JP5250821B2 - 切換え可能な半径方向に変位する一方向クラッチ及び流体継手ブレーキを備えたデュアルトルク経路トランスミッション - Google Patents

Description

本発明は、回転被駆動ユニット（例えば自動車における変速トランスミッション）に対する改良に関する。特に、本発明は、２つのデュアル遊星歯車ギアセット及び２つのブレーキを用いるデュアルトルク経路トランスミッションに関する。本発明は、液圧によって作動される切換え可能な半径方向に変位する一方向クラッチにも関する。さらに、本発明は、振動を最小限に抑制するために流体継手とロックアップクラッチとを組み合わせるブレーキにも関する。

自動車市場は、改良された燃料効率と十分な発進性能とを備えた費用効率のよい自動車トランスミッションを開発する必要性を認識している。また、トランスミッションにおけるシフト操作を最適化するために、ギヤシフト中に発進及びターゲットギヤを隔離することが望ましいことが認識されている。一定速度クラッチが知られている。あいにく、これらのトランスミッションは高価になりやすい。奇数及び偶数歯車のためのデュアルパワー入力を備えるトランスミッションが知られている。これらのデュアル入力トランスミッションのうちの幾つかはマニュアルトランスミッション構成要素である。あいにく、北アメリカ自動車市場は、遊星歯車ギアセット等の、オートマチックトランスミッション及びオートマチックトランスミッション構成部品が優勢であり、デュアル入力トランスミッションのための十分な量でマニュアルトランスミッション構成部品を製造するために必要とされる製造転換を決定することは費用的に許されない。

デュアルパワー入力トランスミッションにおいて遊星歯車ギアセットを使用することが知られている。例えば米国特許第６８３７８２３号明細書及び米国特許第７００４８８１号明細書は、デュアル遊星歯車ギアセットを有する個々のトランスミッションを開示している。あいにく、両特許において、トランスミッションの出力はデュアル遊星歯車ギアセットにおける１つの遊星歯車ギアセットにのみ接続されており、ひいては、発進及びターゲットギアを隔離しかつ別個のトルク経路を有することはできない。

例えば米国特許第６４０９００１号明細書に記載されているように、切換え可能な一方向クラッチが知られている。あいにく、このようなクラッチは、切換え及びロッキング機能を行うためにピン等の余分な機械部品に頼っている。

トランスミッションにおける遊星歯車ギアセットを噛み合わせるために様々なトルク伝達用途、例えばブレーキにおいてウェットクラッチが使用されている。ウェットクラッチの場合、システムにおける流体の特性がクラッチの動作、特に摩擦係数に影響する。クラッチが閉じるときの振動を回避するためにクラッチの作動中に正の摩擦勾配を維持することが望ましい。つまり、スリップ速度がゼロに向かって減少するとき摩擦係数は減少するべきである。あいにく、流体の劣化は、望ましくない負の摩擦勾配、すなわちスリップ速度がゼロに向かって減少するときの摩擦係数の増大を生ぜしめ、引き続きブレーキを閉じる際に振動を生ぜしめる。より頻繁な間隔で流体を交換することは、かかる時間及び費用、そしてクラッチを収容する装置、例えばクラッチを収容するトランスミッションを備える車両のユーザに対する不便により、魅力的な選択肢ではない。

すなわち、遊星歯車ギアセット等のオートマチックトランスミッション部品を用いる費用効率よいデュアルトルク経路トランスミッションが長い間必要とされている。用途、例えばトランスミッションにおいて既存のエレメントを使用して制御可能なより単純な切換え可能な一方向クラッチが長い間必要とされている。さらに、摩擦勾配の望ましくない変化の影響を最小限に抑制することができるウェットクラッチが長い間必要とされている。
米国特許第６８３７８２３号明細書 米国特許第７００４８８１号明細書 米国特許第６４０９００１号明細書

本発明の一般的な目的は、遊星歯車ギアセットを用いて、費用効率のよいデュアルトルク経路伝達を提供することである。

本発明の別の目的は、遊星歯車ギアセット及びブレーキを用いて、偶数ギア及び奇数ギアのための別個のトルク経路を提供する、オートマチックトランスミッションを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、流体圧力によって制御可能な、切換え可能な一方向クラッチを提供することである。

本発明の別の目的は、クラッチのためのリング同士の回転差に応答してロック可能な一方向クラッチを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、劣化した油に関連した摩擦特性をオフセットするために、流体継手及びロックアップクラッチを有するブレーキを提供することである。

発明の概要
本発明は、広くは、第１のデュアル遊星歯車ギアセット及び第２のデュアル遊星歯車ギアセットを含む、車両用のトランスミッションを含む。第１及び第２のデュアル遊星歯車ギアセットは、トランスミッション用の入力軸からトランスミッション用の出力部にトルクを互いに独立して伝達するように配置されている。トランスミッション用のギアにおいて、第１及び第２のデュアルギアセットの一方はトルクを出力部に伝達するように配置されており、第１及び第２のデュアルギアセットの他方は噛み合わされないように配置されている。トランスミッションは、第１及び第２のデュアル遊星歯車ギアセットの個々の部分をそれぞれ噛み合わせるように配置された第１及び第２のブレーキを有している。

幾つかの態様では、第１及び第２のデュアル遊星歯車ギアセットは、第１及び第２のブレーキにそれぞれ接続された第１及び第２の遊星歯車ギアセットを含む。幾つかの態様では、トランスミッションは、第１及び第２の遊星歯車ギアセットと第１及び第２のブレーキとの接続を制御するように配置された第１及び第２のスイッチを有する。幾つかの態様では、第１のスイッチは、第１の遊星歯車ギアセットのための太陽歯車を第１の位置における第１のブレーキに接続し、第２の位置における第１の遊星歯車ギアセットのためのキャリヤを接続するように配置されており、第２のスイッチは、第２の遊星歯車ギアセットのための太陽歯車を第３の位置における第２のブレーキに接続し、第４の位置における第２の遊星歯車ギアセットのためのキャリヤを接続するように配置されている。幾つかの態様では、第１及び第２のスイッチはそれぞれ少なくとも１つの第１及び第２の一方向クラッチを有している。幾つかの態様では、第１及び第２の遊星歯車ギアセットは出力部に接続されている。

