JP5300873B2 - 多段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念に従う、遊星構造の多段変速機、特には自動車用自動変速機、に関するものである。

自動変速機、特に自動車用のものは、従来技術による遊星歯車セットを有しており、それは、例えばクラッチおよびブレーキなどの摩擦エレメントないしシフトエレメントによって切り替えられ、そして通常、スリップ作用にさらされ選択的にロックアップクラッチが設けられる発進エレメント、例えば流体トルクコンバーターまたは流体クラッチなど、と結合されている。

この種の変速機は、例えばＥＰ０４３４５２５Ａ１から明らかである。それは、本質的に、互いに平行に配置された駆動軸及び出力軸と、出力軸と同軸に配置されたダブル遊星歯車セットと、３つのクラッチ及び２つのブレーキという形態の５つのシフトエレメントと、を備えている。それらシフトエレメントの選択的な各対の係合が、駆動軸と出力軸との間の様々なギヤ比を規定する。この場合、変速機は、一つの前置ギヤセットと二つの出力経路とを有していて、５つのシフトエレメントの選択的な対の係合によって、前進６速段が得られる。

第１の出力経路では、前置ギヤセットからダブル遊星歯車セットの２つのエレメントまでのトルクの伝達のために、２つのクラッチが必要である。それらは、動力伝達方向について、本質的に、前置ギヤセットの後方のダブル遊星歯車セットの方向に配置されている。第２の出力経路では、更に一つのクラッチが提供される。それは、ダブル遊星歯車セットの更に一つのエレメントと、解除可能に結合される。当該クラッチは、内側ディスクキャリヤーが出力部を形成するように、配置される。

更に、本件出願人によるＤＥ１９９４９５０７Ａ１から、多段変速機が知られている。それは、駆動軸に２つの切換不可能な前置ギヤセットが設けられており、出力側で２つの回転数を発生させ、駆動軸の回転数に加えて、選択的に、出力軸に作用する切換可能なダブル遊星歯車セットにおいて、利用されるシフトエレメントの選択的な締結によって、以下のように切換可能である。すなわち、あるギヤ段からそれに隣接する高いまたは低いギヤ段への切換のために、両方のまさに作動中のシフトエレメントの内、ただ一つのみのシフトエレメントが投入ないし遮断されなければならないというように、切換可能である。

ＤＥ１９９１２４８０Ａ１から、前進６速段と後進段とを切り換えるための、３つのシングルキャリヤー遊星歯車セットと、３つのブレーキと、２つのクラッチと、駆動軸と、出力軸と、を備えた自動的に切換可能な自動車変速機が知られている。この自動切換可能な自動車変速機は、以下のように形成されている。すなわち、駆動軸が直接に第２遊星歯車セットの太陽歯車に結合されており、且つ、駆動軸が第１クラッチを介して第１遊星歯車セットの太陽歯車に結合可能であり、及び／または、第２クラッチを介して第１遊星歯車セットのキャリヤーと結合可能である。追加的に、あるいは選択的に、第１遊星歯車セットの太陽歯車が第１ブレーキを介して変速機のハウジングと結合可能であり、及び／または、第１遊星歯車セットのキャリヤーが第２ブレーキを介して当該ハウジングと結合可能であり、及び／または、第３遊星歯車セットの太陽歯車が第３ブレーキを介して当該ハウジングと結合可能である。

更に、ＤＥ１０２１３８２０Ａ１から、第１ギヤ比の第１入力路（Eingangspfad）Ｔ１と、当該第１入力路Ｔ１よりも大きなギヤ比を有する入力路Ｔ２と、回転数チャート（Drehzahldiagramm）のエレメント順で第１エレメント、第２エレメント、第３エレメント、第４エレメントである４つのエレメントを有する遊星歯車セットと、入力路Ｔ２の回転を第１エレメントＳ３に伝達するクラッチＣ−２と、入力路Ｔ２の回転を第４エレメントＳ２に伝達するクラッチＣ−１と、入力路Ｔ１の回転を第１エレメントＳ３に伝達するクラッチＣ−４と、入力路Ｔ１の回転を第２エレメントＣ３に伝達するクラッチＣ−３と、第４エレメントの係合をもたらすブレーキＢ−１と、第２エレメントの係合をもたらすブレーキＢ−２と、第３エレメントＲ３と結合される出力エレメントと、を備えた多段自動変速機が知られている。

本件出願人によるＤＥ１０１１５９８３Ａ１には、前置ギヤセットに結合された駆動軸と、後置ギヤセットに結合された出力軸と、最大７つのシフトエレメントと、を備えた多段変速機が開示されている。当該シフトエレメントの選択的な結合によって、少なくとも前進７速段が、レンジ切換無しで、切換可能である。前置ギヤセットは、一つの前置遊星歯車セットから形成されるか、あるいは、第１前置遊星歯車セットと結合された最大で２つの切換不可能な前置遊星歯車セットから形成される。後置ギヤセットは、２つの切換可能な後置遊星歯車セットを有する２キャリヤー４軸変速機として形成されており、４つの自由軸を有している。２キャリヤー４軸変速機の第１自由軸は、第１シフトエレメントと結合されている。第２自由軸は、第２シフトエレメント及び第３シフトエレメントと結合されている。第３自由軸は、第４シフトエレメント及び第５シフトエレメントと結合されている。第４自由軸は、出力軸と結合されている。全体で６つのシフトエレメントを有する多段変速機のために、当該発明においては、後置ギヤセットの第３自由軸または第１自由軸を追加的に第６シフトエレメントに結合することが提案される。全体で７つのシフトエレメントを有する多段変速機のために、当該発明においては、第３自由軸を追加的に第６シフトエレメント（Ｄ’）に結合することが提案され、第１自由軸を追加的に第７シフトエレメントに結合することが提案される。

