(57)【要約】【課題】内燃機関を備えた自動車用の出力分岐型トランスミッションであって、該出力分岐型トランスミッションが複数の分岐部及び被駆動軸を有していて、これらの分岐部及び被駆動軸が、複数のギヤを備えた少なくとも１つの負荷感応型トランスミッションを有している形式のものを改良して、多様な使用可能性が得られ、簡単な構造のトランスミッションを有することを特徴とする、自動車用の高価値の負荷感応型トランスミッションを提供する。【解決手段】少なくとも１つの分岐部（ＺＩ，ＺII又はＺIII）に制御装置４が設けられていて、該制御装置４によって、自動車の始動過程時に被駆動軸６の回転方向が変えられるようになっており、入力軸２に接続された負荷感応型トランスミッション３のギヤが入れられた時及び始動過程時に、制御装置４を介して被駆動軸６の回転数が無段階に制御されるようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を備えた自動車用の出力分岐型トランスミッションであって、該出力分岐型トランスミッションが複数の分岐部及び被駆動軸を有していて、これらの分岐部及び被駆動軸が、複数のギヤを備えた少なくとも１つの負荷感応型トランスミッションを有している形式のものにおいて、
少なくとも１つの分岐部（ＺＩ，ＺII又はＺIII）に制御装置（４）が設けられていて、該制御装置（４）によって、自動車の始動過程時に被駆動軸（６）の回転方向が変えられるようになっており、入力軸（２）に接続された負荷感応型トランスミッション（３）のギヤが入れられた時及び始動過程時に、制御装置（４）を介して被駆動軸（６）の回転数が無段階に制御されるようになっていることを特徴とする、自動車用の出力分岐型トランスミッション。
【請求項２】
負荷感応型トランスミッション（３）が第１の分岐部（ＺＩ）を形成していて、制御装置（４）が第２の分岐部（ＺII）を形成しており、該制御装置（４）が、加算遊星歯車伝動装置（５）を有する第３の分岐部（ＺIII）と協働する、請求項１記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項３】
制御装置（４）が静油圧装置（７；４４）によって形成されている、請求項１記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項４】
制御装置（４）が電動駆動装置によって形成されている、請求項２記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項５】
静油圧装置（７；４４）が、調節ポンプ（８）と定速モータ（９）とを有している、請求項３記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項６】
静油圧装置（７；４４）の定速モータ（９）と調節ポンプ（８）とが１つの構成ユニット（１０）にまとめられている、請求項５記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項７】
静油圧装置（７）の調節ポンプ（８）が平歯車伝動装置（１３）を介して入力軸（２）と協働する、請求項６記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項８】
静油圧装置（７）の定速モータ（９）が第２の軸（１５）を介して加算遊星歯車伝動装置（５）の太陽歯車（１６）を駆動する、請求項２又は６記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項９】
加算遊星歯車伝動装置（５）が３つの軸を有している、請求項２又は８記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１０】
加算遊星歯車伝動装置（５）のリング歯車（１７）が、シフト可能なリング歯車クラッチ（１８）と協働する、請求項２又は８記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１１】
加算遊星歯車伝動装置（５）のリング歯車（１７）が、負荷感応型トランスミッション（３）の、歯車（２２，２３，２５及び２５）を支持する中間軸（２０）に接続されている、請求項１０記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１２】
負荷感応型トランスミッション（３）がツインクラッチトランスミッション（２１）として構成されている、請求項１，２又は１１記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１３】
負荷感応型トランスミッション（３）の中間軸（２０）が中空軸（２６）によって形成されており、この中空軸（２６）を貫通して、定速モータ（９）と太陽歯車（１６）とを接続する第２の軸（１５）が延在している、請求項８又は１１記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１４】
