(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーシフト可能な車両用の遊星歯車構成の自動変速機であって，複数の摩擦結合型シフト要素及び少なくとも１つの形状密着型シフト要素（A, B, C, D, E, F, G）と，該シフト要素（A, B, C, D, E, F, G）によりパワーフローに係合可能な複数のギヤとを備え，変速段を切換えるために，割り当てられたシフト要素（A, B, C, D, E, F, G）のうちの少なくとも２つのシフト要素を締結させる変速機において，
少なくとも１つの形状密着型シフト要素（A, B, C, D, E, F, G）を，締結すべきシフト要素（B, C, F, G）として，補助変速段を経て係合させる変速段に割り当て、
形状密着型シフト要素（B, C, F, G）を締結することにより切換え可能な目標変速段へのシフトアップに際して，より低い変速比の変速段を，シフト過程の間の速度差を低減するための補助変速段として備え、
前記変速機は、
係合しているシフト要素のトルクを漸減させると共に摩擦結合型シフト要素のトルクを漸増させ、
摩擦結合型シフト要素のトルクにより、形状密着型シフト要素における回転数を一致させ、
形状密着型シフト要素を係合させ、
摩擦結合型シフト要素のトルクを漸減させると共に形状密着型シフト要素のトルクを漸増させることを特徴とする変速機。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーシフト可能な変速機であって，更に少なくとも１つの形状密着型シフト要素（A, D）を，解放すべきシフト要素として変速段に割り当てることを特徴とする変速機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のパワーシフト可能な変速機であって，少なくとも１つの第１遊星歯車セット（RS1）と，ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）として構成した少なくとも１つの二重遊星歯車セットと，少なくとも５つのシフト要素（A, B, C, D, E）とを備え，少なくとも第３及び第５変速段と後退段に割り当てた第２シフト要素（Ｂ）を，締結すべき噛み合い型クラッチとして構成することを特徴とする変速機。
【請求項４】
請求項３に記載のパワーシフト可能な変速機であって，
第１遊星歯車セット（RS1）の遊星キャリア（１）が，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）とに結合し，
第１遊星歯車セット（RS1）の内歯車（２）が，入力軸（An）及び摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）に結合し，
第１遊星歯車セット（RS1）の太陽歯車（３）がハウジングに固定され，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の内歯車（４）が出力軸（Ab）に結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の第１太陽歯車（５）が，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）と，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素（Ｃ）とに結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の第２太陽歯車（６）が，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）に結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の遊星キャリア（７）が，一方では摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）に結合すると共に，他方では摩擦型ブレーキとして構成した第４シフト要素（Ｄ）に結合することを特徴とする変速機。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のパワーシフト可能な変速機であって，
少なくとも１つの第１遊星歯車セット（RS1）と，ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）として構成した少なくとも１つの第２二重遊星歯車セットと，少なくとも５つのシフト要素（A, B, C, D, E）とを備え，
第１〜第４変速段に割り当てた第１シフト要素（Ａ）を，解放すべき噛み合い型クラッチとして構成し，
第３，第５変速段及び後退段に割り当てた第２シフト要素（Ｂ）を，締結すべき噛み合い型クラッチとして構成し，
後退段及び第１変速段に割り当てた第４シフト要素（Ｄ）を，解放すべき噛み合い型ブレーキとして構成し，
第３及び第５シフト要素（Ｃ，Ｅ）のみを，それぞれパワーシフト可能な摩擦結合型シフト要素として構成することを特徴とする変速機。
【請求項６】
請求項５に記載のパワーシフト可能な変速機であって，
第１遊星歯車セット（RS1）の遊星キャリア（１）が，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）とに結合し，
第１遊星歯車セット（RS1）の内歯車（２）が，入力軸（An）と，摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）とに結合し，
第１遊星歯車セット（RS1）の太陽歯車（３）がハウジングに固定され，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の内歯車（４）が出力軸（Ab）と結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の第１太陽歯車（５）が，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）と，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素（Ｃ）とに結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の第２太陽歯車（６）が，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）に結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の遊星キャリア（７）が，一方では摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）に結合すると共に，他方では噛み合い型ブレーキとして構成した第４シフト要素（Ｄ）に結合することを特徴とする変速機。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のパワーシフト可能な変速機であって，