更に、本件出願人によるＤＥ１０１１５９８７Ａ１には、少なくとも７速段を有する多段変速機が記載されている。この変速機は、駆動軸及び出力軸のほかに、切換不可能な前置ギヤセットと、切換可能な後置ギヤセットと、からなっており、２キャリヤー４軸変速機の形態である。前置ギヤセットは、第１遊星歯車セットからなる。それは、駆動軸の入力回転数のほかに、第２の回転数を提供する。それらは、選択的に、後置ギヤセットにおいて切り換えられ得る。後置ギヤセットは、２つの切換可能な遊星歯車セットからなる。それは、６つのシフトエレメントによって、少なくとも７速段を切り換えることができる。その場合、２つの出力経路が形成される。各々の切換過程の際に、有利なことに、レンジ切換が常に回避される。

更に、９速の多段変速機が、ＤＥ２９３６９６９から知られている。それは、８つのシフトエレメントと、４つのギヤセットと、を有している。この場合、あるギヤセットが前置ギヤとして作用し、メインギヤは、シンプソンセットと、反転ギヤとして作用する別のギヤセットと、を有している。

更なる多段変速機が、例えば、本件出願人によるＤＥ１０２００４０４０５９７Ａ１、ＤＥ１０２００５０１０２１０Ａ１、及び、ＤＥ１０２００６００６６３７Ａ１から知られている。ＤＥ１０２００６００６６３６Ａ１は、４組の遊星歯車セットと、それぞれのブレーキ及びクラッチと、を備えた、前進９段及び後進１段の遊星構造の変速機を示している。

一般の自動切換可能な遊星構造の自動車変速機が、従来技術について、すでに幾つか説明されたが、永続的な発展及び改良の対象となっている。すなわち、このような変速機は、コストにおいても有利で、とりわけ少ない数のシフトエレメントを必要とするべきであり、連続の切換における二重切換が回避されるべきである。これにより、所定のギヤレンジ内での切換においては、それぞれ一つのシフトエレメントだけが変更される。

本発明の課題は、コスト及び構造サイズ、特には構造長さ、並びに重量が最適化され、スリップ損失（Schleppverluste）及び噛み合い損失（Verzahnungsverluste）に関する効率が改善され、少なくとも９速の前進段と少なくとも一つの十分なギヤ比の後進段とを備えた、冒頭で述べた方式の多段変速機を提供することである。更に、本発明による多段変速機では、シフトエレメントに、より小さい支持トルクが作用するべきである。更に、本発明による変速機は、特にはフロントトランスバース構造（Front-Quer-Anordnung）に適合可能であるべきである。

この本課題は、本発明に従って、特許請求の範囲の請求項１の特徴によって解決される。更なる利点や有利な実施の形態が、下位請求項から明らかになる。

それによると、ハウジング内に配置された駆動軸と出力軸とを有する、本発明による遊星構造の多段変速機が提案される。更に、以下において第１遊星歯車セット、第２遊星歯車セット、第３遊星歯車セット及び第４遊星歯車セットと称される少なくとも４つの遊星歯車セットと、以下において駆動軸、出力軸、第３軸、第４軸、第５軸、第６軸、第７軸及び第８軸と称される少なくとも８つの回転可能軸と、ブレーキ及びクラッチを有する少なくとも６つのシフトエレメントと、が設けられている。当該シフトエレメントの選択的な係合が、駆動軸と出力軸との間で、様々なギヤ比をもたらす。これにより、好適には、前進９速段と後進段とが実現可能である。

本発明によれば、好ましくはマイナス遊星歯車セットとして形成される第１及び第２遊星歯車セットが、シフト可能な前置ギヤセットを形成し、第３及び第４遊星歯車セットが、メインギヤセットを形成する。

また、本発明によれば、多段変速機において、第１及び第２遊星歯車セットのリブ（キャリヤ）が、第４軸を介して互いに結合されており、第４軸は、メインギヤセットの一つのエレメントに結合されており、第１遊星歯車セットの内歯歯車は、第８軸を介して、第２遊星歯車セットの太陽歯車に結合されており、第８軸は、第１クラッチを介して、駆動軸に解除可能に結合可能であり、第１遊星歯車セットの太陽歯車は、第３軸によって、第１ブレーキを介して、変速機のハウジングに結合可能であり、第２クラッチを介して、駆動軸に解除可能に結合可能であり、第２遊星歯車セットの内歯歯車は、第５軸によって、第２ブレーキを介して、変速機のハウジングに結合可能である。

また、本発明によれば、第７軸は、メインギヤセットの少なくとも一つのエレメントと常時結合されており、第３ブレーキを介して変速機のハウジングに結合可能であり、第６軸は、メインギヤセットの少なくとも一つの別のエレメントと常時結合されており、第３クラッチを介して駆動軸に解除可能に結合可能であり、出力軸は、メインギヤセットの少なくとも一つの更に別のエレメントと常時結合されている。