幾つかの態様では、第１及び第２のデュアル遊星歯車ギアセットは、入力軸にそれぞれ接続された第３及び第４の遊星歯車ギアセットを含む。幾つかの態様では、トランスミッションは、入力軸への第３及び第４の遊星歯車ギアセットそれぞれの接続を制御するように配置された第３及び第４の切換えアセンブリを有している。幾つかの態様では、第３の切換えアセンブリのための第１及び第２の位置において、第３の遊星歯車ギアセットのための太陽歯車及びリングは、入力軸に接続されるように配置され、第４の切換えアセンブリのための第１及び第２の位置において、第４の遊星歯車ギアセットのための太陽歯車及びリングは、入力軸に接続されるように配置される。幾つかの態様では、第３及び第４の切換えアセンブリはそれぞれ少なくとも１つの第３及び第４の一方向クラッチを有している。幾つかの態様では、第３及び第４の遊星歯車ギアセットは出力部に接続されている。

本発明は、広くは、第１デュアル遊星歯車ギアセット及び第２デュアル遊星歯車ギアセットを含む、車両用のトランスミッションを含む。第１及び第２のデュアル遊星歯車ギアセットはそれぞれ別個にトランスミッション用の信号出力部に接続されている。

本発明はさらに、広くは、トランスミッション用の信号出力部に接続された第１及び第２の別個のトルク経路と、第１及び第２のトルク経路に接続された第１及び第２のブレーキとを有する、車両用のトランスミッションを含む。第１及び第２のブレーキは、第１及び第２のトルク経路の間において、トランスミッション用の入力軸からのトルクを切り替えるように配置されている。幾つかの態様では、トランスミッションは、第１及び第２のトルク経路にそれぞれ配置された第１及び第２のダブル遊星歯車ギアセットを有する。

本発明は広くは、内側リング及び外側リングを有する一方向クラッチを含む。内側リング及び外側リングの一方は、これらの他方に回転方向でロックするように半径方向に変位可能に配置されている。幾つかの態様では、内側リング及び外側リングの一方は、液圧に応答して半径方向に変位可能に配置されている。半径方向変位により内側リングと外側リングとの回転差が可能となる。幾つかの態様では、クラッチは、内側リングと外側リングとの間に配置された複数のローラを有し、半径方向変位に応答して、ローラは、内側及び外側リングを回転方向でロックするように変位可能に配置されている。幾つかの態様では、半径方向変位は内側リングと外側リングとの間の回転差を生ぜしめるように配置されており、ローラは回転差に応答して変位するように配置されている。

幾つかの態様では、内側及び外側リングはそれぞれ外周面及び内周面を有しており、内周面及び外周面はそれぞれ複数の斜面を有しており、ローラは第２の回転差に応答して複数に斜面に対して変位する。幾つかの態様では、内側及び外側リングの他方はトルク伝達エレメントに回転方向で結合されるように配置されている。半径方向移動の前に、内側及び外側リングの一方はトルク受取りエレメントにすべり係合するように配置されており、トルク受取りエレメントはトルク伝達エレメントからねじれ方向で隔離されている。半径方向移動に応答して、内側リング及び外側リングの一方は、トルク受取りエレメントに回転方向で結合されるように配置され、クラッチは、トルクをトルク伝達エレメントからトルク受取りエレメントに伝達するように配置される。トルク受取りエレメントへの回転方向での結合は、内側リングと外側リングとの間の第３の回転差を可能にする。

幾つかの態様では、内側リング及び外側リングは第１の方向に回転するように配置されているか、又は内側リング及び外側リングは、第１の方向とは反対の第２の方向に回転するように配置されている。幾つかの態様において、内側リング及び外側リングの一方は内側リングであり、半径方向の移動は半径方向内方である。幾つかの態様において、内側リング及び外側リングの一方は外側リングであり、半径方向の移動は半径方向外方である。

本発明は広くは、第１の複数の斜面を備えた外周面を有しておりかつトルク伝達エレメントに結合されるように配置された内側リングと、第２の複数の斜面を備えた内周面を有しておりかつ、トルク受取りエレメントに係合するために及び半径方向拡張に応答して内側リングに対して異なって回転するために、液圧に応答して半径方向に拡張するように配置された外側リングと、内側リングと外側リングとの間に配置されておりかつ、内側リングと外側リングとを回転方向でロックするために回転差に応答して第１及び第２の複数の斜面に沿って変位するように配置された複数のローラとが設けられた一方向クラッチをも含む。

本発明はさらに広くは、それぞれ第１及び第２の複数のブレードを備えた第１及び第２のハウジングを有する流体継手と、第１のウェット発進クラッチとを有するブレーキをも含む。第２のハウジングは、ブレーキを閉じるために第１のハウジングに向かって軸方向に変位するように配置されている。軸方向変位は、第１のクラッチを閉じるための締付力を生ぜしめる。幾つかの態様では、ブレーキは回転軸を有しており、第１のクラッチは、継手に対して、半径方向で回転軸により近く配置されている。幾つかの態様では、ブレーキは、継手に対して、回転軸から半径方向により離れて配置された第２のウェット発進クラッチを有している。

幾つかの態様では、第１のハウジングは定置の部分に係止されており、第２のハウジングは、定置の部分に対して回転可能なエレメントへの接続のために配置されている。幾つかの態様では、回転可能なエレメントは、トルクを伝達するために配置されており、発進時に、流体継手は実質的に全てのトルクを有するように配置されており、継手によって伝達されるトルクの一部は、第１及び第２のハウジングの間の軸方向距離に比例する。幾つかの態様では、発進時に、継手は、クラッチに関連した負の摩擦勾配に正の方向で反作用するように配置されている。ブレーキは油を有しており、幾つかの態様では、負の摩擦勾配は油の劣化に関連している。ブレーキは、第２のハウジングを変位させるために配置されたアクチュエータを有している。幾つかの態様では、アクチュエータは電気モータである。