少なくとも３つの遊星歯車セット（RS1, RS2, RS3）に少なくとも５つのシフト要素（A, B, C, D, E）を設け，少なくとも第３及び第５変速段と後退段に割り当てた第３シフト要素（Ｃ）を，締結すべき噛み合い型ブレーキとして構成することを特徴とする変速機。
【請求項８】
請求項７に記載のパワーシフト可能な変速機であって，第１遊星歯車セット（RS1）の太陽歯車（３）が，入力軸（An）と，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）と，摩擦型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）とに結合し,
第１遊星歯車セット（RS1）の内歯車（２）が，噛み合い型ブレーキとして構成した第３シフト要素（Ｃ）に結合し，
第１遊星歯車セット（RS1）の遊星キャリア（１）が，摩擦型ブレーキとして構成した第４シフト要素（Ｄ）と，第２遊星歯車セット（RS2）の内歯車（８）とに結合し，
第２遊星歯車セット（RS2）の遊星キャリア（９）が，一方では摩擦型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）に結合すると共に，他方では摩擦型ブレーキとして構成した第５シフト要素（Ｅ）と，第３遊星歯車セット（RS3）の内歯車（10）とに結合し，
第２遊星歯車セット（RS2）の太陽歯車（11）が，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）と，第３遊星歯車セット（RS3）の太陽歯車（12）とに結合し，
第３遊星歯車セット（RS3）の遊星キャリア（17）が出力軸（Ab）に結合することを特徴とする変速機。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載のパワーシフト可能な変速機であって，
少なくとも１つのプラス遊星歯車セット（PRS）と，少なくとも１つのラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）と，少なくとも６つのシフト要素（A, B, C, D, E, F）とを備え，
少なくとも第３及び第７変速段と後退段に割り当てた第２シフト要素（Ｂ）と，第４及び第６変速段に割り当てた第６シフト要素（Ｆ）とを，それぞれ締結すべき噛み合い型クラッチとして構成したことを特徴とする変速機。
【請求項１０】
請求項９に記載のパワーシフト可能な変速機であって，
プラス遊星歯車セット（PRS）の太陽歯車（13）がハウジングに固定され，
プラス遊星歯車セット（PRS）の遊星キャリア（14）が，一方では噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素（Ｆ）に結合すると共に，他方では入力軸（An）と，摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）とに結合し，
プラス遊星歯車セット（PRS）の内歯車（15）が，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）とに結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の内歯車（４）が出力軸（Ab）に結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の太陽歯車（５）が，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）と，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素（Ｃ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素（Ｆ）とに結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の第２太陽歯車（６）が，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）に結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の遊星キャリア（７）が，一方では摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）に結合すると共に，他方では摩擦型ブレーキとして構成した第４シフト要素（Ｄ）に結合することを特徴とする変速機。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の変速機であって，
少なくとも１つのプラス遊星歯車セット（PRS）と，少なくとも１つのラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）と，少なくとも６つのシフト要素（A, B, C, D, E, F）とを備え，
少なくとも，第１変速段〜第５変速段に割り当てた第１シフト要素（Ａ）を，解放すべき噛み合い型クラッチとして構成し，
第３変速段，第７変速段及び後退段に割り当てた第２シフト要素（Ｂ）を，締結すべき噛みあいクラッチとして構成し，
第１変速段及び後退段に割り当てた第４シフト要素（Ｄ）を，解放すべき噛み合い型ブレーキとして構成し，
第４変速段及び第６変速段に割り当てた第６シフト要素（Ｆ）を，締結すべき噛みあいクラッチとして構成し，
多くとも２つのシフト要素（C, E）を，摩擦結合型パワーシフト要素として構成することを特徴とする変速機。
【請求項１２】
請求項１１に記載のパワーシフト可能な変速機であって，
プラス遊星歯車セット（PRS）の太陽歯車（13）がハウジングに固定され，
プラス遊星歯車セット（PRS）の遊星キャリア（14）が，一方では噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素（Ｆ）に結合すると共に，他方では入力軸（An）及び摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）に結合し，