本発明の第１の実施の形態によれば、第４軸は、第３遊星歯車セットの内歯歯車と結合されており、第６軸は、第４遊星歯車セットの内歯歯車及び第３遊星歯車セットのリブと常時結合されており、第３クラッチを介して駆動軸に解除可能に結合可能である。更に、第７軸は、第３及び第４遊星歯車セットの太陽歯車と常時結合されており、第３ブレーキを介して変速機のハウジングに結合可能である。出力は、第４遊星歯車セットのリブに常時結合された出力軸を介して行われる。

本発明の有利な実施の形態によれば、メインギヤセットは、シンプソン型ギヤセットとして、共通の幅広の太陽歯車と、二つのリブと、二つの内歯歯車と、で形成されている。

本発明の更なる実施の形態によれば、第４軸は、第３遊星歯車セットの太陽歯車と常時結合されており、第６軸は、第４遊星歯車セットの内歯歯車及び第３遊星歯車セットのリブと常時結合されており、第３クラッチを介して駆動軸に解除可能に結合可能であり、第７軸は、第４遊星歯車セットの太陽歯車と常時結合されており、第３ブレーキを介して変速機のハウジングに結合可能である。更に、出力軸は、第３遊星歯車セットの内歯歯車及び第４遊星歯車セットのリブに常時結合されている。

本発明の第３の実施の形態によれば、第３及び第４遊星歯車セットは、共通のリブと共通の内歯歯車とを有するラビニオ型ギヤセットとして組み合わされている。

この場合、第４軸は、ラビニオ型ギヤセットの第１太陽歯車と結合されており、第６軸は、ラビニオ型ギヤセットの共通の内歯歯車と常時結合されており、第３クラッチを介して駆動軸に解除可能に結合可能であり、第７軸は、ラビニオ型ギヤセットの第２太陽歯車と常時結合されており、第３ブレーキを介して変速機のハウジングに結合可能である。この実施の形態では、出力は、ラビニオ型ギヤセットのリブを介して行われる。

第３及び第４遊星歯車セットがラビニオ型ギヤセットとなっている当該実施の形態において、代替的に、以下のようであってもよい。すなわち、第４軸は、ラビニオ型ギヤセットの一つの太陽歯車と結合されており、第６軸は、ラビニオ型ギヤセットの共通のリブと結合されており、第３クラッチを介して駆動軸に解除可能に結合可能である。更に、第７軸は、ラビニオ型ギヤセットの一つの太陽歯車と結合されており、第３ブレーキを介して変速機のハウジングに結合可能であり、出力は、ラビニオ型ギヤセットの共通の内歯歯車を介して行われる。

本発明による多段変速機の実施の形態によって、特に乗用車にとって好適な複数のギヤ比が生成される。また、多段変速機の顕著に大きな全体の（ギヤ比の）広がりが生成される。これにより、走行快適性の改善と顕著な燃焼量低減とがもたらされる。

更に、本発明による多段変速機では、少ない数のシフトエレメントによって、コストが顕著に低減される。有利には、本発明による多段変速機において、流体圧式コンバータ、外部発進クラッチ、または、他の好適な外部発進エレメントによって発進を実施すること、が可能である。もっとも、変速機内に一体化された発進要素で発進プロセスを可能にすることも、考慮可能である。好適には、一つのシフトエレメントが、第１速段と後進段とで作動される。

更に、本発明による多段変速機において、スリップ損失（Schleppverluste）及び噛み合い損失（Verzahnungsverluste）に関する主たる走行ギヤ段での良好な効率がもたらされる。

更に、多段変速機のシフトエレメント及び遊星歯車セットに、小さいトルクが作用する。これにより、多段変速機における摩耗が有利に低減される。更に、当該小さいトルクによって、対応する小さいサイズが可能とされる。これにより、必要な構造空間や対応するコストが低減される。更に、軸、シフトエレメント及び遊星歯車セットにおいて、小さい回転数が存在する。

更に、本発明による変速機は、動力伝達方向にも空間的にも様々なドライブトレイン形態への適合が可能である、というように設計される。

本発明による多段変速機の好適な一実施の形態の概略図である。 本発明による多段変速機の好適な別の実施の形態の概略図である。 本発明による多段変速機の好適な第３の実施の形態の概略図である。 図１乃至図３による多段変速機のための例示的なシフト表である。 本発明による多段変速機の好適な第４の実施の形態の概略図である。 本発明による多段変速機の好適な第５の実施の形態の概略図である。 本発明による多段変速機の好適な第６の実施の形態の概略図である。 図５乃至図７による多段変速機のための例示的なシフト表である。

以下、本発明が、図面に基づいて例示的に詳しく説明される。

図１には、変速機のハウジングＧ内に配置された駆動軸１と出力軸２とを有する、本発明に従う多段変速機が示されている。４つの遊星歯車セットＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が設けられている。好ましくはマイナス遊星歯車セットとして形成される第１及び第２遊星歯車セットＰ１、Ｐ２が、シフト可能な前置ギヤセットを形成し、第３及び第４遊星歯車セットＰ３、Ｐ４が、メインギヤセットを形成している。