本発明は広くは、第１の係止されたハウジングと、第１のハウジングに対して軸方向に変位可能な第２のハウジングと、ウェット発進クラッチとを備えた流体継手を有するブレーキを含む。ブレーキは、トルクを伝達する回転可能な装置への接続のために配置されており、発進時に、流体継手は実質的に全てのトルクを有するように配置されており、継手によって伝達されるトルクの一部は、第１及び第２のハウジングの間の軸方向距離に比例しており、流体継手はクラッチのための締付力を生ぜしめる。

本発明のこれらの目的及び利点並びにその他の目的及び利点は、本発明の好適な実施形態の以下の説明と、添付の図面及び請求項とから容易に認められるであろう。

本発明の性質及び態様がここで、添付の図面を参照した発明の以下の詳細な説明により完全に説明される。

まず、異なる図面における同じ参照符号は、発明の同じ又は機能的に類似の構造エレメントを表していることが認識されるべきである。本発明は、現時点で好適な態様であると考えられるものに関して説明されるが、請求項に記載の発明は開示された態様に限定されないと理解されるべきである。

さらに、発明は、記載された特定の方法、材料及び変更に限定されず、もちろん変更することができる。ここで使用されている用語は、特定の態様だけを説明するためのものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではなく、発明の範囲は、添付の請求項によってのみ限定される。

特に定義されない限りは、ここで使用されている全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者にとって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。ここに説明されたものと同じ又は均等のあらゆる方法、装置又は材料が発明の実施又は試験において使用されることができるが、好適な方法、装置及び材料がここでは説明されている。

図１Ａは、本願において用いられた空間的な用語を示している、円筒座標系８０の斜視図である。本発明は、少なくとも部分的に円筒座標系に関連して説明される。系８０は長手方向軸線８１を有しており、この長手方向軸線は、以下の方向及び空間の用語のための基準として使用される。"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という形容詞は、軸線８１、半径８２（軸線８１に対して直交する）及び円周８３のそれぞれに対して平行な方向に関する。"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という形容詞も、個々の平面に対して平行な方向をいう。様々な平面の配置を明らかにするために、物体８４，８５及び８６が用いられている。物体８４の面８７は軸方向平面を形成している。すなわち、軸線８１はこの面に沿った線を形成している。物体８５の面８８は半径方向平面を形成している。すなわち、軸線８２はこの面に沿った線を形成している。物体８６の面８９は周方向平面を形成している。すなわち、軸線８３はこの面に沿った線を形成している。別の例として、軸方向の移動又は配置は軸線８１に対して平行であり、半径方向の移動又は配置は半径８２に対して平行であり、周方向の移動又は配置は円周８３に対して平行である。

"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という副詞は、軸線８１、半径８２又は円周８３のそれぞれに対して平行な方向に関する。"軸方向"、"半径方向"及び"周方向"という副詞も、個々の平面に対して平行な方向に関する。

図１Ｂは、本願において用いられた空間的な用語を示している、図１Ａの円筒座標系における物体９０の斜視図である。円筒状物体９０は、円筒座標系における円筒状物体を表しており、本願発明をどのようにも限定しようとするものではない。物体９０は、軸方向の面９１と、半径方向の面９２と、周方向の面９３とを有している。面９１は軸方向平面の一部であり、面９２は半径方向平面の一部であり、面９３は周方向平面の一部である。

図２は本発明によるトランスミッション１００の概略図である。トランスミッション１００は、デュアル遊星歯車ギアセット１１２及び１１４を有しており、これらのギアセットは、トルクを、互いに独立して入力軸１１６からトランスミッションのための出力部１１８に伝達するように配置されている。図２では、出力部は、前輪駆動部のためのディファレンシャル１１９に接続されている。しかしながら、トランスミッション１００は後輪駆動部に関連して使用されることもできる。以下に説明するように、トランスミッション１００は、入力軸と出力部との間の、２つの別個の若しくは独立したトルク経路を有している。例えば、ギアセット１１２及び１１４はそれぞれ互いに独立して入力部及び出力部に接続されている。したがって、トランスミッションにおける特定のギアのために、ギアセット１１２及び１１４の一方がトルクを伝達するように配置され、他方のギアセットはトルクを伝達しないように配置される。軸１１６は車両（図示せず）のためのエンジン１２０に接続されている。トランスミッション１００は、デュアル遊星歯車ギアセット１１２及び１１４の対応する構成部材を定置の部分に結合するように配置されたブレーキ１２２及び１２４をもそれぞれ有している。ギアセット１１２及び１１４は、上述のような、対応する構成部材を定置の部分に結合することに応答してトルクを伝達するように配置されている。

デュアル遊星歯車ギアセット１１２は遊星歯車ギアセット１２６及び１２８を有しており、デュアルギアセット１１４は遊星歯車ギアセット１３０及び１３２を有している。ギアセット１２８及び１３２はそれぞれブレーキ１２２及び１２４に接続されている。トランスミッション１００はスイッチ１３４及び１３６を有しており、これらのスイッチは、それぞれブレーキ１２２及び１２４へのギアセット１２８及び１３２の接続を制御するように配置されている。スイッチ１３４は、位置１４０において、ギアセット１２８のためのキャリヤ１３８をブレーキ１２２に接続するように、及び位置１４４において、ギアセット１２８のための太陽歯車１４２をブレーキ１２２に接続するように配置されている。同様の形式で、スイッチ１３６は、位置１５０及び１５２それぞれにおいてギアセット１３２のためのキャリヤ１４６及び太陽歯車１４８をブレーキ１２４に接続するように配置されている。

ギアセット１２６及び１３０は入力軸に制御可能に接続可能である。トランスミッション１００はスイッチ１５４及び１５６を有しており、これらのスイッチは、入力軸へのギアセット１２６及び１３０の接続を制御するように配置されている。スイッチ１５４は、位置１６０において、ギアセット１２６のための太陽歯車１５８を軸に接続するように、及び位置１６４において、ギアセット１２６のためのリング１６２を軸に接続するように配置されている。同様の形式で、スイッチ１５６は、位置１７０及び１７２それぞれにおいてギアセット１３０のための太陽歯車１６６及びリング１６８を軸に接続するように配置されている。

