JP5036275B2

JP5036275B2 - 変速器モジュール

Info

Publication number: JP5036275B2
Application number: JP2006298367A
Authority: JP
Inventors: アダムスヴェルナー
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: US20070113695A1; US7717008B2; DE102005052884B3; JP2007132516A

Description

この発明は変速器モジュールに関するものであり、特に中間軸構造中の変速器モジュールに関するものである。

中間軸構造中の変速器モジュールは当業界において多数の構造から周知である。それらは少なくとも１個の入力端と１個の出力端とを有しており、これらの間には速度−トルク変換器が配置され、該変換器は中間軸変速器を介して駆動される。該変速器は非捩れ状に少なくとも間接的に変速器入力端に連結されている。以下の文献を参照されたい。ＦＲ２７１９３５５Ａ１、ＤＥ９４９９９０Ｃ。
ＦＲ２７１９３５５Ａ１ＤＥ９４９９９０Ｃ

移動方向を変えるべく通常逆転ギアが用いられ、中間軸構造中に配置され、軸方向に見て変速器入力端と出力端との間で個々の速度−トルク変換器の下流側に位置している。逆転ギアは最も簡単な場合には、個々の速度−トルク変換器と同じような追加の中間ギアを与えることにより配置される。回転方向の逆転は中間ギアを介して可能とされる。

変速器は、特に軸全体の長さにおいて通常比較的大きなサイズである。加えて、変速器は通常変速器出力端または変速器中に制動トルクを生じるための流体力学的減速器を有している。それは好ましくは第２の減速器として配置される。流体力学的減速器の回転子羽根車は好ましくは変速器モジュールの出力端に連結されており、かつケース上で広がるかまたは変速器モジュールのケース内に一体形成されている。

回転羽根車は直接非捩れ状に出力軸またはハイギア中に連結されている。しかしこの結果、減速器を非制動動作中に排出すると、回転羽根車の連続回転および減速器中に存在する空気の旋回の結果換気ロスが非常に大きい。つまり駆動系中での駆動には役立たないロスモーメントがある。非制動動作中の換気ロスを減じるために減速器はハイギア中に配置されている、つまり主駆動枝の側枝中に配置されている。この点に関してはＤＥ４４４５０２４Ａ１にエンジンと変速器と流体力学的減速器とを具える駆動ユニットが開示されている。
ＤＥ４４４５０２４Ａ１

非制動作業時の換気ロスを回避すべく、制動作業に励起してかつ、主駆動枝中の動力流れに影響を与えることなしに、必要あれば制動作業から解合するような構造を与える。このとき回転羽根車の速度は非制動動作中にゼロに低減される。

ハイギアにおける配置は、起きなかったまたは意図されなかった回転羽根車の解合の場合に迅速な非制動動作に伝動することにより低換気ロスのみを生じるために使用される。ハイギアは別個の平車セットとして変速器上に集積され、別個に設ける必要があるので、これにより必要な要素の数と全体のスペースが増加する。
ＤＥ１９７５１７７６Ａ１ＷＯ８６／０２６０８Ａ１ＤＥ１０３３４７３１Ａ１ＤＥ１９８３７７７６Ａ１ＤＥ１９８４０２８８Ａ２ＤＥ３４１５９０９Ｃ２

この発明の目的は、低レベルの努力で減速器の配置に追加の手段を加えることなしに流体力学的減速器が変速器中に組み込めるような、コンパクトな速度−トルク変換器を具えた変速器モジュールを提供することにある。

このためこの発明の変速器モジュールは実質的に中間軸構造中の変速器モジュールであって、少なくとも１個の速度−トルク変換器により相互に連結された少なくとも１個の入力端と少なくとも１個の出力端とが具えられており、逆転ギアが中間軸と変速器出力端との間に設けられており、流体力学的減速器が少なくとも１個の回転子羽根車と固定子とを有しており、減速器の回転子羽根車がハイギアを介して変速器出力端と連結されており、ハイギアが逆転ギアの構成要素であることを要旨とするものである。