図１から明らかなように、６つのシフトエレメント、すなわち、３つのブレーキ０３、０５、０７と３つのクラッチ１３、１６、１８と、が設けられている。シフトエレメントの空間的配置は、任意であり得る。サイズと外側設計とによってのみ制限される。

これらのシフトエレメントにより、前進９速段と後進段という選択的切換が実現可能である。本発明による多段変速機は、全体で８つの回転可能軸、すなわち、軸１、２、３、４、５、６、７、８を有している。

本発明に従って、図１の多段変速機において、第１及び第２遊星歯車セットＰ１、Ｐ２のリブ（キャリヤ）が、第４軸４を介して互いに結合されており、第４軸４は、メインギヤセットの第３遊星歯車セットＰ３の内歯歯車に結合されており、第１遊星歯車セットＰ１の内歯歯車は、第８軸８を介して、第２遊星歯車セットＰ２の太陽歯車に結合されており、第８軸８は、第１クラッチ１８を介して、駆動軸１に解除可能に結合可能である。

さらに、第１遊星歯車セットＰ１の太陽歯車は、第３軸３によって、第１ブレーキ０３を介して、変速機のハウジングＧに結合可能であり、第２クラッチ１３を介して、駆動軸１に解除可能に結合可能であり、第２遊星歯車セットＰ２の内歯歯車は、第５軸５によって、第２ブレーキ０５を介して、変速機のハウジングＧに結合可能である。好ましくは、第２クラッチ１３及び第１ブレーキ０３は、共通のディスクキャリヤを有している。

図１から明らかなように、軸６は、第４遊星歯車セットＰ４の内歯歯車及び第３遊星歯車セットＰ３のリブと常時結合されており、クラッチ１６を介して駆動軸１に解除可能に結合可能であり、軸７は、第３及び第４遊星歯車セットＰ３、Ｐ４の太陽歯車と常時結合されており、ブレーキ０７を介して変速機のハウジングＧに結合可能であり、出力は、第４遊星歯車セットＰ４のリブに常時結合された出力軸２を介して行われる。

図示された例では、第３及び第４遊星歯車セットＰ３、Ｐ４を有するメインギヤセットが、シンプソン型ギヤセットとして、共通の幅広の太陽歯車と、二つのリブと、二つの内歯歯車と、で形成されており、軸７が、前記共通の太陽歯車と結合されている。シンプソン型ギヤセットとして形成される代わりに、第３及び第４遊星歯車セットＰ３、Ｐ４は、分離したギヤセットとして形成されてもよい。

さらに、クラッチ１６は、軸方向に見て、動力伝達方向でメインギヤセットの前方に配置されており、クラッチ１６、第４遊星歯車セットＰ４、第３遊星歯車セットＰ３、第２遊星歯車セットＰ２、第１遊星歯車セットＰ１、という順序になっている。

特にフロントトランスバース構造（Front-Quer-Anordnung）に適した図示された実施の形態、及び、以下の例において、前置ギヤセットを形成している遊星歯車セットＰ１、Ｐ２が、径方向に見て、互いに上下に配置されている。これにより、４つの遊星歯車セットの全体が、有利な態様では、空間的に、軸方向に見て、３つの歯車セット面上に制限される。このような配置は、特に、遊星歯車セットＰ１、Ｐ２の静止時ギヤ比（Standuebersetzung）が十分に小さい時に、可能とされ得る。別の実施の形態では、前置ギヤセットを形成している遊星歯車セットＰ１、Ｐ２が軸方向に見て互いに隣接して配置される、ということも可能である。

更に、図１及び他の図面に示されるように、クラッチ１８及び／またはブレーキ０７は、噛み合い式のシフトエレメントとして、ないしは、ドグ式のシフトエレメントとして、形成され得る。このことは、スリップトルクの低減をもたらす。噛み合い式のシフトエレメントの利用は、これらシフトエレメントがシフトアップ時にのみ解除される場合に、可能である。これは、図４を参照して後述される。その他のシフトエレメントは、好適には、摩擦式シフトエレメントとして形成される。好適には、クラッチ１８は、軸方向に見て、メインギヤセットと前置ギヤセットとの間に配置されている。

図２に示された実施の形態は、駆動軸１を軸６と解除可能に結合するクラッチ１６が、軸方向に見て、第３及び第２遊星歯車セットＰ３、Ｐ２の間、ないし、メインギヤセットと前置ギヤセットとの間、に配置されているという点で、図１の実施の形態と異なっている。このことは、有利な態様では、知覚可能なノイズが低減ないし回避されるという効果をもたらす。

図３の実施の形態は、駆動軸と出力軸とが同軸の標準的構造形態での本発明の実現を示している。図２の実施の形態との相違点は、メインギヤセットの遊星歯車セットＰ３、Ｐ４が逆順に配置されていて、軸方向に見て、第３遊星歯車セットＰ３、第４遊星歯車セットＰ４、第２遊星歯車セットＰ２、第１遊星歯車セットＰ１の順序となっていることである。この場合も、クラッチ１６は、軸方向に見て、好適には、メインギヤセットと前置ギヤセットとの間に配置されている。