一速の場合、スイッチ１５４は位置１６０を選択し、スイッチ１３４は位置１４０を選択し、ブレーキ１２４は開かれる。ブレーキ１２４が開かれているので、ギアセット１１４は噛み合わされない。ブレーキ１２２が閉じられ、ギアセット１１２、特にキャリヤ１３８とリング１６２とを噛み合わせ、トルクが軸１１６から太陽歯車１５８及びキャリヤ１７４を介して出力部１１８に伝達される。二速の場合、ブレーキ１２２は開かれ、スイッチ１５６は位置１７０を選択し、スイッチ１３６は位置１５０を選択する。ブレーキ１２２が開いているので、ギアセット１２２は噛み合わされない。ブレーキ１２４が閉じられ、ギアセット１１４、特にキャリヤ１４６とリング１６８とを噛合わせ、トルクが軸１１６から太陽歯車１６６を介してキャリヤ１７６及び出力部１１８に伝達される。三速にシフトするために、スイッチ１５４は位置１６０を選択し、スイッチ１３４は位置１４４を選択し、ブレーキ１２４は開かれる。ブレーキ１２２が閉じられ、ギアセット１１２、特に太陽歯車１４２を噛み合わせ、トルクが軸１１６から太陽歯車１５８及びギアセット１２６介してギアセット１２８へ、及びリング１７８を介して出力部１１８に伝達される。

つまり、示されたようなトランスミッションにおけるギアのための構成は以下の通りである：
一速：ブレーキ１２２が閉じられ、ブレーキ１２４が開かれ、スイッチ１３４＝１４０、スイッチ１５４＝１６０である。
二速：ブレーキ１２２が開かれ、ブレーキ１２４が閉じられ、スイッチ１３６＝１５０、スイッチ１５６＝１７０である。
三速：ブレーキ１２２が閉じられ、ブレーキ１２４が開かれ、スイッチ１３４＝144、スイッチ１５４＝１６０である。
四速：ブレーキ１２２が開かれ、ブレーキ１２４が閉じられ、スイッチ１３６＝１５２、スイッチ１５６＝１７０である。
五速：ブレーキ１２２が閉じられ、ブレーキ１２４が開かれ、スイッチ１３４＝144、スイッチ１５４＝１６４である。
六速：ブレーキ１２２が開かれ、ブレーキ１２４が閉じられ、スイッチ１３６＝１５２、スイッチ１５６＝１７２である。
リバースギア：ブレーキ１２２が開かれ、ブレーキ１２４が閉じられ、スイッチ１３６＝１５０、スイッチ１５６＝１７９である。

ブレーキ、スイッチ及びギアセットのその他の構成は、請求項に記載された発明の精神及び範囲に含まれる。

図３は、本発明の半径方向に拡張する切換え可能な一方向クラッチ３００Ａの断面図である。

図４Ａは、ねじれ隔離モードにおける、図３に示されたクラッチ３００Ａの詳細である。

図４Ｂは、ロッキングモードにおける、図３に示されたクラッチ３００Ａの詳細である。以下の説明は図３から図４Ｂまでを参照すべきである。図３から図４Ｂまでは、図をわかりやすくするために陰影なしで示されている。本発明の一方向クラッチは内側リング及び外側リングを有している。内側リング又は外側リングの一方は、これらの他方に回転方向でロックするように半径方向に変位可能に配置されている。クラッチ３００Ａは、内側リング３０２と、半径方向に変位可能な外側リング３０４とを有している。リング３０４は、液圧に応答して半径方向に拡張するように配置されている。半径方向の拡張は、トルク隔離、すなわちねじれ隔離モードと、ロックモードとの間の切換えを可能にする。幾つかの態様では、半径方向拡張を可能にするためにリング３０４は周方向開口３０６を有している。すなわち、リング３０４は分割されている。幾つかの態様では、クラッチ３００Ａは、リング同士の間に配置されたローラ３０８を有している。ローラの回転軸線３１０はクラッチのための長手方向軸線３１２と整合させられている。概して、リング３０２は、トルク伝達装置、例えば入力軸（図示せず）に回転方向で結合するように配置されている。回転方向で結合又は固定されているとは、２つの構成要素が一緒に回転する、すなわち２つの構成要素が回転に関して固定されているようにリングと装置とが結合されていることを意味する。２つの構成要素を回転方向で結合することは、必ずしも他の方向での相対移動を制限するわけではない。例えば、回転方向で結合された２つの構成要素が、スプライン結合を介して互いに対して軸方向移動を行うことが可能である。しかしながら、回転方向での結合は、他の方向での移動が必ずしも存在することを意味すると理解されるべきではない。例えば、回転方向で結合された２つの構成要素は、軸方向で互いに固定されていることができる。回転方向での結合の前記説明は、以下の説明にも適用可能である。幾つかの態様では、リング３０２とトルク伝達装置とを接続するためにスプライン３１４が使用されている。しかしながら、本発明のクラッチをトルク伝達装置、エレメント又は部材に回転方向で結合するために、技術上知られたあらゆる手段が使用されることができる。

概して、トルク受取りエレメント、例えば遊星歯車ギアセットに係合するようにリング３０４は配置されている。ねじれ隔離モードにおいて、リング３０４の半径方向拡張の前には、リング３０４は受取りエレメントに滑りながら係合している。すなわち、リングとエレメントとは接触しているが、リングは、エレメントと回転方向でロックすることなく、受取りエレメントの表面に沿って摺動する。つまり、トルク受取りエレメントは、トルク伝達エレメントからねじり方向で隔離されている。つまり、トルクは、クラッチ、特にリング３０２及び３０４を介してトルク伝達エレメントからトルク受取りエレメントに伝達されない。トルク受取りエレメントは回転方向で定置であることができるか又は回転していることができ、この場合、トルク受取りエレメントはトルク伝達エレメントに対して自由回転している。半径方向拡張の後に、リング３０４は受取りエレメントに回転方向で結合される。つまり、リングと受取りエレメントとの間の摩擦力が、リングとエレメントとを回転方向でロックするために十分である。次いで、クラッチはトルクをトルク伝達エレメントからトルク受取りエレメントに伝達する。