プラス遊星歯車セット（PRS）の内歯車（15）が，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）とに結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の内歯車（４）が出力軸（Ab）に結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の太陽歯車（５）が，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）と，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素（Ｃ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素（Ｆ）とに結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の第２太陽歯車（６）が，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）に結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の遊星キャリア（７）が，一方では摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）に結合すると共に，他方では噛みあいブレーキとして構成した第４シフト要素（Ｄ）に結合することを特徴とする変速機。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載のパワーシフト可能な変速機であって，
少なくとも１つの第１遊星歯車セット（RS1）と，少なくとも１つのプラス遊星歯車セット（PRS）と，少なくとも１つのラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）と，少なくとも７つのシフト要素（A, B, C, D, E, F, G）とを備え，
第１変速段〜第６変速段に割り当てた第１シフト要素（Ａ）を，解放すべき噛み合い型クラッチとして構成し，
第４変速段，第８変速段及び後退段に割り当てた第２シフト要素（Ｂ）を，締結すべき噛みあいクラッチとして構成し，
後退段及び第１変速段に割り当てた第４シフト要素（Ｄ）を，解放すべき噛み合い型ブレーキとして構成し，
第５変速段，第７変速段及び後退段に割り当てた第６シフト要素（Ｆ）を，それぞれ締結すべき噛み合いクラッチとして構成し，
第３変速段，第９変速段及び後退段に割り当てた第７シフト要素（Ｇ）を，締結すべき噛み合いブレーキとして構成し，
多くとも２つのシフト要素（Ｃ，Ｅ）を摩擦結合型パワーシフト要素として構成することを特徴とする変速機。
【請求項１４】
請求項１３に記載のパワーシフト可能な変速機であって，
第１遊星歯車セット（RS1）の遊星キャリア（１）が，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素（Ｃ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素（Ｆ）と，ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の第１太陽歯車（５）とに結合し，
第１遊星歯車セット（RS1）の内歯車（２）が，噛み合い型ブレーキとして構成した第７シフト要素（Ｇ）に結合し，
第１遊星歯車セット（RS1）の太陽歯車（３）が，プラス遊星歯車セット（PRS）の遊星キャリア（14）と，噛み合いクラッチとして構成した第６シフト要素（Ｆ）とに結合し，
プラス遊星歯車セット（PRS）の太陽歯車（13）が，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素（Ｃ）と，噛み合いブレーキとして構成した第４シフト要素（Ｄ）と，噛み合いブレーキとして構成した第７シフト要素（Ｇ）とに結合し，
プラス遊星歯車セット（PRS）の遊星キャリア（14）が，一方では入力軸（An）と，摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）とに結合すると共に，他方では第１遊星歯車セット（RS1）の太陽歯車（３）と，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素（Ｆ）とに結合し，
プラス遊星歯車セット（PRS）の内歯車（15）が，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）とに結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の内歯車（４）が出力軸（Ab）に結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の第１太陽歯車（５）が，第１遊星歯車セット（RS1）の遊星キャリア（１）と，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素（Ｂ）と，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素（Ｃ）と，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素（Ｆ）とに結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の第２太陽歯車（６）が，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素（Ａ）に結合し，
ラビニヨ型遊星歯車セット（RVS）の遊星キャリア（７）が，一方では噛み合い型ブレーキとして構成した第４シフト要素（Ｄ）に結合すると共に，他方では摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素（Ｅ）に結合することを特徴とする変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパワーシフト可能な変速機に関し，特に請求項１の上位概念部分に記載した形式の車両用自動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば，欧州特許出願公開第0434525号公報は，クラッチ及びブレーキ等の摩擦要素により切換えられる複数の遊星歯車セットを備える車両用の多段自動変速機を開示している。この場合に遊星歯車セットは，例えばトルクコンバータ又は流体継手で構成された始動要素に接続されている。この始動要素は，通常は保護機能を有し，選択的に直結クラッチが設けられている。この種の変速機は，全てのシフト要素が摩擦結合型の多板クラッチ又は多板ブレーキとして構成されているため，大きな構造スペースを必要とし，コスト高につながる欠点がある。
【０００３】
また，ドイツ特許出願公開第10244023号公報は，複数のシフト要素と，これらシフト要素によりパワーフローに係合可能な複数のギヤとを備える変速機を開示している。この場合，１つの変速比を選択するために，それぞれ少なくとも１つのシフト要素を締結する。シフトアップ時に締結すべきシフト要素は摩擦結合型シフト要素として構成され，シフトアップ時に解放すべきシフト要素は形状密着型シフト要素として構成されている。既知の変速機は，多くの摩擦結合型シフト要素を使用するためにドラグ損失が発生し，コスト高となり，所要の構造スペースも増大するという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第0434525号公報