入力軸（２）が、第１のクラッチ（２７）及び第２のクラッチ（２７）に接続されており、これらのクラッチのうちの第１のクラッチ（２７）が第１のトランスミッションシャフト（２９）に連結されていて、第２のクラッチ（２８）が第２のトランスミッションシャフト（３０）に連結されており、これらの第１及び第２のトランスミッションシャフト（２９，３０）にフローティングギヤ（３２，３３，３３及び３４）が支承されている、請求項１又は１２記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１５】
第１のトランスミッションシャフト（２９）が、第２のトランスミッションシャフト（３０）を包囲する中空軸（３１）として構成されている、請求項１４記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１６】
第１及び第２のトランスミッションシャフト（２９，３０）が、中空軸（３１）のための等速装置（３６，３７）を備えている、請求項１４記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１７】
第１及び第２のトランスミッションシャフト（２９及び３０）が、フローティングギヤ（３２、３３，３４，３５）のための負荷感応式のクラッチを備えている、請求項１４記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１８】
少なくとも第２のトランスミッションシャフト（４１）と中間軸（４２）との間にリバースギヤ（Ｒｇ）が設けられており、このリバースギヤ（Ｒｇ）によって、中間軸（４２）の回転方向が逆転可能である、請求項１，２又は１２記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項１９】
ツインクラッチトランスミッション（４３）が太陽歯車伝動装置を介在して駆動軸（４７）と協働する、請求項１又は１２記載の出力分岐型トランスミッション。
【請求項２０】
複数の分岐部及び被駆動軸を有していて、これらの分岐部及び被駆動軸が、複数のギヤを備えた少なくとも１つの負荷感応型トランスミッションを有している形式の、内燃機関を備えた自動車用の出力分岐型トランスミッションを駆動するための方法において、
複数の分岐部（ＺＩ，ＺII又はＺIII）のうちの少なくとも１つによって、出力分岐型トランスミッション（１）を制御して、自動車の始動過程時に被駆動軸（６）の回転方向が変えられるようにし、この場合、入力軸（２）に接続された負荷感応型トランスミッション（３）のギヤ（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４）が入れられた時及び始動過程時に、被駆動軸（６）の回転数を無段階に制御可能とすることを特徴とする、自動車用の出力分岐型トランスミッションを駆動するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関を備えた自動車用の出力分岐型トランスミッションであって、該出力分岐型トランスミッションが複数の分岐部及び被駆動軸を有していて、これらの分岐部及び被駆動軸が、複数のギヤを備えた少なくとも１つの負荷感応型トランスミッションを有している形式のもの、並びにこのような出力分岐型トランスミッションを駆動する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アメリカ合衆国特許第３９７９９７２号明細書によれば、出力分岐型トランスミッションとして構成されていて、内燃機関に接続された入力軸と出力軸とを有している形式のハイドロメカニカル（油圧機械）式のトランスミッションが公知である。この場合、入力軸と出力軸との間の第１の分岐部内にクラッチ及び遊星歯車伝動装置が設けられており、これに対して、第２の分岐部内でハイドロスタティック（流体静力学的）な駆動装置が作業するようになっていて、この駆動装置は平歯車伝動装置と作用接続し、相前後して配置された２つのポンプモータを有している。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９９５４８９４号明細書によれば、トラクタ、ホイール及びチェーン駆動式の作業機械及び実用車両に適した出力分岐型トランスミッションについて記載されている。この出力分岐型トランスミッションは、機械式の分岐部と、流体静力学式の分岐部と、単数又は複数の遊星歯車伝動装置とを有しており、これらの分岐部及び遊星歯車伝動装置介して、機械式の出力部及び流体静力学式の出力部とが接続されている。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許公開第１０１２８８５３号明細書には、駆動ユニットを備えたドライブトレインと、トランスミッションと、駆動ユニットとトランスミッションとの間でモーメントを伝達するためのクラッチ装置とを有する自動車について記載されている。このクラッチ装置は、第１のトランスミッション入力軸に配属された第１のクラッチ装置と、第２のクラッチ入力軸に配属された第２のクラッチ装置とを備えた複数クラッチ装置特にツインクラッチトランスミッションとして構成されている。