変速器モジュールは少なくとも１個の入力端と１個の出力端と少なくとも１個の速度−トルク装置と好ましくは中間軸の構造の逆転ギアとを有している。変速器ユニットは変速器入力端と連結された中間軸変速器を有している。該中間軸変速器は速度−トルク変換器と直列連結されていて個々のギア比を形成する。

この発明によれば、変速器モジュール中の流体力学的減速器はハイギアに連結されている。この発明のハイギアは逆転ギアの要素により形成されている。該要素は非捩れ状に変速器出力端、特に平車に連結されている。またそれを結合する中間ギアも使われている。流体力学的減速器、特に回転子羽根車の連結は非捩れ状に中間ギアになされている。流体力学的減速器の固定子のベアリングは変速器ケース内かまたは好ましくは同様に変速器ケース内に配置された他の静的要素上に配置される。

この発明によれば、必要な逆転ギアの中間ギアのどこかに存在する軸は減速器駆動に用いられる。固定子を静的要素に連結する以外は追加の手段は必要ない。軸方向に見た場合、流体力学的減速器は好ましくは変速器モジュールの終端部に配置される。逆転ギアの配置は軸方向において個々の速度−トルク変換器の前または間に、変速器中の自由な点にそれぞれのギア比で配置できる。この場合軸方向に移動される減速器のために必要なスペースを与える必要がある。

中間軸構造は少なくとも１個の所謂中間軸を含んでおり、該中間軸は非捩れ状に変速器入力端とまた速度−トルク変換器と連結可能である。好ましくは複数の異なる速度−トルク装置が設けられて、これらは異なる作業範囲と異なるギア比とをカバーしている。個々の速度−トルク変換器は中間軸の出力端と連結されるとともに変速器モジュールの出力端と連結されている。最も簡単な場合には、中間軸と速度−トルク変換器とは平車ステップとして配置され、２個の相互に噛み合った平車を含んでいる。

これは逆転ギアについても同様に言えることであり、該逆転ギアはギア比を定める速度−トルク変換器に対して奇数により変えられた多数の平車に回転方向を逆転させるものである。最も簡単な場合には、逆転ギアは３個の相互に噛み合う平車により配置され、第１の平車は中間軸変速器の出力端と非捩れ状に連結でき、第２の平車は変速器出力端と非捩れ状に連結できかつ中間ギアを介して中間軸変速器と非捩れ状に連結する平車と係合する。

後駆動ステップの平車は変速器出力端と連結しかつ好ましくは、常に変速器出力端と非捩れ状に連結している。一方後駆動ステップのスイッチインは中間軸変速器と第１の平車の間の連結中の切換え要素を介して起きる。つまり後駆動ステップの入力平車は中間軸と連結可能である。

変速器入力端から変速器出力端への動力流れの軸方向に見たときの逆転ギアの配置は異なる態様でも可能である。軸方向に見た場合以下の配置が異なる。（ａ）個々のギア比を有する個々の速度−トルク変換器の後。（ｂ）個々のギア比を有する個々の速度−トルク変換器の間。（ｃ）中間軸変速器と速度−トルク変換器との間。

いずれの場合でも、変速器出力軸への連結ができなければならない、つまり逆転ギアの速度−トルク変換器が変速器出力端に連結されなけらばならない。

流体力学的減速器の回転子羽根車のベアリングは中間ギアまたは中間ギアと非捩れ状に連結されたまたは好ましくは中間ギア上に浮動状である軸または中間ギアと非捩れ状に連結された軸上に直接の追加のベアリングにより構成される。ケース中の固定子の連結についても多数の可能性がある。固定子の配置と支持とは好ましくは直接変速器ケース中になされる、つまり変速器ケースに対して静的に配置される変速器モジュール中の内側壁上または他の要素である。

図１において、変速器モジュール２は中間軸構造中に配置されており、少なくとも１個の入力端Ｅを有しており、該入力端は少なくとも間接的に、つまり直接または他の要素を介して非捩れ状にエンジンに連結可能である。少なくとも１個の出力端Ａは駆動系中で駆動または駆動される要素に連結されている。