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第10244023号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は，前述した形式の変速機において，ドラグ損失と所要構造スペースを最小化可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は，請求項１に記載した特徴によって解決される。更に，本発明の好適な実施形態は従属請求項及び図面に記載したとおりである。
【０００７】
本発明に係るパワーシフト可能な遊星歯車式変速機，特に車両用の自動変速機は，複数の摩擦結合型シフト要素と，少なくとも１つの形状密着型シフト要素と，これらのシフト要素によりパワーフローに係合可能な複数のギヤとを備え，１つの変速比又は変速段を選択又は切換えるために少なくとも１つのシフト要素を締結するものである。本発明においては，１つの変速比又は変速段を選択する際に締結すべきシフト要素として少なくとも１つの形状密着型シフト要素が設けられており，当該変速段は補助変速段を経て切換えられる。
【０００８】
即ち，本発明は，少なくとも１つの遊星歯車セットに加えて１つ又は複数の平歯車段が設けられているか否かに関わらず，パワーシフト可能な摩擦結合型シフト要素を可及的に減少させた遊星歯車式変速機を提案するものである。形状密着型シフト要素は，摩擦結合型シフト要素よりも顕著に高い負荷容量を有するため，解放状態の形状密着型シフト要素は摩擦結合型シフト要素と対比してドラグ損失を殆ど発生しない。かくして，例えば噛み合い型等の形状密着型シフト要素を可及的に多用し，非同期化することにより，摩擦結合型シフト要素で発生するドラグ損失を低減するのみならず，製造コスト及び所要の構造スペースを大幅に削減することも可能である。
【０００９】
所望の変速段又は変速比を選択する際に締結すべきシフト要素として形状密着型シフト要素を適用可能とするためには，例えばシフトアップ時には係合すべき目標変速段よりも上位の変速段が存在し，その変速段を補助変速段として使用できることが前提となる。これは，形状密着型シフト要素を締結するために速度差を解消する必要があるからである。
【００１０】
本発明の好適な実施形態においては，少なくとも１つの形状密着型シフト要素を，解放すべきシフト要素として変速段に割り当てることが可能である。この場合，必要とされる摩擦結合型シフト要素の総数を更に減少させることができる。
【００１１】
本発明に係る変速機において，例えば，ある変速比又は変速段にシフトアップする際のシフト過程に際して締結すべきシフト要素の１つが形状密着型シフト要素である場合，より低い変速比を有する代替的な変速段を補助変速段として使用し，この補助変速段により速度差をゼロまで低下させてから形状密着型シフト要素を締結することを提案するものである。
【００１２】
適切な補助変速段を選択するに当たり，初期変速段又は現行変速段からそれぞれの補助変速段への切換えが，１つのシフト要素の切換え又は解放と，他のパワーシフト要素又は補助用シフト要素の締結又は選択のみに限定されるよう留意する。また，補助変速段から所望の目標変速段へ切換えるためには，補助用シフト要素のみを解放し，新たに締結すべきシフト要素としての形状密着型シフト要素又は噛み合い型シフト要素を作動させる。関与する変速段において締結されている更なる全てのシフト要素は，好適には全シフト過程に亘って締結状態に維持し，又はごく短時間だけスリップさせる。
【００１３】
本発明の技術思想に基づいて，締結すべきシフト要素にも形状密着型シフト要素を適用し，必要とされる同期化を達成するために，関与するシフト過程に補助変速段を採用することにより，形状密着型シフト要素としての噛み合い型シフト要素に加えて，僅か２つの摩擦結合型シフト要素を備える自動変速機を有利に構成することが可能である。これにより，同一変速段におけるドラグトルクを，パワーシフト時の損失を伴わずに可及的に低減することができる。摩擦型シフト要素としては，例えばドラグトルクを低減し，温度負荷の小さいシフト要素を好適に適用することもできる。
【００１４】
本発明に係る変速機が，摩擦型シフト要素として例えば２つのシフト要素のみを有する場合，これらのシフト要素は，最高変速段においては共通の，そして下位の変速段においては各別の，少なくとも１つの形状密着型シフト要素又は噛み合い型シフト要素に結合可能とするのが好適である。摩擦型シフト要素に係合されている変速段よりも下位の，係合させるべき変速段は，シフトの間にドラグ損失を発生させることなく，補助用シフト要素により係合させることが可能である。現行変速段と補助変速段との間の変速比ギャップが小さいほど，シフトの間の駆動力は制約されなくなる。選択する補助変速段は，締結すべき目標変速段よりも１段だけ，又は高々３段だけ上位とするのが好適である。
【００１５】
形状密着型シフト要素としては非同期の噛み合い型シフト要素が好適であり，例えば噛み合い型クラッチ，噛み合い型ブレーキ等の要素に，例えば噛み合い阻止用の直線プロファイル又は傾斜プロファイル等，任意の噛み合い形状を付与した構成とすることが可能である。シフト要素は，例えば油圧式，電動式又は電磁式等の形式で作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
以下，本発明を図示の実施形態に基づいて更に詳述する。
【図１】パワーシフト可能な遊星歯車式の車両用６段変速機として構成した第１実施形態を示す略図である。
【図１Ａ】図１の歯車セットで選択可能なシフトスキームを示す図表である。
【図２】第２変速段から補助変速段としての第４変速段を経て第３変速段に至るシフト操作を例示する説明図である。
【図３】第４変速段から補助変速段としての第６変速段を経て第５変速段に至るシフト操作を例示する説明図である。
【図４】図２に示すシフト時におけるトルク変化を示すグラフである。
【図５】図２に示すシフト時における絶対回転数及び速度差の変化を示すグラフである。
【図６】パワーシフト可能な遊星歯車式の車両用６段変速機として構成した第２実施形態を示す略図である。
【図６Ａ】図６の歯車セットで選択可能なシフトスキームを示す図表である。
【図７】パワーシフト可能な遊星歯車式の車両用６段変速機として構成した第３実施形態を示す略図である。
【図７Ａ】図７の歯車セットで選択可能なシフトスキームを示す図表である。
【図８】パワーシフト可能な遊星歯車式の車両用６段変速機として構成した第４実施形態を示す略図である。
【図８Ａ】図８の歯車セットで選択可能なシフトスキームを示す図表である。
【図９】パワーシフト可能な遊星歯車式の車両用８段変速機として構成した第５実施形態を示す略図である。
【図９Ａ】図９の歯車セットで選択可能なシフトスキームを示す図表である。
【図１０】パワーシフト可能な遊星歯車式の車両用１０段変速機として構成した第６実施形態を示す略図である。