【０００５】
このドイツ連邦共和国特許公開第１０１２８８５３号明細書によれば、自動車に内燃機関を備えたドライブトレインが組み込まれていて、この内燃機関がツインクラッチトランスミッション又は負荷感応型トランスミッションと協働する。内燃機関と、前記トランスミッションとの間にツインクラッチが設けられていて、このツインクラッチから入力軸が前記トランスミッションに延びている。トランスミッションの中間軸に出力軸が設けられていて、この出力軸は後車軸の車輪を駆動する。
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第３９７９９７２号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許公開第１９９５４８９４号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許公開第１０１２８８５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、多様な使用可能性が得られ、簡単なトランスミッション構造を有することを特徴とする、自動車用の非常に効果的な出力分岐型トランスミッションを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決した本発明の出力分岐型トランスミッションによれば、少なくとも１つの分岐部に制御装置が設けられていて、該制御装置によって、自動車の始動過程時に被駆動軸の回転方向が変えられるようになっており、入力軸に接続された負荷感応型トランスミッションのギヤが入れられた時（シフトされた時）及び始動過程時に、制御装置を介して被駆動軸の回転数が無段階に制御されるようになっている。
【０００８】
またこのような形式の出力分岐型トランスミッションを駆動するための、本発明方法によれば、少なくとも１つの分岐部によって出力分岐型トランスミッションを制御して、自動車の始動過程時に被駆動軸の回転方向が変えられるようにし、この場合、入力軸に接続された負荷感応型トランスミッションのギヤが入れられた時（シフトされた時）、及び始動過程時に、被駆動軸の回転数を無段階に制御可能となるようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の主要な利点は、容易に製造可能な、無段階に作業する出力分岐型トランスミッションが提供されたという点にある。この出力分岐型トランスミッションは、引張力を中断することなしに、トランスミッション変速比を、後退走行時の最大速度から前進走行時の最大速度まで変えるように作業し、この場合、停止状態から始動させることが可能である。またこの場合、自動車の正確な位置決め及び操作は、制御駆動装置有利には静油圧装置によって確実に行うことができる。静油圧装置の大きさは、まず第１に、静油圧装置の許容される差圧及び必要な引張力によって規定される。加算遊星歯車伝動装置内の変速比に基づいて、静油圧装置の定速モータ内の押し退け容積を比較的小さく維持する可能性が提供される。さらにまた、特により高いギヤ段及びより高い速度における、より小さい流体静力学的な出力部分によって、優先的なトランスミッションの効率が得られる。任意の数の機械的な変速ギヤ段を有する必要なトランスミッションの広がりが可能である。静油圧装置との接続部内にリターダ機能を設けることも可能である。さらにまた、作業機械（トラクタ、建設機械）、運搬車両（遠隔操作車両、積載車両）、及びストップアンドゴー運転で駆動される車両（市街バス、配達車両又はローカル車両）に適している。前記トランスミッションは、特に走行快適性及び操作快適性に関連した特別な要求が課されている、乗用車及び実用車に使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の複数の実施例が図面に記載されていて、以下に詳しく説明されている。
【００１１】
詳しく図示していな自動車、例えば作業機械（トラクタ、建設機械）、運搬車両（遠隔操作車両、積載車両）、又はストップアンドゴー運転で駆動される車両（市街バス、配達車両又はローカル車両）は、内燃機関によって駆動される入力軸２を備えた出力分岐型トランスミッション（Leistungsverzweigungsgetriebe）１を有している。この出力分岐型トランスミッション１は、複数の分岐部ＺＩ，ＺＩＩ及びＺＩＩＩを備えており、これらの分岐部のうちの第１の分岐部Ｉは、４つのギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を備えた負荷感応型トランスミッション（Lastschaltgetriebe）３を有している（図１）。第２の分岐部ＩＩは、制御装置４として構成されていて、この制御装置４は、第３の分岐部ＩＩＩを形成する加算遊星歯車伝動装置５として構成されたトランスミッションユニットを介在して被駆動軸６と協働する。
