（Ｋ）に接続するために設けられていて、シフト機構（４０）を介して駆動歯車（３０）に相対回動不能に連結可能であることを特徴とする、全輪駆動のためのパラレルシフト伝動装置。
2. 第２の駆動軸（３８）が、入力軸（１２，１４）と同軸的に配置されていて、第２の駆動軸に相対回動不能に結合された歯車（３６）を介して、出力軸（２４）の、クラッチと反対の側の端部に配置された第２の被駆動歯車（３４）に噛み合っている、請求項１記載のパラレルシフト伝動装置。
3. 駆動歯車（３０）および／または第２の被駆動歯車（３４）が、出力軸に剛性的に結合されている、請求項１または２記載のパラレルシフト伝動装置。
4. 少なくとも駆動歯車（３０）または第２の被駆動歯車（３４）が、一方の入力軸に配置された歯車（１６_５）に噛み合っており、該歯車が、シフト装置によって所属の入力軸に相対回動不能に連結可能である、請求項１または２記載のパラレルシフト伝動装置。
5. 電気機械（４４）が、駆動歯車（３０）の、クラッチと反対の側に配置されていて、ピニオン（４２）を有しており、該ピニオンが、出力軸（２４）に配置された歯車（２２_４）に噛み合っている、請求項１から４までのいずれか１項記載のパラレルシフト伝動装置。
6. 第１の駆動歯車（４６）が、駆動歯車（３０）に巻掛け手段（４８）を介して相対回動不能に結合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のパラレルシフト伝動装置。
7. 第１の被駆動歯車（２２_５）が、駆動歯車（３０）に噛み合っている、請求項１から６までのいずれか１項記載のパラレルシフト伝動装置。
8. 両クラッチが、駆動原動機にフランジ接続可能なツインクラッチとして形成されており、該ツインクラッチが、別個に操作可能な２つのクラッチディスク（８，１０）を有しており、それぞれ１つのクラッチディスクが、一方の入力軸に相対回動不能に結合されており、入力軸（１２，１４）が、互いに同軸的に配置されており、一方の入力軸が、中空軸（１４）として形成されており、他方の入力軸が、中空軸を貫通する軸（１２）として形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のパラレルシフト伝動装置。
9. 中空の入力軸（１４）を貫いて案内された内側の入力軸（１２）に２つの歯車が配置されており、一方の歯車（６６_３Ｒ１）が、第１速、第３速および後退ギヤ段において有効であり、他方の歯車（６６_５）が、第５速において有効である、請求項８記載のパラレルシフト伝動装置。

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