【図１０Ａ】図１０の歯車セットで選択可能なシフトスキームを示す図表である。
【発明の実施形態】
【００１７】
添付図面には，パワーシフト可能な遊星歯車式とした本発明に係る変速機の種々の実施形態が示されている。この変速機は，複数の摩擦結合型及び形状密着型シフト要素A, B, C, D, E, F, Gと，これらのシフト要素によりパワーフローに係合可能な複数のギヤとを備え，変速段を切換えるために，割り当てられたシフト要素A, B, C, D, E, F, Gのうちの少なくとも２つのシフト要素を締結する構成とされている。
【００１８】
本発明に係る変速機は，形状密着型シフト要素を備える。この形状密着型シフト要素も，補助変速段として適用可能な上位の変速段がある場合に締結されるものである，形状密着型シフト要素として例えば噛み合い型シフト要素を採用すれば，変速機のドラグ損失のみならず，製造コスト及び構造スペースをも最適化することができる。
【００１９】
図１は遊星歯車式変速機として構成した本発明に係る変速機の第１実施形態を示し，この変速機は第１遊星歯車セットRS1と，ラビニヨ型遊星歯車セットRVSとして構成した第２二重遊星歯車セットと，５つのシフト要素A, B, C, D, Eとを備えている。
【００２０】
図１の歯車セットにおいて，第１遊星歯車セットRS1の遊星キャリア１は，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａと，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂとに結合する。第１遊星歯車セットRS1の内歯車２は，入力軸Anと，摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素Ｅに結合する。第１遊星歯車セットRS1の太陽歯車３は，ハウジングに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの内歯車４は，出力軸Abに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの第１太陽歯車５は，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂと，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素Ｃとに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの第２太陽歯車６は，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの遊星キャリア７は，一方では摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素Ｅに結合すると共に，他方では摩擦型ブレーキとして構成した第４シフト要素Ｄに結合する。
【００２１】
図1Aに示すシフトスキームから理解できるように，第１シフト要素Ａ及び第４シフト要素Ｄを締結させて第１変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第３シフト要素Ｃを締結させて第２変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第２シフト要素Ｂを締結させて第３変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第４変速段に切換え，第２シフト要素Ｂ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第５変速段に切換え，第３シフト要素Ｃ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第６変速段に切換え，第２シフト要素Ｂ及び第４シフト要素Ｄを締結させて後退段に切換える。即ち，第２シフト要素Ｂは，締結すべき噛み合い型クラッチとして第３変速段，第５変速段及び後退段に割り当てられる。
【００２２】
図２は，第４変速段を補助変速段として適用した第２変速段から第３変速段へのシフトアップを例示する。このシフトに際しては，まず解放すべきシフト要素Ｃを開く。これは，第２シフト要素Ｂが締結させるべき噛み合い型クラッチとして構成されており，速度差の存在下では締結させることができないためである。先ず，トルクを第３シフト要素Ｃから摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素Ｅに移し，第４変速段の変速比を選択することによりトラクションによるシフトを達成する。第５シフト要素Ｅがスリップすることにより，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂにおける速度差がゼロになるまでの間にエンジンが目標回転数に達する。その後は噛み合い型クラッチが締結可能となり，第５シフト要素Ｅが再び解放され，第３変速段が達成される。
【００２３】
図３は，第６変速段を補助変速段として適用して第４変速段から第５変速段にシフトアップする場合の手順を示す。このシフト過程は，前述したシフト過程と基本的に同様である。シフトアップに際しては，第１シフト要素Ａを解放すべきシフト要素として適用し，第３シフト要素をシフト補助要素として適用し，第２シフト要素Ｂを締結すべきシフト要素として適用する。
【００２４】
図４及び図５は，図２に例示する他の適用例として，第２変速段から第３変速段へのトラクションによるシフトアップ時のシフト過程を示す。詳述すれば，図４は，関与するシフト要素B, C, Eに作用するトルクTB, TC, TEと，エンジントルクTmotと，出力トルクTabの経時変化を示す。また，図５は，絶対入力回転数nmotと，絶対出力回転数nabと，関与するシフト要素B, C, Eにおける速度差dnB ,dnC, dnEの経時変化を示す。
【００２５】
第Ｉ段階においては，第３シフト要素Ｃが解放される。第II段階では，図示のように駆動力の低下によるエンジン作動により，又は摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素Ｅにおけるスリップトルクの上昇により，内燃エンジンの同期化が達成される。噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素において回転数が一致した時点で第III段階が開始され，噛み合い型クラッチを締結する。噛み合い型クラッチが締結されると第IV段階が開始され，第５シフト要素Ｅのスリップトルクが低下し，第２シフト要素が駆動力を引き受ける。第Ｖ段階において目標変速段が達成される。
【００２６】