リング３０２の外周面３１６と、リング３０４の内周面３１８とは、リング３０２及び３０４の回転差がローラ３０８を構成された面に沿って変位させこれによりリングを回転方向でロックするように構成されている。幾つかの態様では、面３１６及び３１８はそれぞれ斜面３２０及び３２２を形成するように構成されている。ローラ３０８は隣接する斜面の間で移動させられる、例えば、ローラ３０８ａは、リング３０２の斜面３２０ａ及び３２０ｂと、リング３０４の斜面３２２ａ及び３２２ｂとの間に配置されている。ねじれ隔離モードにおいて、回転トルクはリング３０２からローラ３０８を介してリング３０４に伝達される。リング３０４は、トルク受取りエレメントを掴まずにこれを横切って摺動するので、リング３０２及び３０４は同じ方向、例えば方向３２４に同じ速度で回転し、すなわち、リングの間に回転差は生じず、ローラは隣接する斜面の間の中央に位置したままである。ねじれ隔離モードにおいて、リングの間の半径方向距離３２６は最小である。

クラッチ３００Ａに液圧が加えられると、リング３４０は半径方向に拡張し、リング３０４とトルク受取りエレメントとの間のつれまわりトルクを増大する。つれまわりトルクが、前記ねじれ隔離位置にローラを保持する力よりも大きくなると、リング３０４はリング３０２よりもゆっくりと回転し始め、リングの間に回転差が生じる。言い換えれば、リング３０４の半径方向拡張は、内側リングと外側リングとの間の回転差を生じるように配置されている。半径方向拡張に応答して、ローラは、図４Ｂに示されているように内側及び外側リングを回転方向でロックするように移動するように配置される。つまり、ローラは斜面、例えば斜面３２０ａ及び３２２ｂを登り、リング３０２及び３０４を半径方向にさらに引き離し、リング３０４とトルク受取りエレメントとの回転方向結合を生ぜしめるか又は少なくとも助ける。つまり、ローラは回転差に応答して移動する。

図４Ｃは、図４Ｂのものとは反対方向で、ロッキングモードで図３に示されたクラッチ３００Ａの詳細図である。以下の説明は図３から図４Ｃまでを参照すべきである。幾つかの態様では、リング３０２の外周面と、リング３０４の内周面と３１８とは、クラッチ３００Ａが二方向式であるように、すなわちクラッチがねじれ隔離モード及びロックモードにおいて方向３２８及び方向３２４に作動することができるように構成されている。幾つかの態様では、斜面３２０及び３２２が二方向式を可能にしている。リング３０４を拡張する前に、リング３０２は方向３２４又は３２８に回転することができ、トルク受取りエレメントとのリング３０４の摺動係合は、ローラ３０８を、図４Ａに示された位置にとどまらせることができる。図４Ｃにおいて、リング３０４は半径方向に拡張されており、図４Ｂに関して説明したように、リングの間の回転差を生ぜしめている。しかしながら、半径方向拡張及び回転差に応答して、ローラは、図４Ｂにおいて登るものとは異なる斜面、特に斜面３２０ｂ及び３２２ａを登り、さらにリング３０２及び３０４を半径方向に引き離し、方向３２８でのリング３０４及びトルク受取りエレメントとの回転結合を生ぜしめるか又は少なくとも助ける。

つまり、クラッチ３００Ａは、方向３２４又は３２８でねじれ式に隔離することができ、方向３２４又は３２８でロックすることができるか、又は面３１６及び３１８の構成、トルク受取りエレメントによって提供される抵抗、及びクラッチへの液圧の提供に応じて、方向３２４及び３２８に関してねじれ隔離及びロックのあらゆる組合せで動作することができる。さらに、全てのこれらの変更は、付加的な機械的部材の使用又は複雑さなしに、クラッチの同じ構成、例えば図３から図４Ｃまでに示された構成、及び同じ加圧回路によって可能にされる。

クラッチ３００Ａは、液圧を除去し、受取りエレメントの抵抗を減じることによって、例えばトルク伝達経路から受取りエレメントを除去することによって、ロッキングモードからねじれ隔離モードに戻されることができる。液圧は、技術上知られたあらゆる手段（図示せず）、例えば、ポンプによって回転スプール弁及び軸における案内管に供給される流体によって提供されることができる。

図５は、本発明の切換え可能な一方向クラッチ３００Ｂの断面図である。以下の説明は図３から図５までを参照すべきである。クラッチ３００Ｂは、外側リング３５２と、半径方向に変位可能な内側リング３５４とを有している。リング３５４は、液圧に応答して半径方向に収縮するように配置されている。半径方向の収縮は、ねじれ隔離モードと、ロックモードとの間の切換えを可能にする。幾つかの態様では、リング３５４は、半径方向収縮を可能にするために周方向開口３５６を有している。すなわち、リング３５４は分割されている。ローラ３０８及び軸３１０，３１２に関する上の説明はクラッチ３００Ｂに当てはまる。概して、リング３５２は、トルク伝達装置（図示せず）に回転方向で結合するように配置されている。幾つかの態様では、リング３５２とトルク伝達装置とを接続するためにスプライン３５８が使用されている。

概して、リング３５２は、トルク受取りエレメント（図示せず）に係合するように配置されている。ねじれ隔離モードにおいて、リング３５４の半径方向収縮の前に、リング３５４は受取りエレメントに滑りながら係合する。すなわち、リングとエレメントとは接触しているが、リングは、エレメントと回転方向でロックすることなく、受容エレメントの表面に沿って摺動する。半径方向収縮の後、リング３５４は受取りエレメントに回転方向で結合される。つまり、リングと受容エレメントとの間の摩擦力が、リングとエレメントとを回転方向でロックするために十分である。