図４は、図１乃至図３による多段変速機の例示的なシフト表である。ここでは、クラッチ１８及びブレーキ０７がドグ式シフトエレメント（ドグ式クラッチないしドグ式ブレーキ）として形成されていると仮定される。どのギヤ段でも（第４速の例外を伴う）、３つのシフトエレメントが締結される。このシフト表から、個々のギヤ段のそれぞれのギヤ比ｉと、それにより決定されるギヤ間ステップφとが、例示的に読み取れる。

第１乃至第４遊星歯車セットＰ１〜Ｐ４の静止時ギヤ比（Standuebersetzung）の典型的な値は、それぞれ、−１．８０、−１．５０、−２．８０、−２．８０である。図４から、シーケンシャルシフト法の場合、隣り合う２つのギヤ段が２つのシフトエレメントを共通に使用することにより、二重シフト乃至グループシフト（レンジシフト）が避けられる、ということがわかる。さらに、小さいギヤ間ステップの場合の大きい（ギヤ比の）広がりが達成されることが明らかである。

更に、有利な態様では、主要な走行段において、摩擦式シフトエレメントがほとんど開放しない。例えば、第８段と第９段でのみ、一つの摩擦式シフトエレメントが開放し、第５段と第６段と第７段では、２つの摩擦式シフトエレメントが必要とされない。これにより、開放状態の摩擦式シフトエレメントの摩擦面間の小さい距離と、そこに含まれる油ないし空気と油との混合物と、に起因するスリップトルクが低減される。

前進第１段は、クラッチ１８、ブレーキ０５及びブレーキ０７の締結（係合）によって生じ、前進第２段は、ブレーキ０３、ブレーキ０７及びクラッチ１８の締結によって生じ、前進第３段は、ブレーキ０７、クラッチ１３及びクラッチ１８の締結によって生じ、前進第４段は、ブレーキ０７及びクラッチ１６の締結によって生じる。前進第４段は、すなわち、メインギヤセットのみによって生じる。本発明に従って、前進第４段では、追加的に、前置ギヤセットのシフトエレメント０３、０５、１３、１８のいずれか一つも締結され得る。それは、このとき、無負荷状態に維持される。

図示された例では、前置ギヤセットのシフトエレメントを代表（代理）して、クラッチ１８が、第４段のために選択的に切り換えるべきシフトエレメントとして選択されている。例えば第４段において、ブレーキ０７及びクラッチ１６に加えてブレーキ０３が締結される場合には、第８段から第４段へのシフトダウンが、一つのシフトエレメントの解除と別の一つのシフトエレメントの接続とによって可能となってしまう。同じ事が、ブレーキ０７及びクラッチ１６に加えてブレーキ０５が締結される場合には、第９段から第４段へのシフトダウンに当てはまってしまう。

また、前進第５段は、好ましくはダイレクトギヤ段として形成され、クラッチ１３、クラッチ１６及びクラッチ１８の締結によって生じ、前進第６段は、ブレーキ０３、クラッチ１６及びクラッチ１８の締結によって生じ、前進第７段は、ブレーキ０５、クラッチ１６及びクラッチ１８の締結によって生じ、前進第８段は、ブレーキ０３、ブレーキ０５及びクラッチ１６の締結によって生じ、前進第９段は、ブレーキ０５、クラッチ１３及びクラッチ１６の締結によって生じる。シフト表から明らかなように、後進段は、ブレーキ０５、ブレーキ０７及びクラッチ１３の締結によって生じる。

前進第１段と後進段とでブレーキ０５及びブレーキ０７が締結されることにより、これらのシフトエレメント（摩擦式シフトエレメントとして形成される）は、発進エレメントとして利用され得る。

図５の実施の形態の場合、遊星歯車セットＰ１、Ｐ２を有するメインギヤセットが、図１乃至図３の前置ギヤセットに対応して、形成されている。この場合、メインギヤセットと前置ギヤセットとの間のクラッチ、及び、メインギヤセットの要素のクラッチ、が異なっている。遊星歯車セットは、軸方向に見て、第４遊星歯車セットＰ４、第３遊星歯車セットＰ３、第２遊星歯車セットＰ２、第１遊星歯車セットＰ１の順序で配置されている。

図５に関して、第１及び第２遊星歯車セットＰ１、Ｐ２のリブ（キャリヤ）が、第４軸４を介して互いに結合されており、第４軸４は、メインギヤセットの第３遊星歯車セットＰ３の太陽歯車に結合されており、第１遊星歯車セットＰ１の内歯歯車は、第８軸８を介して、第２遊星歯車セットＰ２の太陽歯車に結合されており、第８軸８は、第１クラッチ１８を介して、駆動軸１に解除可能に結合可能である。

さらに、第１遊星歯車セットＰ１の太陽歯車は、第３軸３によって、第１ブレーキ０３を介して、変速機のハウジングＧに結合可能であり、第２クラッチ１３を介して、駆動軸１に解除可能に結合可能であり、第２遊星歯車セットＰ２の内歯歯車は、第５軸５によって、第２ブレーキ０５を介して、変速機のハウジングＧに結合可能である。好ましくは、第２クラッチ１３及び第１ブレーキ０３は、共通の内側ディスクキャリヤを有している。