変速器モジュール２はさらに少なくとも１個の速度−トルク変換器３．１、好ましくは複数の変速器入力端Ｅを変速器出力端Ａと連結する速度−トルク変換器３．１〜３．ｎを有している。逆転ギア４が使い方に応じて変速器中の所望の位置に配置されている。図示の場合には、入力端Ｅは出力端Ａと同軸または平行状に配置されている。直角ギアを挿入して傾斜配置とすることも可能である。

少なくとも１個の中間軸変速器５は個々の速度−トルク変換器３．１〜３．ｎと直列連結されている。各速度−トルク変換器３．１〜３．ｎは少なくとも１個の入力端６．１〜６．ｎと１個の出力端７．１〜７．ｎとを有しており、入力端は少なくとも間接に中間軸変速器５を介して変速器モジュール２の入力端Ｅに連結可能である。個々の速度−トルク変換器３．１〜３．ｎの各出力端７．１〜７．ｎは少なくとも間接に非捩れ状に変速器モジュールの出力端Ａに連結可能である。

中間軸の構造の故に、中間軸変速器５はまた入力端８を有しており、該入力端は変速器モジュールの入力端Ｅと少なくとも間接的に非捩れ状に、つまり直接にまたはさらなる伝動要素を介して、連結可能である。また中間軸変速器５の有する出力端９は非捩れ状に中間軸１０と連結または連結可能であり、該中間軸１０は中間ギア８の入力端と平行にまたは変速器モジュールの入力端Ｅの回転軸と平行に配置されている。

中間軸１０は出力端Ａとも平行に配置されている。個々の速度−トルク変換器３．１〜３．ｎの入力端６．１〜６．ｎは中間軸１０と非捩れ状に連結可能であり、または非捩れ状に連結されている。出力端７．１〜７．ｎと変速器モジュール２の出力端Ａとについても同様である。

好ましくは、変速器モジュールの出力端Ａは出力軸１１と関連する。最も簡単な場合、各速度−トルク変換器３．１〜３．ｎは平車セット１２．１〜１２．ｎとして配置されている。それらは異なる構造を有し、かつ駆動系において使用された場合の個々のギア比を定める変速器モジュール２の個々の動作範囲を伴っている。動力伝動は常に少なくとも１個の中間軸変速器５および速度−トルク変換器３．１〜３．ｎの１個を介して入力端Ｅから出力端Ａにと起きる。

このために、各速度−トルク変換器３．１〜３．ｎは各速度−トルク変換器３．１〜３．ｎを介しての動力流れを選択的に確保するまたは遮断するための装置（切換え要素１３．１〜１３．ｎの形での）を併設している。図示の場合には、各速度−トルク変換器３．１〜３．ｎは個別の切換え要素１３．１〜１３．ｎ、または隣接配置された少なくとも２個の速度−トルク変換器３．１〜３．ｎと連結する１個の切換え要素が併設可能である。

好ましくは、切換え要素１３．１〜１３．ｎは中間軸１０を併設している。つまり個々の速度−トルク変換器３．１〜３．ｎの各入力端６．１〜６．ｎの中間軸１０との連結、つまり中間軸１０に対して同軸である。逆転ギア４は速度−トルク変換器１４として配置されている。これは多数の平車を特徴としており、該平車は速度−トルク変換器３．１〜３．ｎからは奇数により異なっている。逆転ギア４は回転方向を逆転させるように配置されている。

これは最も簡単な場合には平車セット１６間に中間ギア１５を挿入することにより実現される。そうでなければ該中間ギアは速度−トルク変換器３．１〜３．ｎと同様に配置されている。該平車セットは図示の場合には３個の平車を有しており、該平車は少なくとも間接的に相互に作動連結されている。

この発明においては流体力学的減速器１が中間ギア１５と結合されている。つまり回転子ブレードとして機能する羽根車１７が中間ギア１５と非捩れ状に、好ましくは、中間ギア１５を支持している軸と非捩れ状に、連結されている。減速器１はさらに固定子１８を有しており、該固定子は好ましくは、ケース１９内にまたは、変速器モジュールの他の静的な構成要素内に静的に保持されている。

