JP4861414B2

JP4861414B2 - 自動変速機

Info

Publication number: JP4861414B2
Application number: JP2008519828A
Authority: JP
Inventors: ガボル、ディオジ; ヨゼフ、ハウプト; ペーター、ツィーマー; マルティン、ブレーマー
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-06-27
Also published as: WO2007003306A1; DE502006001705D1; ATE409819T1; US20100222173A1; JP2008545105A; EP1899624B1; DE102005031066A1; US7931556B2; EP1899624A1

Description

本発明は、少なくとも一つの遊星歯車段と、少なくとも一つのギヤ切換要素と、を備え、前記ギヤ切換要素は、前記遊星歯車段に対して軸方向に隣接して配置されており、ピストンシリンダ構造が、前記ギヤ切換要素の作動のために設けられている、という自動変速機に関している。

このような変速機において、遊星歯車段が技術的理由のために変速機ハウジング内に配置されて、ピストンシリンダ構造の圧力室への圧力媒体供給がその遊星歯車側からは行われ得ないならば、技術的な問題が生じる。例えば、その圧力媒体供給が、具体的に実現され得なければならない。

この課題の解決は、主たる請求項の特徴部分によってなされる。本発明の有利な実施の形態や更なる形態が、下位請求項から明らかである。

本発明は、圧力媒体が遊星歯車段を通って案内される時には、ギヤ切換要素の圧力室への圧力媒体供給が変速機ハウジングの軸方向端部からでも行える、という認識（知見）に基づいている。

これに従って、本発明の課題は、構造的に、以下の自動変速機によって解決される。すなわち、本発明の自動変速機は、少なくとも一つの遊星歯車段と、少なくとも一つのギヤ切換要素と、を備えた自動変速機であって、前記ギヤ切換要素は、前記遊星歯車段に対して軸方向に隣接して配置されており、ピストンシリンダ構造が、前記ギヤ切換要素の作動のために設けられており、前記遊星歯車段は、内歯歯車、太陽歯車及び遊星キャリヤを有しており、前記遊星キャリヤ上に、遊星歯車が回転可能に軸支されており、前記遊星キャリヤは、ギヤシャフトに回転可能に結合されており、前記ギヤシャフト及び遊星キャリヤにおける穴を介して、前記ピストンシリンダ構造のシリンダの圧力室に圧力媒体を供給することが可能であることを特徴とする自動変速機である。

ギヤシャフトと遊星キャリヤとの間の（互いに）回転しない結合は、好ましくは、溶接結合である。もっとも、一つのワークピースからギヤシャフトと遊星キャリヤとを一体的に形成することも可能である。

このような変速機構造の一つの実施の形態では、圧力室への圧力媒体供給のための遊星キャリヤの穴は、径方向及び軸方向に傾斜して、ギヤシャフトが割り当てられたアキシャル軸受の上方を、案内されている。この特徴によれば、一方では、ギヤシャフトの前面におけるアキシャル軸受の力適用面までの距離が比較的大きく維持され得るし、他方では、遊星キャリヤを貫く比較的短いオイル案内穴が、ピストンシリンダ構造の圧力室まで漏れなく導かれる。

本発明の自動変速機の一例の構造によれば、遊星歯車段は、変速機ハウジングの出力側の端部に配置されて、ギヤシャフトは、それを介して圧力媒体が案内されるのだが、変速機出力軸として形成される。このような特徴は、本発明の変速機の実現のために、とりわけ有効である、
本発明の自動変速機の別の特徴によれば、ギヤ切換要素のインナーディスクキャリヤは、遊星歯車段の太陽歯車と作用結合し得る。この関係において、ギヤ切換要素は、ギヤクラッチあるいはギヤブレーキであり得る。

更に、本発明による自動変速機では、好ましくは、遊星歯車は、太陽歯車と噛み合っており、内歯歯車とギヤ噛み合い状態にあり、遊星ピンの各々の上で遊星キャリヤに回転可能に軸支されている。この遊星ピンは、遊星キャリヤの関連する取付開口部にプラグインされている。

更に、ギヤ切換要素のアウターディスクキャリヤは、遊星歯車に対して軸方向に距離を空けて、遊星キャリヤに回転しないように結合されている、ということが考慮される。この構造により、遊星キャリヤの自由な回転可能性が保証され、アウターディスクキャリヤと遊星キャリヤとの間のトルク伝達が可能とされる。