周面３１６，３１８、リング３０２，３０４の回転差、ローラ３０８、面３１６，３１８及斜面３２０，３２２に関する、図３から図４Ｃまでの説明は、リング３５２，３５４及びクラッチ３００Ｂにも当てはまる。クラッチ３００Ａのためのねじれ隔離及びトルク伝達に関する説明も、クラッチ３００Ｂに当てはまる。例えば、図４Ａから図４Ｃまでに示されたねじれ隔離及びロッキングモードは、クラッチ３００Ｂにも当てはまる。つまり、クラッチ３００Ｂは、面３１６及び３１８の構成と、トルク受取りエレメントによって提供される抵抗と、クラッチへの液圧の提供とに応じて、ねじれ隔離モードにおいて方向３２４又は３２８に動作することができ、方向３２４又は３２８でロックすることができるか、又は方向３２４及び３２８に関して隔離とロッキングとのあらゆる組合せで動作することができる。さらに、全てのこれらの変更は、付加的な機械的部材の使用又は複雑さなしに、クラッチの同じ構成、例えば図５に示された構成、及び同じ加圧回路によって可能にされる。

クラッチ３００Ｂは、液圧を除去し、受取りエレメントの抵抗を減じることによって、例えばトルク伝達経路から受け取りエレメントを除去することによって、ロッキングモードからねじれ隔離モードに戻されることができる。液圧は、技術上知られたあらゆる手段（図示せず）によって提供されることができる。

図６は、本発明の流体継手ブレーキ４００の部分的な断面図である。

図７は、概して図６に示された線７−７に沿ったブレーキ４００の部分的な断面図である。以下の説明は図６及び図７が参照されるべきである。ブレーキ４００は、流体継手４０２と、ハウジング若しくはケース４０６に定置に結合された摩擦材料４０４とを有している。幾つかの態様では、ブレーキ４００は、ハウジング４１０に定置に固定された摩擦材料４０８を有している。摩擦材料４０８は、ブレーキ４００のトルク能力を増大するために加えられることができる。継手のブレード４１２はケース４０６に取り付けられている又はこのケースと一体的であり、ブレード４１４はハウジング４１０に取り付けられている又はこのハウジングと一体的である。幾つかの態様では、流体継手の全体又は部分はスタンピングされている。継手４０２は、スリーブ４１６を介して、係止しようとする構成部材に結合されている。ブレーキ４００は、ケーシング４０６、例えばリム４２０と、クランプリング４２４における斜面４２２との間に配置された斜面リング４１８をも有している。

例えば図６及び図７に示されたような開放位置において、押圧プレートは回転されながら斜面を登ってケースから離れる。従って流体継手は開かれる。この位置において、流体継手ブレードはトルクを生じず、摩擦材料は係合させられない。例えば、材料４０４はハウジング４１０の区分４２６と接触していない。つまりスリーブ４１６は回転方向でケース４０６から切断されている。

ブレーキを閉じるために、斜面リングが回転させられてクランピングリング上の斜面を下降し、リングを方向４２８にケース４０６に向かって移動させる。リングは、技術上知られたあらゆる手段、例えば電気モータ４３０によって回転させられることができる。クランピングリングは、ハウジング（図示せず）へのスプライン結合によって回転するのを妨げられている。リングの移動はハウジング４１０及びブレード４１４をも方向４２８に移動させ、ブレード４１２及び４１４の流体接続を開始し、継手４０２がトルクをスリーブ４１６から伝達し始める。すなわち、継手はトルクを流体（図示せず）の運動エネルギを介して伝達し、この流体は継手の一方の半分から他方の半分へ、例えばブレード４１４によってブレード４１２へ、押しやられる。さらに、ブレーキ４００によって伝達されるトルクは継手における軸方向の間隙４３１によって制御される。

流体伝達は、流体継手トルクに比例した軸方向の力を生ぜしめる。軸方向の力は、摩擦ライニング４０８と合致部分４２４との間の摩擦トルクを促進する。すなわち、流体継手は摩擦材料４０８のための締付力を提供する。つまり、ブレーキ４００は、制動係合中に流体継手トルクと摩擦トルクとの合計を有する。摩擦材料４０４が部分４２６に接触し、継手４０２をバイパスするまで、モータ４３０は斜面リングを回転させ続ける。流体継手は、技術上知られたあらゆる手段、例えば継手が配置された装置において既に使用されているポンプによって提供されることができる。幾つかの態様では、毎分約５リットルの低圧の流れで十分である。

図８は、本発明のブレーキのための、摩擦係数対滑り速度を示すグラフである。以下の説明は図６から図８までを参照すべきである。上述のように、ウェットクラッチシステムにおける流体、すなわち油が劣化すると、摩擦勾配が負になり、クラッチが閉鎖時に振動する。線４３２は正の摩擦勾配を示しており、線４３４は負の摩擦勾配を示している。線４３６は、劣化した油を使用するウェットクラッチのみを示しており、線４３８は、例えばブレーキ４００において示されたような流体継手と組み合わされた、線４３６によって表された同じクラッチによって生ぜしめられる、改良された勾配を示している。ブレーキ４００は、正の勾配を供えた有効な摩擦特性を生ぜしめることによって、振動を、排除しなくとも最小限に抑制する。本質的に、流体継手は、線４３６と４３８との間の差４４０を有する。

流体継手は、滑り速度に対するトルクの極めて正の勾配を有する。この勾配は、著しく劣化した油の場合でさえも、線４３６に示された負の摩擦勾配に反作用する。つまり、ブレーキ４００は油の耐用寿命を著しく延長する。また、継手は、発進時のトルクの大部分を有し、より滑らかな発進と、高められた低速操縦性とを提供する。ブレーキ４００は、電子機械的作動の使用をも可能にし、有利には、ウェット発進クラッチに必要とされるような高圧流体ポンプの必要性を排除する。

図９Ａは、本発明の一方向クラッチと、本発明の流体継手ブレーキとを備えた、図２に示されたトランスミッションの部分的な断面図である。

図９Ｂは、図９における領域９Ａの部分的な断面図である。以下の説明は図２から図９Ｂまでを参照すべきである。幾つかの態様では、スイッチ１３４，１３６，１５４及び１５６の幾つか又は全てが、一方向クラッチ、特にクラッチ３００Ａ又は３００Ｂを有している。例えば、スイッチ１３４はクラッチ１８２及び１８４を有しており、スイッチ１３６はクラッチ１８６及び１８８を有しており、スイッチ１５４はクラッチ１９０及び１９２を有しており、スイッチ１５６はクラッチ１９４，１９６及び１９８を有している。図９Ａ及び９Ｂにおいて、前記一方向クラッチの全てが、図３から図４Ｃまでにおいて説明された本発明のクラッチである。しかしながら、その他のクラッチ又は本発明のクラッチの組合せも可能である。例えば、図９Ａ及び９Ｂに示された一方向クラッチの一部のみが、クラッチ３００Ａ又は３００Ｂであることができる。