少なくとも逆転ギア４については逆転ギア４の変速器出力端Ａへの連結が中間軸１０と同軸状の切換要素１３．Ｒを介していなければならない。これにより、出力端Ａから変速器入力端Ｅの方向に動力を導入する際に、中間ギア１５が変速器出力端Ａと連続的な駆動連結にあることを確実にしている。逆転ギアの平車セット１６は第１の平車２０を有しており、該平車は切換え要素１３．Ｒを介して非捩れ状に中間軸１０と連結できる。

中間ギア１５は平車と噛み合い、平車２１は中間ギア１５と噛み合いかつ変速器出力端Ａと非捩れ状に連結されている。出力平車２１より小さな直径を有した中間ギア１５の構造の結果、変速器出力端Ａの方向から変速器入力端Ｅの方向への動力導入に際して中間ギア１５上に迅速な伝動が実現される。これによりこの場合、流体力学的減速器の回転子羽根車１７が変速器出力端Ａより高い速度で回転し、駆動がハイギア２２を介して起きる。ハイギアは逆転ギア４の構成要素、特に中間ギア１５および出力端平車２１により形成される。

つまり流体力学的減速器１が制動作業に入ると制動トルクが生じ、制動作業にないと、つまり放出後、回転羽根車１７はまだ駆動されるがハイギア２２によっては低モーメントのみが発生される。これは回転子Ｒと非制動作業にある固定子Ｓとの間の作業空間中の空気の旋回によるものである。かくしてモーメントの損失は非常に低くなる。

図１に流体力学的減速器１の基本的原理を示す。変速器モジュール２の構造については制約はない。軸方向に見て逆転ギア４は変速器モジュール２内において速度−トルク変換器１３．１〜１３．ｎの後ろに配置されており、個々の中間軸変速器と協働する。変速器はこの場合中間軸変速器９である。

これとは対照的に、図２に示す変速器モジュール２．２への応用においては、組合せブリッジ・機能回路２３を特徴としている。この実施例においては、流体力学的要素２５、特に流体力学的結合、の形の起動要素２４が変速器入力端Ｅと変速器出力端Ａとの間に設けられており、変速ギアボックス２６が２個、好ましくは数個、のギアを有している。

流体力学的要素はまた流体力学的速度−トルク変換器としても配置できる。変速ギアボックス２６は少なくとも１個の入力端２７と１個の出力端２８とを有している。変速器モジュールは、少なくとも１個のギア、好ましくは変速ギアボックス２６の全てのギアが入力端２７を変速器入力端Ｅに結合することにより純粋に機械的にまたは流体力学的に駆動できる、ように配置されている。流体力学的駆動においては、個々のギアにおいて動力伝達が起動要素２４を介して起きる、つまり流体力学的要素が変速ギアボックス２６と直列連結されている。

変速ギアボックス２６は速度−トルク変換器３．１〜３．ｎにより構成されている。組合せブリッジ・機能回路２３は機械的または流体力学的態様で選択的な動力伝達を実現する目的で設けられている。流体力学的要素２５は少なくとも１個の第１ホイールＰと第２ホイールＳとを有しており、これらが互いに作業媒体を充填できる作業室２９を画定している。

ブリッジ・機能回路２３は２個の入力端を有しており、第１の入力端３０は少なくとも間接的に、つまり直接にまたはさらなる要素を介して、第２のホイールＳと非捩れ状に連結されている。第２の入力端３１は非捩れ状に第１のホイールＰまたは変速器入力端Ｅに少なくとも間接的、つまり直接またはさらなる要素を介して、連結されている。

２個の入力端３０、３１のそれぞれは選択的に中間軸１０と連結されて変速ギアボックスの入力端を構成している。この結果、変速器モジュールの入力端Ｅと変速ギアボックス２６、特に最も簡単な場合には中間軸構造中の中間軸１０により形成される入力端２７、との間の動力伝動に２個の動力分枝が実現される。