さらに、第６軸６は、第３遊星歯車セットＰ３のリブ及び第４遊星歯車セットＰ４の内歯歯車と常時結合されており、クラッチ１６を介して駆動軸１に解除可能に結合可能であり、第７軸７は、第４遊星歯車セットＰ４の太陽歯車と常時結合されており、ブレーキ０７を介して変速機のハウジングＧに結合可能である。図示された例では、出力軸２は、第３遊星歯車セットＰ３の内歯歯車及び第４遊星歯車セットＰ４のリブに常時結合されている。図示された例では、クラッチ１６は、軸方向に見て、メインギヤセットの第３及び第４遊星歯車セットＰ３、Ｐ４の間に配置されている。

図６及び図７の実施の形態では、第３及び第４遊星歯車セットは、共通のリブと共通の内歯歯車とを有するラビニオ型ギヤセット９として組み合わされている。

図６の実施の形態の場合、第１及び第２遊星歯車セットＰ１、Ｐ２のリブ（キャリヤ）が、第４軸４を介して互いに結合されており、第４軸４は、ラビニオ型ギヤセット９の第１太陽歯車と結合されており、第１遊星歯車セットＰ１の内歯歯車は、第８軸８を介して、第２遊星歯車セットＰ２の太陽歯車に結合されており、第８軸８は、第１クラッチ１８を介して、駆動軸１に解除可能に結合可能である。

さらに、第１遊星歯車セットＰ１の太陽歯車は、第３軸３によって、第１ブレーキ０３を介して、変速機のハウジングＧに結合可能であり、第２クラッチ１３を介して、駆動軸１に解除可能に結合可能であり、第２遊星歯車セットＰ２の内歯歯車は、第５軸５によって、第２ブレーキ０５を介して、変速機のハウジングＧに結合可能である。好ましくは、第２クラッチ１３及び第１ブレーキ０３は、共通の内側ディスクキャリヤを有している。

さらに、第６軸６は、ラビニオ型ギヤセット９の共通の内歯歯車と常時結合されており、クラッチ１６を介して駆動軸１に解除可能に結合可能であり、軸７は、ラビニオ型ギヤセット９の第２太陽歯車と常時結合されており、ブレーキ０７を介して変速機のハウジングＧに結合可能であり、出力は、ラビニオ型ギヤセット９のリブを介して行われる。さらに、ブレーキ０７は、軸方向に見て、前置ギヤセットとラビニオ型ギヤセット９との間に配置されている。図示の例では、クラッチ１８とブレーキ０７とが、軸方向に見て、メインギヤセットと前置ギヤセットとの間に配置されている。

図７に示された実施の形態は、図６に示された実施の形態とは、以下の点で異なって異なっている。すなわち、第４軸４は、ラビニオ型ギヤセット９の第２太陽歯車と結合されており、第６軸６は、ラビニオ型ギヤセット９の共通のリブと結合されており、クラッチ１６を介して駆動軸１に解除可能に結合可能である。さらに、第７軸７は、ラビニオ型ギヤセット９の第１太陽歯車と結合されており、ブレーキ０７を介して変速機のハウジングＧに結合可能であり、出力は、ラビニオ型ギヤセット９の共通の内歯歯車を介して行われる。

図８は、図５乃至図７による多段変速機の例示的なシフト表である。ここでは、クラッチ１８及びブレーキ０７がドグ式シフトエレメント（ドグ式クラッチないしドグ式ブレーキ）として形成されていると仮定される。このシフト表は、図４のシフト表とは以下の点で異なっている。すなわち、ギヤ比とギヤ間ステップとの計算が、図５の場合には、第１乃至第４遊星歯車セットＰ１〜Ｐ４の静止時ギヤ比（Standuebersetzung）がそれぞれ−１．８０、−１．５０、−１．７０、−２．５４であることに基づいており、図６の場合には、第１乃至第４遊星歯車セットＰ１〜Ｐ４の静止時ギヤ比がそれぞれ−１．８０、−１．５０、＋２．７０、−２．５４であることに基づいており、図７の場合には、第１乃至第４遊星歯車セットＰ１〜Ｐ４の静止時ギヤ比がそれぞれ−１．８０、−１．５０、−１．７０、＋３．５４であることに基づいている。

本発明によれば、また、同一のギヤ構造によって、シフトロジック毎に異なるギヤステップをもたらすことができる。これにより、特注設計ないし車両固有の変形が可能である。

さらに、多段変速機の各々の好適な位置に、例えば軸とハウジングとの間に、または、場合によって２本の軸を結合するために、追加のフリーホイールを設けることが可能である。

本発明によれば、アクスルディファレンシャル及び／またはセンターディファレンシャルが、駆動側または出力側に配置され得る。

有利な実施の形態では、駆動軸１は、クラッチエレメントによって、必要に応じて駆動エンジンから分離され得る。この場合、クラッチエレメントとしては、油圧式トルクコンバータ、油圧式クラッチ、乾式発進クラッチ、湿式発進クラッチ、磁性粉クラッチ、または、遠心力クラッチが、利用可能である。また、そのような発進エレメントは、変速機の動力伝達方向の後方に配置可能である。この場合、駆動軸１は、エンジンのクランクシャフトに常時結合される。

さらに、本発明の多段変速機は、エンジンと変速機との間に、ねじれ振動ダンパーを配置可能である。

本発明の別の不図示の実施の形態では、各軸において、好適には駆動軸１または出力軸２において、例えば油圧式リターダや電気式リターダのような、耐摩耗（無摩耗）ブレーキが配置され得る。このことは、特に商用車への応用において、特に重要である。さらに、補助ユニットを駆動するために、各軸において、好適には駆動軸１または出力軸２において、動力取出装置が設けられ得る。