液圧は、技術上知られたあらゆる手段によってトランスミッションのクラッチに提供されることができ、例えば図９Ａ及び９Ｂにおいては、電気モータ２２３によって作動される回転スプール弁２２２が案内管２２４に流体を供給し、この案内管は回転方向で固定されている。流体は、弁の外縁部に沿った開口２２５を介して弁２２２に進入する。流体の一部は、通路２２７を通って管２２４へ流れ、シャフト１１６における半径方向の孔を通ってブレーキ１２２及び１２４を充填する。残りの流体は、弁２２２を軸方向に通って配置されかつ管２２４に隣接した一連の通路２２８に流入する。１つのこのような通路２２８のみが示されている。管２２４は回転方向で固定されている（ハウジング２３２にロックされている）。管２２４は、個々のギア組合せのための複数の軸方向通路を有しており、これらの通路は、シャフト１１６における個々の半径方向の開口と整合させられている。開口は通路をスイッチに接続している。管２２４におけるこのような１つの通路のみが示されている。例えば、通路２２９はクラッチ１１８のための開口２３０に接続されている（開口２３０をクラッチ１８８に接続するチャネルは、完全には示されていない）。ポンプ２３４は、例えば、１〜２ｂａｒの圧力及び５ｌ／ｍｉｎで、一定の流体流量で流体を供給する。

図９Ａ及び９Ｂにおいて、スイッチ１５４におけるクラッチ１９０及び１９２のための個々の外側リングは、それぞれリング１６２及び太陽歯車１５８と係合させられている。クラッチのための内側リングは、入力軸と回転方向で係合させられている。位置１６０において、流体はクラッチ１９２に供給され、外側リングを半径方向に拡張させ、クラッチをロックさせ、トルクを軸から太陽歯車に伝達させる。液圧はクラッチ１９０に導入されず、クラッチはねじれ隔離モードで作動し、すなわちトルクは軸１１６からリングに伝達されない。残りのスイッチ及びクラッチも同様に動作する。つまり、幾つかの態様では、トランスミッション１００におけるスイッチは、個々のクラッチ３００Ａ／Ｂと、クラッチに供給される流体を制御するための手段との組合せである。

幾つかの態様では、トランスミッション１００におけるブレーキのうちの１つ又は２つ以上は、本発明のブレーキ４００である。図９Ａ及び９Ｂにおいて、ブレーキ１２２及び１２４はそれぞれブレーキ４００である。ブレーキ１２２の場合、フランジ４１６がクラッチ１８２及び１８４に接続されており、クラッチ自体はそれぞれキャリヤ１３８及び太陽歯車１４２に接続されている。つまり、一速ギアにおいてトランスミッション１００を作動させるためには、クラッチ１８２が押し付けられ、クラッチ１８４は放圧され、これにより、ギアセット１２６とのギアセット１２８の連結により回転しているキャリヤ１３８が、フランジ４１６と回転方向でロックする。したがって、ブレーキ１２２が閉じられると、フランジ４１６がハウジング２３２と回転方向でロックされ、振動なしにキャリヤ１３８を噛み合わせる。

したがって、本発明の目的は効率的に達成されるが、発明に対する修正及び変更が当業者に容易に明らかであるべきであり、これらの修正は、請求項に記載された発明の精神及び範囲に含まれるものである。前記説明は、本発明の例を示しており、限定するものと考えられるべきでないことも理解される。したがって、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明のその他の実施形態が可能である。

本願において用いられた空間的な用語を示している、円筒座標系の斜視図である。 本願において用いられた空間的な用語を示している、図１Ａの円筒座標系における物体の斜視図である。 本発明によるトランスミッション１００の概略図である。 本発明の半径方向に拡張する切換え可能な一方向クラッチの断面図である。 ねじれ隔離モードにおける、図３に示されたクラッチの詳細である。 ロッキングモードにおける、図３に示されたクラッチの詳細である。 図４Ｂのものとは反対方向で、ロッキングモードで図３に示されたクラッチの詳細図である。 本発明の半径方向に収縮する切換え可能な一方向クラッチの断面図である。 本発明の流体継手ブレーキの部分的な断面図である。 概して図６に示された線７−７に沿った断面図である。 本発明の流体継手ブレーキのための、摩擦係数対滑り速度を示すグラフである。 本発明の一方向クラッチと本発明の流体継手ブレーキとを備えた、図２に示されたトランスミッション部分的な断面図である。 図９Ａに示された領域９Ｂの断面図である。

符号の説明

１００ トランスミッション、 １１２，１１４ デュアル遊星歯車ギアセット、 １１６ 入力軸、 １１８ 出力部、 １１９ ディファレンシャル、 １２０ エンジン、 １２２，１２４ ブレーキ、 １２６，１２８，１３０，１３２ 遊星歯車ギアセット、 １３４，１３６ スイッチ、 １３８ キャリヤ、 １４０，１４４，１５０，１５２ 位置、 １４２，１４８ 太陽歯車、 １５４，１５６ スイッチ、 ３００Ａ クラッチ、 ３０２ 内側リング、 ３０４ 外側リング、 ３０６ 周方向開口、 ３０８ ローラ、 ３１０ 回転軸線、 ３１２ 長手方向軸線、 ３１６ 外周面、 ３１８ 内周面、 ３２０，３２２ 斜面、 ３２６ 軸方向距離、 ４００ ブレーキ、 ４０２ 流体継手、 ４０４ 摩擦材料、 ４０６ ケース、 ４０８ 摩擦材料、 ４１０ ハウジング、 ４１２，４１４ ブレード、 ４１６ スリーブ、 ４１８ 斜面リング、 ４２０ リム、 ４２４ クランプリング、 ４２６ 部分、 ４３０ 電気モータ