締結すべきシフト要素として形状密着型シフト要素を割り当てた変速段を目標変速段とし，その目標変速段にオーバーランによりシフトアップする場合には，例えば従来のオーバーランによるシフトアップが達成可能である。この場合には，先ず，元のシフト要素又は現行変速段に割り当てられたシフト要素を解放し，スリップさせる。このシフト要素は，内燃エンジンの駆動トルクにより目標回転数まで減速する。目標回転数が達成されるとスリップトルクが再び上昇し，形状密着型シフト要素が締結可能となり，元の変速段又は現行変速段のシフト要素が完全に解放されてシフトが行われる。
【００２７】
形状密着型シフト要素が割り当てられた現行変速段からトラクションによりシフトダウンする場合，駆動力を中断するか，又はより上位の適切な補助変速段を適用する。この場合，例えば第３変速段から第２変速段へのシフトに際しては，先ず駆動力を第４変速段に移すことにより第４変速段を補助変速段として適用可能とする。その後，スリップ状態にある第５の摩擦結合型シフト要素Ｅにより目標変速段を同期化することができる。
【００２８】
オーバーランによるシフトダウンの場合，先ず新たなシフト要素又は目標とするパワーシフト要素を締結し，それによりスリップトルクを上昇させる。その結果，形状密着型シフト要素から駆動力が除かれ，そのシフト要素が解放可能となる。その後，新たなシフト要素によりシフトを完結することができ，その際に必要であれば追加的なエンジン補助を行う。
【００２９】
図６は，図１の遊星歯車セットの変形形態に相当する本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態とは異なり，第２実施形態の歯車セットは，摩擦結合型シフト要素の代わりに２つの更なる形状密着型シフト要素を備える。更に，第２シフト要素Ｂに加えて，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａと，噛み合い型ブレーキとして構成した第４シフト要素Ｄとを備える。
【００３０】
図1Aのシフトスキームは，図６の歯車セットにも当てはまる。しかし，第３変速段，第５変速段及び後退段に割り当てた第２シフト要素Ｂを，締結すべき噛みあい型クラッチとして構成することに加えて，第１変速段〜第４変速段に割り当てた第１シフト要素Ａを解放すべき噛み合い型クラッチとして構成し，後退段及び第１変速段に割り当てた第４シフト要素Ｄを解放すべき噛み合いブレーキとして構成し，第３シフト要素Ｃ及び第５シフト要素Ｅのみをそれぞれパワーシフト可能な摩擦結合型シフト要素として構成する。更に，最高変速段においてはパワーシフト要素を解放しないため，この変速段においてはドラグ損失が発生しない。
【００３１】
図７は，本発明の第３実施形態として，遊星歯車セットRS1 , RS2, RS3と，５つのシフト要素A, B, C, D, Eとを備えるパワーシフト可能な遊星歯車式６段変速機を示す。歯車セットにおいては，第１遊星歯車セットRS1の太陽歯車３が，入力軸Anと，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａと，摩擦型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂとに結合する。第１遊星歯車セットRS1の内歯車２は，噛み合い型ブレーキとして構成した第３シフト要素Ｃに結合し，第１遊星歯車セットRS1の遊星キャリア１は，摩擦型ブレーキとして構成した第４シフト要素Ｄと，第２遊星歯車セットRS2の内歯車８とに結合する。更に，第２遊星歯車セットRS2の遊星キャリア９は，一方では摩擦型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂに結合し，他方では摩擦型ブレーキとして構成した第５シフト要素Ｅと，第３遊星歯車セットRS3の内歯車10とに結合する。第２遊星歯車セットRS2の太陽歯車11は，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａと，第３遊星歯車セットRS3の太陽歯車12とに結合し，第３遊星歯車セットRS3の遊星キャリア17は出力軸Abに結合する。
【００３２】
図7Aに示すシフトスキームから理解できるように，第１シフト要素Ａ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第１変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第４シフト要素Ｄを締結させて第２変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第３シフト要素Ｃを締結させて第３変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第２シフト要素Ｂを締結させて第４変速段に切換え，第２シフト要素Ｂ及び第３シフト要素Ｃを締結させて第５変速段に切換え，第２シフト要素Ｂ及び第４シフト要素Ｄを締結させて第６変速段に切換え，第３シフト要素Ｃ及び第５シフト要素Ｅを締結させて後退段に切換える。
【００３３】
第３実施形態の歯車セットにおいては，第３シフト要素Ｃを，締結すべき噛み合い型ブレーキとして構成し，第３変速段，第５変速段及び後退段に割り当てるのが好適である。このように，噛み合い型ブレーキが割り当てられた第３変速段及び第５変速段へのシフト過程を，前述したシフト方法と同様に補助変速段の助けにより実行する。この場合，例えば第２変速段から第３変速段へのシフトに際して，第４変速段の第２シフト要素Ｂを補助要素として適用することができる。また，第４変速段から第５変速段へのシフトに際しては，第６変速段の第４シフト要素Ｄを補助要素として適用することができる。更に，対応するシフトダウンに際しては，前述したように，例えば所望の目標変速段よりも下位の変速段のシフト要素を適用することができる。
【００３４】
図８は，本発明の第４実施形態として，１つのプラス遊星歯車セットPRSと，１つのラビニヨ型遊星歯車セットRVSと，６つのシフト要素A, B, C, D, E, Fとを備えたパワーシフト可能な遊星歯車式８段変速機を示す。この変速機は，形状密着型シフト要素として，噛み合い型クラッチで構成した第２シフト要素Ｂと，噛み合い型クラッチで構成した第６シフト要素Ｆとを備える。
【００３５】