本発明の更なる特徴によれば、ギヤ切換要素のアウターディスクキャリヤは、ガイドディスクを有しているか、あるいは、ガイドディスクに非噛み合い結合（kraftschluessig）されており、当該ガイドディスクを介して、当該アウターディスクキャリヤは、各遊星ピンとトルク伝達可能に結合されている。好ましくは、遊星ピンは、ガイドディスクの関連する穴を貫通していて、遊星ピンの前面とガイドディスクの前面とが面一である。

ピストンシリンダ構造の圧力室に圧力媒体を供給するために、有利には、前記ガイドディスクには、軸方向の穴が形成されており、当該穴は、一方の端において、遊星キャリヤの傾斜した穴と液流的に（stroemungstechnisch）結合されており、他方の端において、ギヤ切換要素のピストンシリンダ構造のシリンダのオイル通路開口部に通じている。この構造によれば、圧力媒体の供給路が、ギヤシャフトの圧力媒体穴から、遊星キャリヤ、ガイドディスク、及び、前記シリンダを介して実現される。

圧力媒体供給路に沿っての圧力媒体の漏れを防止するために、本発明の更なる特徴として、前記ガイドディスクの穴には、シール要素が適用されており、当該シール要素は、シリンダ及びガイドディスクの、並びに、ガイドディスク及び遊星キャリヤの、互いの当接面間での、圧力媒体ないしオイルの漏れを防ぐようになっている。

好ましくは、前記シール要素は、ピストンシリンダ構造のシリンダにスコーチングされている（anvulkanisiert）。これにより、このような変速機の製造時の組立コストが、個々の構成部材の場合と比較して、有利に低減される。

同様の理由から、好ましくは、シリンダには、更に別のシール手段がスコーチングされており、当該シール手段は、ギヤ切換要素の圧力室のシールのために、シリンダ内で軸方向に移動可能に配置されたピストンに対して作用し、前記ピストンは、圧力室における作用圧力の適用時に、ギヤ切換要素のディスクパックに対して軸方向に押圧可能である。このシール手段は、好ましくは、シリンダの径方向外側端上に設けられている。このような構造により、ピストンシリンダ構造の圧力室は、ピストンシリンダ構造のピストンが当該シリンダを径方向及び軸方向に覆うという領域において、径方向に良好にシールされる、ということが達成される。

本発明の自動変速機の他の特徴によれば、ピストンシリンダ構造のシリンダは、ガイドディスクに、遊星ピンの軸方向の位置ストップ（Lagesicherung）のために結合されているか、あるいは、軸方向に当接支持されている。機械的な結合が設けられるならば、それは、リベット締めか、コーキングか、あるいは、溶接によって実現され得る。

そのような機械的な結合が断念されなければならない時には、代わりに、ピストンシリンダ構造のシリンダはガイドディスクに当接支持されていて、圧力室内の圧力によって遊星ピンに対して押されており、遊星ピンは他方の軸方向端部において保持リングによって軸方向に遊星キャリヤに支持されており、保持リングは各遊星ピンの圧力室から遠い側の端に配置されている、ということが考慮され得る。

本発明の更なる実施の形態によれば、前記ギヤシャフト内、ないし、前記遊星キャリヤ内において、遊星ピンへと案内される穴が設けられており、当該穴は、ギヤシャフトに割り当てられた軸受の上方を斜めに案内されている。この構造により、遊星歯車の潤滑が保証される。この場合、一方では、比較的短い径方向の斜め穴がギヤシャフト内で可能であり、他方では、ギヤ出力シャフトの前面におけるアキシャル軸受の力適用面までの十分に大きい軸方向距離が維持される。あるいは、遊星歯車へのオイル供給は、ピストンシリンダ構造のシリンダとガイドディスクとの間の隙間（Spalt）を介して行われ得る。この場合、遊星ピンの径方向外側の領域は、シールされるか、ほぼシールされるように、形成されなければならない。

この関係において、有利には、ギヤ切換要素の圧力室に案内される圧力媒体のための前記穴、及び、ギヤシャフトの遊星段側の端部の領域において、軸方向に見てギヤシャフトに割り当てられたアキシャル軸受とギヤ出力シャフトのラジアルニードル軸受との間で、遊星ピンに向かう潤滑媒体のための前記穴は、異なるオイル案内穴に通じており、それらはギヤシャフト内に形成されている。