適用される摩擦式シフトエレメントは、負荷切換クラッチまたは負荷切換ブレーキとして形成され得る。特には、ディスククラッチ、バンドブレーキおよび／または円錐クラッチのような、圧着式（kraftschluessige）のクラッチまたはブレーキが利用され得る。

ここに紹介された多段変速機の更なる利点は、どの軸にも、発電機として及び／または補助的な駆動機械として、電動機が取付可能である、ということにある。

当然のことながら、いかなる構造上の形態も、特に遊星歯車セットおよびシフトエレメントのそれ自体ならびに相互のいかなる空間的配置も、技術的に有意である限り、たとえそれら形態が図面や前記説明の中で明確に示されていなくとも、請求項の中に記載されているような変速機の機能に影響を与えずに、提示されている請求項の保護範囲に含まれる。

１ 軸
２ 出力軸
３ 軸
４ 軸
５ 軸
６ 軸
７ 軸
８ 軸
９ ラビニオ型ギヤセット
０３ ブレーキ
０５ ブレーキ
０７ ブレーキ
１３ クラッチ
１６ クラッチ
１８ クラッチ
Ｐ１ 遊星歯車セット
Ｐ２ 遊星歯車セット
Ｐ３ 遊星歯車セット
Ｐ４ 遊星歯車セット
ｉ ギヤ比
φ ギヤ間ステップ
Ｇ ハウジング

Claims (14)