第１の動力分枝は排他的な流体力学的伝動を特徴としている。第２の動力分枝は純粋な機械的動力伝動により与えられる。動力伝動は両方の速度−トルク変換器を介しての動力分割で起きる。速度−トルク変換器３２、３３は最も簡単な場合には中間軸変速器として配置される。第１の速度−トルク変換器３２は非捩れ状に第２のホイールＳに連結され、速度−トルク変換器３３の形での第２の中間軸変速器５．２は非捩れ状に第１のホイールＰに連結されている。

いずれかの動力分枝またはジョイント動力変速器を介しての選択的な動力伝動はそれぞれの切換え要素ＫＨおよびＫＭにより確実にされ、これらの切換え要素はそれぞれの速度−トルク変換器３２、３３を併設している。逆転ギア４の配置はこの例ではギア比を定める速度−トルク変換器１３．１〜１３．４の前である。

図１、２に示す変速器モジュールの実施例はこの発明の例示に過ぎない。この発明によれば、中間軸構造を有するいかなる変速器モジュール２にもハイギア配置が使用できる。流体力学的減速器２の回転子羽根車１７は好ましくは中間ギアまたは中間ギア１５を支持する軸上に浮動状に保持される。

この発明は動力伝動装置の分野において広く利用される。

この発明の伝動モジュール一実施例の模型図である。この発明の伝動モジュールの他の実施例の模型図である。

符号の説明

１：減速器
２：変速器モジュール
３：変換器
４：逆転ギア
５：変速器
１５：中間ギア
１７：羽根車
１８：固定子
２３：ブリッジ・機能回路
２６：変速ギアボックス

Claims

実質的に中間軸構造中の変速器モジュールであって、少なくとも１個の速度−トルク変換器（１３．１〜１３．ｎ）により相互に連結された少なくとも１個の入力端（Ｅ）と少なくとも１個の出力端（Ａ）とが具えられており、逆転ギア（４）が中間軸（１０）と変速器出力端（Ａ）との間に設けられており、流体力学的減速器（１）が少なくとも１個の回転子羽根車（１７）と固定子（１８）とを有しており、減速器の回転子羽根車（１７）がハイギア（２２）を介して変速器出力端（Ａ）と連結されており、ハイギア（２２）が逆転ギア（４）の構成要素であることを特徴とする変速器モジュール。
逆転ギア（４）が速度−トルク変換器を有していて中間軸（１０）と変速器出力端（Ａ）間の回転方向の逆転を起因してかつ少なくとも１個の入力端平ギア（２０）を有しており、該平ギアが非捩じれ状に中間軸（１０）と連結可能であり、出力端平ギア（２２）が非捩じれ状に変速器出力端（Ａ）と連結され、出力端平ギア（２２）が少なくとも１個の中間ギア（１５）により入力端平ギア（２０）と組み合っており、回転子羽根車（１７）が非捩じれ状に中間ギア（１５）と連結されていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール。
中間軸（１０）に対する逆転ギア（４）の選択的結合・解合手段が設けられており、該手段が少なくとも１個の結合装置を有しており、該結合装置が、中間軸（１０）と同軸の平ギアに、または中間軸（１０）と中間ギア（１５）の間に配置された平ギアに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のモジュール。
中間軸構造中に配置されており、少なくとも１個の中間軸（９）を有しており、該中間軸が変速器入力端（Ｅ）と中間軸（１０）とを非捩じれ状に連結し、複数の速度−トルク変換器（３．１〜３．ｎ）がギア比を定め、かつその入力端がそれぞれ非捩じれ状に変速器出力端（Ａ）と連結可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載のモジュール。
変速器入力端（Ｅ）から変速器出力端（Ａ）へと軸方向に見て逆転ギア（４）が速度−トルク変換器（３．１〜３．ｎ）の後ろに配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載のモジュール。
変速器入力端から変速器出力端の軸方向に見て逆転ギア（４）が速度−トルク変換器（３．１〜３．ｎ）の前に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載のモジュール。
変速器入力端から変速器出力端の軸方向に見て逆転ギアがギア比を形成する個々の速度−トルク変換器（３．１〜３．ｎ）の間に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載のモジュール。
回転子羽根車（１７）が浮動状に中間ギア軸上に保持されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかひとつに記載のモジュール。