最後に、有利には、ピストンシリンダ構造のシリンダは、軸方向に長く形成されており、圧力室から遠い側の部分によって、ピストンの圧力室から遠い軸方向の付加部と共に、圧力調整室を包囲している。この場合、潤滑媒体ないし圧力媒体は、圧力室内で圧力媒体に作用する遠心力の遠心力バランスのために、ロックアップ（eingeschlossen）され得る。

本発明は、具体的な実施の形態に基づいて詳述される。添付の図面が参照される。

図１には、自動変速機１の出力側部分の概略断面図が示されている。この場合、変速機ハウジング３２の出力側端部１５の領域に、遊星歯車段２が配置されており、前記端部１５に対して軸方向により遠い側に、ギヤクラッチとして形成されたギヤ切換要素３が配置されている。

遊星歯車段２は、内歯歯車５、太陽歯車６、遊星キャリヤ７、及び、遊星歯車８を有している。図の上方半分に、遊星歯車８の一つが示されている。この遊星歯車８は、内歯歯車５及び太陽歯車６と噛み合っており、一方、遊星キャリヤ７は、ギヤシャフト９と回転しないように結合されている。太陽歯車６は、図示の例では、太陽軸として形成されており、図では詳しく示されていない別のギヤ構成部材と結合されている。遊星歯車８は、それぞれ、遊星ピン１７によって油性キャリヤ７に取り付けられており、その上で回転可能に軸支されている。保持リング２６が、遊星キャリヤ７の外側歯３８の径方向下方（内方）において、遊星ピン１７を、軸方向に変速機ハウジング３２の出力側の軸方向端部１５への方向について保持している。遊星キャリヤ７の外側歯３８は、簡単にのみ示されている（nur angedeuteten）歯車３６と噛み合っている。

ギヤシャフト９は、その遊星段に近い端部の領域３７で、軸方向にアキシャル軸受１４で支持されている。その転がり体は、太陽歯車６の前面で軸方向に当接支持されている。さらに、ギヤシャフト９は、当該領域３７において、ラジアルニードル軸受２８によって、変速機ハウジング３２に軸支されている。

ギヤ切換要素３は、ここでは、ディスクパック２５、インナーディスクキャリヤ１６及びアウターディスクキャリヤ１８を有するディスククラッチとして、形成されている。インナーディスクキャリヤ１６は、太陽歯車６と駆動結合していて、そのために、両構造部材６及び１６は、歯４１を介して、互いに結合されている。アウターディスクキャリヤ１８は、いわゆるガイドディスク（Fuehrungsscheibe）１９と回転しないように結合されており（図の上半分）、あるいは、それと一体的に形成されている（図の下半分）。

ギヤ切換要素３の作動のために、ピストンシリンダ構造４が用いられる。それは、シリンダ１１と、シリンダ１１内で軸方向に移動可能なピストン２４と、ディスクばね３９と、を有している。ディスクばね３９は、ピストンシリンダ構造４の圧力室１０から遠いピストン２４の付加部３４と、シリンダ１１の圧力室から遠い部分３３と、に当接支持されている。この圧力室から遠い部分３３は、”エアセンサプレート（Stauscheibe）”としても示され得る。

ピストンシリンダ構造４は、それ自体公知の態様で、圧力室１０に圧力媒体が圧力を適用する際にピストン２４がクラッチ３のディスクパック２５の方向に移動されてクラッチ３が締結される、というように構成され配置されている。圧力媒体の圧力が低減する際には、ピストン２４の復帰のためにディスクばね３９が作用して、クラッチ３が開放される。

シリンダ１１及びピストン２４は、圧力室１０の遊星歯車段２とは反対側の領域において、圧力室から遠い前記構成部材３３及び３４によって、圧力調整室２９を形成する。これは、シリンダ１１の径方向内側の少なくとも一つのオイル供給開口部３０を介して、変速機ハウジングからオイルを充填可能である。さらに、このオイル供給開口部３０には、太陽歯車６の穴３１が割り当てられていて、それを通ってオイルは同様に案内され得る。このオイルは、圧力調整室２９において、それ自体公知の態様で、遠心力に基づいて圧力室１０内のオイルに作用する力に関する圧力バランスのために、利用される。