この歯車セットにおいて，プラス遊星歯車セットPRSの太陽歯車13がハウジングに固定され，プラス遊星歯車セットPRSの遊星キャリア14は，一方では噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素Ｆに結合し，他方では入力軸An及び摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素Ｅに結合する。更に，プラス遊星歯車セットPRSの内歯車15は，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａと，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂとに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの内歯車４は出力軸Abに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの太陽歯車５は，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂと，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素Ｃと，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素Ｆとに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの第２太陽歯車６は，摩擦型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの遊星キャリア７は，一方では摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素Ｅに結合し，他方では摩擦型ブレーキとして構成した第４シフト要素Ｄに結合する。
【００３６】
図8Aに示すシフトスキームから理解できるように，第１シフト要素Ａ及び第４シフト要素Ｄを締結させて第１変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第３シフト要素Ｃを締結させて第２変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第２シフト要素Ｂを締結させて第３変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第６シフト要素Ｆを締結させて第４変速段に切換え，第１シフト要素Ａ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第５変速段に切換え，第５シフト要素Ｅ及び第６シフト要素Ｆを締結させて第６変速段に切換え，第２シフト要素Ｂ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第７変速段に切換え，第３シフト要素Ｃ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第８変速段に切換え，第２シフト要素Ｂ及び第４シフト要素Ｄを締結させて後退段Ｒに切換える。
【００３７】
第２シフト要素Ｂを，締結すべき噛み合い型クラッチとして構成し，第３変速段，第５変速段及び後退段に割り当てるのが好適である。また，第６シフト要素Ｆは，同様に締結すべき噛み合い型クラッチとして構成し，第４変速段及び第６変速段に割り当てる。第４実施形態の歯車セットにおいては，適用される６つのシフト要素のうち２つのシフト要素を形状密着型シフト要素Ｂ及び／又はＦとして構成し，対応して割り当てられた変速段への補助的シフトを実行させることができる。この場合，第３変速段及び第４変速段への補助的シフトは，好適には第５変速段を経て，即ち第５変速段に割り当てた第５シフト要素Ｅの助けにより実施する。また，第６変速段及び第７変速段への補助的シフトは，好適には第８変速段を経て，即ち第８変速段に割り当てた第３シフト要素Ｃの助けにより実施する。
【００３８】
図９は，本発明の第５実施形態として，プラス遊星歯車セットPRSと，ラビニヨ型遊星歯車セットRVSと，６つのシフト要素A, B, C, D, E, Fとを備える遊星歯車式８段変速機を示す。第４実施形態とは異なり，第５実施形態の歯車セットにおいては，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂと，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素Ｆに加えて，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａと，噛み合い型ブレーキとして構成した第４シフト要素Ｄが，形状密着型シフト要素として置き換えられる。解放すべき第１シフト要素Ａを第１変速段〜第５変速段に割り当て，解放すべき第４シフト要素Ｄは後退段Ｒ及び第１変速段に割り当てる。
【００３９】
図9Aに示す第５実施形態のシフトスキームは，図8Aに示す第４実施形態のシフトスキームとほぼ同様であり，第３シフト要素Ｃ及び第５シフト要素Ｆのみを摩擦型のパワーシフト要素として構成する点で相違している。
【００４０】
図10は，本発明の第６実施形態として，第１遊星歯車セットRS1と，プラス遊星歯車セットPRSと，ラビニヨ型遊星歯車セットRVSと，７つのシフト要素A, B, C, D, E, F, Gとを備える遊星歯車式１０段変速機を示す。７つのシフト要素A, B, C, D, E, F, Gのうち，２つのシフト要素のみを摩擦結合型のパワーシフト要素C, Eで構成し，残余のシフト要素は形状密着型のシフト要素A, B, D, F, Gで構成する。
【００４１】
詳細には，第１変速段〜第６変速段に割り当てた第１シフト要素Ａを解放すべき噛み合い型クラッチとして構成し，第４変速段，第８変速段及び後退段R2に割り当てた第２シフト要素Ｂを締結すべき噛み合い型クラッチとして構成し，後退段R1〜R3及び第１変速段に割り当てた第４シフト要素Ｄを解放すべき噛み合い型ブレーキとして構成し，第５変速段，第７変速段及び後退段R3に割り当てた第６シフト要素Ｆを締結すべき噛み合い型クラッチとして構成し，第３変速段，第９変速段及び後退段R1に割り当てた第７シフト要素Ｇを締結すべき噛み合い型ブレーキとして構成し，第２変速段及び第１０変速段に割り当てた第３シフト要素Ｃを摩擦型ブレーキとして構成し，第６変速段〜第１０変速段に割り当てた第５シフト要素Ｅを摩擦型クラッチとして構成する。
【００４２】
図１０の歯車セットにおいては，入力軸Anが始動クラッチKO及び振動ダンパ16により結合される。第１遊星歯車セットRS1の遊星キャリア１は，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素Ｃと，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂと，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素Ｆと，ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの第１太陽歯車５とに結合する。第１遊星歯車セットRS1の内歯車２は，噛み合い型ブレーキとして構成した第７シフト要素Ｇに結合し，第１遊星歯車セットRS1の太陽歯車３は，プラス遊星歯車セットPRSの遊星キャリア14と，噛みあいクラッチとして構成した第６シフト要素Ｆとに結合する。プラス遊星歯車セットPRSの太陽歯車13は，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素Ｃと，噛みあいブレーキとして構成した第４シフト要素Ｄと，噛みあいブレーキとして構成した第７シフト要素Ｇとに結合する。