Claims (9)

1. 車両のためのトランスミッションにおいて、
   入力軸（１１６）が設けられており、
   第１及び第２の遊星歯車ギアセット（１２６，１２８）と、該第１の遊星歯車ギアセット（１２６）を前記入力軸（１１６）に対して接続及び切断する第１のスイッチ（１５４）とを有する、奇数ギアのための第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）が設けられており、
   第３及び第４の遊星歯車ギアセット（１３０，１３２）と、該第３の遊星歯車ギアセット（１３０）を前記入力軸（１１６）に対して接続及び切断する第２のスイッチ（１５６）とを有する、偶数ギア及びリバースギアのための第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）が設けられており、
   第３及び第４のスイッチ（１３４，１３６）が設けられており、
   第１及び第２のブレーキ（１２２，１２４）が設けられており、
   前記第１及び第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２，１１４）が、互いから独立して、前記トランスミッションのための前記入力軸（１１６）から前記トランスミッションのための出力部（１１８）へトルクを伝達するように配置されており、
   前記第３のスイッチ（１３４）は、第１の位置（１４４）において、前記第２の遊星歯車ギアセット（１２８）の太陽歯車（１４２）を前記第１のブレーキ（１２２）に接続し、第２の位置（１４０）において、前記第２の遊星歯車ギアセット（１２８）のキャリア（１３８）を前記第１のブレーキ（１２２）に接続するよう配置されており、
   前記第４のスイッチ（１３６）は、第３の位置（１５２）において、前記第４の遊星歯車ギアセット（１３２）の太陽歯車（１４８）を前記第２のブレーキ（１２４）に接続し、第４の位置（１５０）において、前記第４の遊星歯車ギアセット（１３２）のキャリア（１４６）を前記第２のブレーキ（１２４）に接続するよう配置されていることを特徴とする、車両のためのトランスミッション。
2. 前記トランスミッションのためのギアにおいて、前記第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）又は前記第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）の一方が、前記トルクを前記出力部（１１８）へ伝達するように配置されており、前記第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）又は前記第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）の他方が噛み合わされないように配置されている、請求項１記載のトランスミッション。
3. 前記第１のブレーキ（１２２）と前記第２のブレーキ（１２４）とは、前記第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）及び前記第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）の個々の部分をそれぞれ噛み合わせるよう配置されている、請求項１記載のトランスミッション。
4. 前記第２の遊星歯車ギアセット（１２８）及び前記第４の遊星歯車ギアセット（１３２）は、それぞれ前記第１のブレーキ（１２２）及び第２のブレーキ（１２４）に接続されている、請求項３記載のトランスミッション。
5. 前記第１のスイッチ（１５４）及び前記第２のスイッチ（１５６）がさらにそれぞれ少なくとも１つの第１のクラッチと少なくとも１つの第２のクラッチとを含む、請求項１記載のトランスミッション。
6. 前記第１のスイッチ（１５４）のための第１の位置（１６０）及び第２の位置（１６４）において、前記第１の遊星歯車ギアセット（１２６）のための太陽歯車（１５８）及びリング（１６２）がそれぞれ、前記入力軸（１１６）に接続されるように配置されており、前記第２のスイッチ（１５６）のための第１の位置（１７０）及び第２の位置（１７２）において、前記第３の遊星歯車ギアセット（１３０）のための太陽歯車（１６６）及びリング（１６８）がそれぞれ、前記入力軸（１１６）に接続されるように配置されている、請求項１記載のトランスミッション。
7. 前記第１及び第２のスイッチ（１５４，１５６）にそれぞれ接続された、少なくとも１つの第１の一方向クラッチ及び少なくとも１つの第２の一方向クラッチを備える、請求項６記載のトランスミッション。
8. 車両のためのトランスミッションにおいて、
   入力軸（１１６）が設けられており、
   前記入力軸（１１６）から切断可能で第１のキャリア（１７４）を有する、奇数ギアのための第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）が設けられており、
   前記入力軸（１１６）から切断可能で第２のキャリア（１７６）を有する、偶数ギア及びリバースギアのための第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）が設けられており、
   前記第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）及び前記第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）がそれぞれ別個に前記トランスミッションのための１つの出力部（１１８）に接続されており、
   前記第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）は、第１及び第２の太陽歯車（１４２，１５８）を有しており、
   前記第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）は、第３及び第４の太陽歯車（１４８，１６６）を有しており、
   前記第１及び第２のキャリア（１７４，１７６）は、前記出力部（１１８）に直接接続されていることを特徴とする、車両のためのトランスミッション。
9. 車両のためのトランスミッションにおいて、
   該トランスミッションのための１つの出力部（１１８）に接続された、別個の第１のトルク経路及び第２のトルク経路が設けられており、
   前記第１のトルク経路及び前記第２のトルク経路に接続された、第１のブレーキ（１２２）及び第２のブレーキ（１２４）が設けられており、該第１のブレーキ（１２２）及び第２のブレーキ（１２４）が、前記トランスミッションのための入力軸（１１６）からのトルクを前記第１のトルク経路と前記第２のトルク経路との間で切り替えるように配置されており、
   前記第１のトルク経路に配置された、奇数ギアのための第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）及び第２のトルク経路に配置された、偶数ギア及びリバースギアのための第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）が設けられており、
   前記第１のブレーキ（１２２）は、前記第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）の異なる２つの構成部材に接続可能及び切断可能であり、
   前記第１のブレーキ（１２２）は、前記第１のデュアル遊星歯車ギアセット（１１２）の前記異なる２つの構成部材をトランスミッションのケーシングに結合するためのものであり、
   前記第２のブレーキ（１２４）は、前記第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）の異なる２つの構成部材に接続可能及び切断可能であり、
   前記第２のブレーキ（１２４）は、前記第２のデュアル遊星歯車ギアセット（１１４）の前記異なる２つの構成部材をトランスミッションのケーシングに結合するためのものであることを特徴とする、車両のためのトランスミッション。

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