ピストンシリンダ構造４のシリンダ１１には、スコーチングされた（anvulkanisiert）シール要素２３が設けられている。これは、シリンダの径方向端部において形成されており、当該領域において、ピストン２４はシリンダ１１を径方向及び軸方向に覆っている。この構造により、一方では、ピストン２４の径方向段部領域がディスクパック２５にそれを作動させるように（betaetigungswirksam）到達し、他方では、当該シール要素２３により、ピストンシリンダ構造４の圧力室１０が変速機ハウジング３２の内部室に対してシールされる。

圧力適用時にピストン２４に必要とされる軸方向の位置移動は、圧力室１０への圧力媒体、例えばギヤオイル、の充填によって達成される。圧力室１０への圧力媒体供給は、技術的な理由から、ギヤ切換要素３の遊星段から遠い側から（図の左側から）でなく行われ得るので、当該自動変速機１においては、ギヤシャフト９に軸穴１２が設けられている。それは、遊星歯車段２の近傍において、遊星キャリヤ７内の斜めに延びる穴１３に通じている。

遊星キャリヤ７の当該穴１３は、ガイドディスク１９に至って終わっているが、ガイドディスク１９の当該位置に、軸穴２０が形成されている。ガイドディスク１９の他側では、穴２０は、ピストンシリンダ構造４のシリンダ１１の軸方向のオイル通路開口部２１に通じている。これにより、圧力媒体は圧力室１０に到達される。

シリンダ１１及びガイドディスク１９の、並びに、ガイドディスク１９及び遊星キャリヤ７の、互いの当接面間のシールのために、ガイドディスク１９の穴２０内に、円筒状のシール２２が適用されている。これは、組立コストを低減するために、シリンダ１１のプレート部分においてスコーチングされている。

シリンダ１１及び遊星ピン１７の軸方向の保持のために、シリンダ１１及びガイドディスク１９が互いに結合される、ということが考慮され得る。これは、例えば、リベット締めか（リベット４２）、コーキングか、あるいは、溶接によって実現され得る。

図から更に明らかであるように、ギヤシャフト９は軸穴３５を有している。これを通って、潤滑媒体が遊星歯車８のために供給可能である。さらに、ギヤシャフト９には、少なくとも一つの更なる斜め穴２７が設けられている。これは、軸方向の潤滑媒体穴３５及び遊星ピン１７の径方向の潤滑媒体穴４０と液流的に（stroemungstechnisch）結合している。潤滑媒体オイルは、そこから、それぞれ遊星ピン７内の中央穴及び更なる径方向穴を介して、各遊星歯車８の軸受面に到達する。

図の例では、ピストンシリンダ構造４の圧力室１０のための圧力媒体供給の斜め穴１３と、ギヤシャフト９ないし遊星キャリヤ７の遊星段に近い側の端部の領域３７における少なくとも一つの斜めの潤滑媒体穴２７とが、配置されており、これらは、かなり正確に、ギヤシャフト９に割り当てられたアキシャル軸受１４とラジアルニードル軸受２８との間で、割り当てられた穴１２ないし３５に通じている。これら穴１３ないし２７の斜めの構造により、短い流路とギヤシャフト９の軸受１４、２８による荷重位置間の十分な距離との間（のバランス）の最適化が図られる。