プラス遊星歯車セットPRSの遊星キャリア14は，一方では振動ダンパ16及び始動クラッチKOを介して，入力軸An及び摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素Ｅに結合し，他方では第１遊星歯車セットRS1の太陽歯車３と，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素Ｆとに結合する。プラス遊星歯車セットPRSの内歯車15は，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂと，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａとに結合し，ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの内歯車４は出力軸Abに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの第１太陽歯車５は，第１遊星歯車セットRS1の遊星キャリア１と，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂと，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素Ｃと，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素Ｆとに結合する。ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの第２太陽歯車６は，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａに結合する。最後に，ラビニヨ型遊星歯車セットRVSの遊星キャリア７は，一方では噛み合い型ブレーキとして構成した第４シフト要素Ｄに結合すると共に，他方では摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素Ｅに結合する。
【００４３】
図10Aに示すシフトスキームから理解できるとおり，第６実施形態の歯車セットにおいて，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａと，噛み合い型ブレーキとして構成した第４シフト要素Ｄを締結させて第１変速段に切換え，噛み合い型クラッチとして構成した第１シフト要素Ａと，摩擦型ブレーキとして構成した第３シフト要素を締結させて第２変速段に切換え，第１シフト要素Ａと，噛み合い型ブレーキとして構成した第７シフト要素Ｇを締結させて第３変速段に切換え，第１シフト要素Ａと，噛み合い型クラッチとして構成した第２シフト要素Ｂを締結させて第４変速段に切換え，第１シフト要素Ａと，噛み合い型クラッチとして構成した第６シフト要素Ｆを締結させて第５変速段に切換え，第１シフト要素Ａと，摩擦型クラッチとして構成した第５シフト要素Ｅを締結させて第６変速段に切換える。また，第６シフト要素Ｆ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第７変速段に切換え，第２シフト要素Ｂ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第８変速段に切換え，第７シフト要素Ｇ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第９変速段に切換え，第３シフト要素Ｃ及び第５シフト要素Ｅを締結させて第１０変速段に切換える。更に，第６シフト要素Ｆ及び第４シフト要素Ｄを締結させて後退段R3に切換え，第２シフト要素Ｂ及び第４シフト要素Ｄを締結させて更なる後退段R2に切換え，第７シフト要素Ｇ及び第４シフト要素Ｄを締結させて次の後退段R1に切換える。更に，それぞれの変速段に対して変速比が特定される。
【００４４】
これにより，例えば第２変速段に割り当てた第３シフト要素Ｃと，第６変速段に割り当てた第５シフト要素Ｅと，第１０変速段に割り当てた第３シフト要素Ｃが，それぞれ補助的なシフト要素として機能する。そのため，割り当てられた変速段は，締結すべきシフト要素として形状密着型シフト要素を割り当てた変速段へのシフトを達成するための補助変速段段SGとして利用可能である。
【００４５】
なお，図1A, 2, 3, 6A, 7A, 8A, 9A及び10Aに示すシフトスキームにおいて，黒丸は摩擦結合型のパワーシフト要素を，白丸は形状密着型のシフト要素を表す。
【符号の説明】
【００４６】
１  第１遊星歯車セットの遊星キャリア
２  第１遊星歯車セットの内歯車
３  第１遊星歯車セットの太陽歯車
４  ラビニヨ型遊星歯車セットの内歯車
５  ラビニヨ型遊星歯車セットの第１太陽歯車
６  ラビニヨ型遊星歯車セットの第２太陽歯車
７  ラビニヨ型遊星歯車セットの遊星キャリア
８  第２遊星歯車セットの内歯車
９  第２遊星歯車セットの遊星キャリア
10  第３遊星歯車セットの内歯車
11  第２遊星歯車セットの太陽歯車
12  第３遊星歯車セットの太陽歯車
13  プラス遊星歯車セットの太陽歯車
14  プラス遊星歯車セットの遊星キャリア
15  プラス遊星歯車セットの内歯車
16  振動ダンパ
17  第３遊星歯車セットの遊星キャリア
KO  始動クラッチ
An  入力軸
Ab  出力軸
Ａ  第１シフト要素
Ｂ  第２シフト要素
Ｃ  第３シフト要素
Ｄ  第４シフト要素
Ｅ  第５シフト要素
Ｆ  第６シフト要素
Ｇ  第７シフト要素
Tmot入力トルク
Tab 出力トルク
TB  第２シフト要素に作用するトルク
TC  第３シフト要素に作用するトルク
TE  第５シフト要素に作用するトルク
T   時間
nmot絶対入力回転数
nab 絶対出力回転数
dnB 第２シフト要素における速度差
dnC 第３シフト要素における速度差
dnE 第５シフト要素における速度差
【図１】
0005843872.tif 000002
【図１Ａ】
0005843872.tif 000003
【図２】
0005843872.tif 000004
【図３】
0005843872.tif 000005
【図４】
0005843872.tif 000006
【図５】
0005843872.tif 000007
【図６】
0005843872.tif 000008
【図６Ａ】
0005843872.tif 000009
【図７】
0005843872.tif 000010
【図７Ａ】
0005843872.tif 000011
【図８】
0005843872.tif 000012
【図８Ａ】
0005843872.tif 000013
【図９】
0005843872.tif 000014
【図９Ａ】
0005843872.tif 000015
【図１０】
0005843872.tif 000016
【図１０Ａ】
0005843872.tif 000017