1. 遊星構造の多段変速機、特には自動車用の自動変速機であって、ハウジング（Ｇ）内に配置された駆動軸（１）及び出力軸（２）、４組の遊星歯車セット（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）、ならびに、第１ブレーキ（０３）と第２ブレーキ（０５）と第３ブレーキ（０７）と第１クラッチ（１３）と第２クラッチ（１６）と第３クラッチ（１８）とを有する少なくとも６つのシフトエレメント（０３、０５、０７，１３、１６、１８）、を備えており、それらの選択的係合が駆動軸（１）と出力軸（２）との間に異なるギヤ比を生じ、その結果、前進９段及び後進１段が実現可能であり、
   第１及び第２遊星歯車セット（Ｐ１、Ｐ２）は、前置ギヤセットを形成しており、
   第３及び第４遊星歯車セット（Ｐ３、Ｐ４）は、メインギヤセットを形成しており、
   第１回転可能軸（１）、第２回転可能軸（２）、第３回転可能軸（３）、第４回転可能軸（４）、第５回転可能軸（５）、第６回転可能軸（６）及び第７回転可能軸（７）が設けられており、
   第２遊星歯車セット（Ｐ２）の内歯歯車は、第５軸（５）によって、第２ブレーキ（０５）を介して、変速機のハウジング（Ｇ）に結合可能であり、
   第７軸（７）は、メインギヤセットの少なくとも一つのエレメントと常時結合されており、第３ブレーキ（０７）を介して変速機のハウジング（Ｇ）に結合可能であり、
   第６軸（６）は、メインギヤセットの少なくとも一つの別のエレメントと常時結合されており、第２クラッチ（１６）を介して駆動軸（１）に解除可能に結合可能であり、
   出力軸（２）は、メインギヤセットの少なくとも一つの更に別のエレメントと常時結合されており、
   前置ギヤセットは、シフト可能であり、
   少なくとも一つの第８回転可能軸（８）が、更に設けられており、
   第１及び第２遊星歯車セット（Ｐ１、Ｐ２）のリブは、第４軸（４）を介して互いに結合されており、第４軸（４）は、メインギヤセットの一つのエレメントに結合されており、
   第１遊星歯車セット（Ｐ１）の内歯歯車は、第８軸（８）を介して、第２遊星歯車セット（Ｐ２）の太陽歯車に結合されており、第８軸（８）は、第３クラッチ（１８）を介して、駆動軸（１）に解除可能に結合可能であり、
   第１遊星歯車セット（Ｐ１）の太陽歯車は、第３軸（３）によって、第１ブレーキ（０３）を介して、変速機のハウジング（Ｇ）に結合可能であり、第１クラッチ（１３）を介して、駆動軸（１）に解除可能に結合可能である
   ことを特徴とする多段変速機。
2. 第４軸（４）は、第３遊星歯車セット（Ｐ３）の内歯歯車と結合されており、
   第６軸（６）は、第４遊星歯車セット（Ｐ４）の内歯歯車及び第３遊星歯車セット（Ｐ３）のリブと常時結合されており、第２クラッチ（１６）を介して駆動軸（１）に解除可能に結合可能であり、
   第７軸（７）は、第３及び第４遊星歯車セット（Ｐ３、Ｐ４）の太陽歯車と常時結合されており、ブレーキ（０７）を介して変速機のハウジング（Ｇ）に結合可能であり、
   出力は、第４遊星歯車セット（Ｐ４）のリブに常時結合された出力軸（２）を介して行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の多段変速機。
3. 第３及び第４遊星歯車セット（Ｐ３、Ｐ４）を有するメインギヤセットは、シンプソン型ギヤセットとして、共通の幅広の太陽歯車と、二つのリブと、二つの内歯歯車と、で形成されており、
   第７軸（７）が、前記共通の太陽歯車と結合されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の多段変速機。
4. 第２クラッチ（１６）は、軸方向に見て、動力伝達方向でメインギヤセットの前方に配置されている
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の多段変速機。
5. 第２クラッチ（１６）は、軸方向に見て、メインギヤセットと前置ギヤセットとの間に配置されている
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の多段変速機。
6. 第４軸（４）は、第３遊星歯車セット（Ｐ３）の太陽歯車と結合されており、
   第６軸（６）は、第３遊星歯車セット（Ｐ３）のリブ及び第４遊星歯車セット（Ｐ４）の内歯歯車と常時結合されており、第２クラッチ（１６）を介して駆動軸（１）に解除可能に結合可能であり、
   第７軸（７）は、第４遊星歯車セット（Ｐ４）の太陽歯車と常時結合されており、第３ブレーキ（０７）を介して変速機のハウジング（Ｇ）に結合可能であり、
   出力軸（２）は、第３遊星歯車セット（Ｐ３）の内歯歯車及び第４遊星歯車セット（Ｐ４）のリブに常時結合されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の多段変速機。
7. 第２クラッチ（１６）は、軸方向に見て、メインギヤセットの第３及び第４遊星歯車セット（Ｐ３、Ｐ４）の間に配置されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の多段変速機。
8. 第３及び第４遊星歯車セット（Ｐ３、Ｐ４）は、共通のリブと共通の内歯歯車とを有するラビニオ型ギヤセット（９）として組み合わされており、
   第４軸（４）は、ラビニオ型ギヤセット（９）の第１太陽歯車と結合されており、
   第６軸（６）は、ラビニオ型ギヤセット（９）の共通の内歯歯車と常時結合されており、第２クラッチ（１６）を介して駆動軸（１）に解除可能に結合可能であり、
   第７軸（７）は、ラビニオ型ギヤセット（９）の第２太陽歯車と常時結合されており、第３ブレーキ（０７）を介して変速機のハウジング（Ｇ）に結合可能であり、
   出力は、ラビニオ型ギヤセット（９）のリブを介して行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の多段変速機。
9. 第３及び第４遊星歯車セット（Ｐ３、Ｐ４）は、共通のリブと共通の内歯歯車とを有するラビニオ型ギヤセット（９）として組み合わされており、
   第４軸（４）は、ラビニオ型ギヤセット（９）の第２太陽歯車と結合されており、
   第６軸（６）は、ラビニオ型ギヤセット（９）の共通のリブと結合されており、第２クラッチ（１６）を介して駆動軸（１）に解除可能に結合可能であり、
   第７軸（７）は、ラビニオ型ギヤセット（９）の第１太陽歯車と結合されており、第３ブレーキ（０７）を介して変速機のハウジング（Ｇ）に結合可能であり、
   出力は、ラビニオ型ギヤセット（９）の共通の内歯歯車を介して行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の多段変速機。
10. 第３クラッチ（１８）及び／または第３ブレーキ（０７）は、ドグ式シフトエレメントとして形成されており、
    第１及び第２クラッチ（１３、１６）並びに第１及び第２ブレーキ（０３、０５）は、摩擦式シフトエレメントとして形成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の多段変速機。
11. 前進９段が実現可能であり、
    前進第１段は、第３クラッチ（１８）、第２ブレーキ（０５）及び第３ブレーキ（０７）の締結によって生じ、
    前進第２段は、第１ブレーキ（０３）、第３ブレーキ（０７）及び第３クラッチ（１８）の締結によって生じ、
    前進第３段は、第３ブレーキ（０７）、第１クラッチ（１３）及び第３クラッチ（１８）の締結によって生じ、
    前進第４段は、第３ブレーキ（０７）及び第２クラッチ（１６）、並びに、選択的に第１ブレーキ（０３）、第１クラッチ（１３）、第２ブレーキ（０５）または第３クラッチ（１８）のシフトエレメントのいずれか一つ、の締結によって生じ、
    前進第５段は、第１クラッチ（１３）、第２クラッチ（１６）及び第３クラッチ（１８）の締結によって生じ、
    前進第６段は、第１ブレーキ（０３）、第２クラッチ（１６）及び第３クラッチ（１８）の締結によって生じ、
    前進第７段は、第２ブレーキ（０５）、第２クラッチ（１６）及び第３クラッチ（１８）の締結によって生じ、
    前進第８段は、第１ブレーキ（０３）、第２ブレーキ（０５）及び第２クラッチ（１６）の締結によって生じ、
    前進第９段は、第２ブレーキ（０５）、第１クラッチ（１３）及び第２クラッチ（１６）の締結によって生じる
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の多段変速機。
12. 後進段は、第２ブレーキ（０５）、第３ブレーキ（０７）及び第１クラッチ（１３）の締結によって生じる
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の多段変速機。
13. 前置ギヤセットを形成している遊星歯車セット（Ｐ１、Ｐ２）は、径方向に見て、互いに上下に配置されており、これにより、４つの遊星歯車セットの全体が、空間的に、軸方向に見て、３つの歯車セット面上に制限されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の多段変速機。
14. 第１クラッチ（１３）及び第１ブレーキ（０３）は、共通のディスクキャリヤ、特には内側ディスクキャリヤ、を有している
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の多段変速機。

Images