本発明の一実施の形態による自動変速機の出力側部分の概略断面図。

Claims

少なくとも一つの遊星歯車段（２）と、
少なくとも一つのギヤ切換要素（３）と、
を備えた自動変速機であって、
前記ギヤ切換要素（３）は、前記遊星歯車段（２）に対して軸方向に隣接して配置されており、
ピストンシリンダ構造（４）が、前記ギヤ切換要素（３）の作動のために設けられており、
前記遊星歯車段（２）は、内歯歯車（５）、太陽歯車（６）及び遊星キャリヤ（７）を有しており、
前記遊星キャリヤ（７）上に、遊星歯車（８）が回転可能に軸支されており、
前記遊星キャリヤ（７）は、ギヤシャフト（９）に回転可能に結合されており、
前記ギヤシャフト（９）における穴（１２）及び遊星キャリヤ（７）における穴（１３）を介して、前記ピストンシリンダ構造（４）のシリンダ（１１）の圧力室（１０）に圧力媒体を供給することが可能であり、
圧力室（１０）への圧力媒体供給のための遊星キャリヤ（７）の穴（１３）は、径方向及び軸方向に傾斜して、ギヤシャフト（９）が割り当てられたアキシャル軸受（１４）の上方を、案内されている
ことを特徴とする自動変速機。
遊星歯車段（２）は、当該自動変速機（１）の出力側の端部（１５）に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機。
ギヤ切換要素（３）のインナーディスクキャリヤ（１６）は、遊星歯車段（２）の太陽歯車（６）と作用結合している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動変速機。
遊星歯車（８）は、太陽歯車（６）と噛み合っており、内歯歯車（５）とギヤ噛み合い状態にあり、遊星ピン（１７）の各々によって遊星キャリヤ（７）に回転可能に軸支されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動変速機。
ギヤ切換要素（３）のアウターディスクキャリヤ（１８）は、遊星歯車（８）に対して軸方向に距離を空けて、遊星キャリヤ（７）に回転しないように結合されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自動変速機。
ギヤ切換要素（３）のアウターディスクキャリヤ（１８）は、ガイドディスク（１９）を有しているか、あるいは、ガイドディスク（１９）に結合されており、
当該ガイドディスク（１９）を介して、当該アウターディスクキャリヤ（１８）は、各遊星ピン（１７）とトルク伝達可能に結合されている
ことを特徴とする請求項５に記載の自動変速機。
前記ガイドディスク（１９）には、軸方向の穴（２０）が形成されており、
当該穴（２０）は、一方の端において、遊星キャリヤ（７）の傾斜した穴（１３）と液流的に（stroemungstechnisch）結合されており、他方の端において、ピストンシリンダ構造（４）のシリンダ（１１）のオイル通路開口部（２１）に通じている
ことを特徴とする請求項６に記載の自動変速機。
前記ガイドディスク（１９）の穴（２０）には、シール要素（２２）が適用されており、
当該シール要素（２２）は、シリンダ（１１）及びガイドディスク（１９）の、並びに、ガイドディスク（１９）及び遊星キャリヤ（７）の、互いの当接面間での、圧力媒体の漏れを防ぐようになっている
ことを特徴とする請求項７に記載の自動変速機。
前記シール要素（２２）は、シリンダ（１１）にスコーチングされている（anvulkanisiert）
ことを特徴とする請求項８に記載の自動変速機。
シリンダ（１１）には、更に別のシール手段（２３）がスコーチングされており、
当該シール手段（２３）は、ピストンシリンダ構造（４）の圧力室（１０）のシールのために、シリンダ（１１）内で軸方向に移動可能に配置されたピストン（２４）に対して作用し、
前記ピストン（２４）は、圧力室（１０）における作用圧力の適用時に、ギヤ切換要素（３）のディスクパック（２５）に対して押圧可能である
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の自動変速機。
シリンダ（１１）は、ガイドディスク（１９）に、遊星ピン（１７）の軸方向の位置ストップ（Lagesicherung）のために結合されているか、あるいは、軸方向に当接支持されている
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の自動変速機。
シリンダ（１１）は、ガイドディスク（１９）に、リベット締めされているか、コーキングされているか、あるいは、溶接されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の自動変速機。
シリンダ（１１）は、ガイドディスク（１９）に当接支持されていて、
遊星ピン（１７）は、保持リング（２６）によって、軸方向に遊星キャリヤ（７）に支持されており、
保持リング（２６）は、各遊星ピン（１７）の圧力室から遠い側の端に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の自動変速機。
前記ギヤシャフト（９）内、ないし、前記遊星キャリヤ（７）内において、遊星ピン（７）へと案内される穴（２７）が設けられており、
当該穴（２７）は、ギヤシャフト（９）に割り当てられた軸受（１４）の上方を案内されている
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の自動変速機。
ギヤ切換要素（３）の圧力室（１０）に向かう前記穴（１２）、及び、ギヤシャフト（９）の遊星段側の端部（３７）の領域において、軸方向に見てギヤシャフト（９）に割り当てられたアキシャル軸受（１４）とギヤシャフト（９）上のラジアルニードル軸受（２８）との間で、遊星ピン（１７）に向かう前記穴（２７）は、オイル案内穴（１２ないし３５）に通じており、それらはギヤシャフト（９）内に形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の自動変速機。
ピストンシリンダ構造（４）のシリンダ（１１）は、軸方向に長く形成されており、その圧力室から遠い側の部分（３３）によって、ピストン（２４）の圧力室から遠い軸方向の付加部（３４）と共に、圧力調整室（２９）を包囲している
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の自動変速機。