【００１２】
制御装置４は、自動車の始動過程時に一方では、被駆動軸６の回転方向を、前進走行又は後退走行のために変えることができるように、構成されている。他方では、始動過程時及びギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が接続された状態で、被駆動軸６を無段階に調節することができる。制御装置４は静油圧装置７によって形成されており、この場合、制御装置４のために電動モータを使用することも考えられる。
【００１３】
静油圧装置７は、調節装置Ｓｅを有する調節ポンプ８と、定速モータ９（必要であれば、定速モータは調節モータであってもよい）とを備えていて、この定速モータ９は、簡単に組み付けられるコンパクトな構成ユニット１０にまとめられる。調節モータ（サーボモータ）８は、２つの歯車１１及び１２を有する平歯車伝動装置１３によって駆動され、この平歯車伝動装置１３は入力軸２と協働する。この場合、歯車１１は入力軸２に接続されていて、歯車１２は調節ポンプ８の第１の軸１４に接続されている。
【００１４】
静油圧装置７の定速モータ９は、第２の軸１５を介して、３つの軸を有する加算遊星歯車伝動装置５の太陽歯車１６を駆動する。加算遊星歯車伝動装置５のリング歯車１７は、ケーシング１９に固定された負荷感応式のリング歯車クラッチ１８と協働する。リング歯車１７は、ツインクラッチトランスミッション２１として構成された負荷感応型トランスミッション３の中間軸２０に接続されており、この中間軸２０は、ギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４のための歯車２２，２３，２４，２５を有している。中間軸２０は中空軸２６として構成されていて、この中空軸２６を貫通して、加算遊星歯車伝動装置５の太陽歯車１６と定速モータ９とを接続する第２の軸１５が延在している。
【００１５】
出力分岐型トランスミッション１の入力軸２は、ツインクラッチトランスミッション２１の第１のクラッチ２７及び第２のクラッチ２８と協働する。第１の負荷感応式のクラッチ２７は第１のトランスミッションシャフト２９と連結していて、第２の負荷感応式のクラッチ２８は第２のトランスミッションシャフト３０と連結している。構造的に簡単にするために、第１のトランスミッションシャフト２９は中空軸３１として構成されていて、この中空軸３１は第２のトランスミッションシャフト３０を少なくとも部分的に包囲する。第１のトランスミッションシャフト２９及び第２のトランスミッションシャフト３０には、フローティングギヤ３２，３３，３４，３５が支承されており、この場合、第１のトランスミッションシャフト２９にはギヤＧ２及びＧ４のためのフローティングギヤ３２，３３が支承されていて、第２のトランスミッションシャフト３０にはギヤＧ２及びＧ４のためのフローティングギヤ３４，３５が支承されている。フローティングギヤ３２と３３との間、若しくはフローティングギヤ３４と３５との間には等速装置３６及び３７が設けられており、これらの等速装置３６及び３７は、ギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が入れられた時に作動する。等速装置３６及び３７の代わりに、相応に構成されたクラッチを設けてもよい。
【００１６】
出力分岐型トランスミッション１に作用し、一定の回転数で作動する内燃機関の始動過程時に、ツインクラッチトランスミッション２１の第１のクラッチ２７及び第２のクラッチ２８、並びにリング歯車クラッチ１８は開放（遮断）されている。平歯車伝動装置１３を介して、静油圧装置１７の調節ポンプ８は、内燃機関の回転数に応じて駆動せしめられる。調節ポンプ８の調節装置Ｓｅは、記号Ｎ（＝０）で示された旋回角度に調節される。液圧媒体は定速モータ９に供給されない。定速モータ９の第２の軸１５はまだ停止しているか、若しくは回転数０を有している。リング歯車クラッチ１８が閉鎖（接続）されることによって、加算遊星歯車伝動装置５のリング歯車１７はケーシング１９に接続され、内燃機関と自動車の車輪との間で力の流れが接続される。この場合、被駆動軸６の回転数及び回転方向は、加算遊星歯車伝動装置５の太陽歯車１６の回転数及び回転方向だけによって規定される。調節装置Ｓｅの旋回角度を調節することによって調節ポンプ８の供給されたオイル体積を変化させながら、定速モータ９に液圧媒体が供給され、この定速モータ９が太陽歯車１６を駆動する。自動車の停止状態（始動過程の初期値）から、自動車は純粋に静油圧式（流体静力学式）に駆動される。静油圧装置７に基づいて自動車は、両走行方向（前進走行及び後退走行）で、加算遊星歯車伝動装置５の選択された変速比及び静油圧装置７の回転数設定に関連して駆動される。
【００１７】
始動後に静油圧装置７を介して、第１のギヤＧ１への切換過程が行われ、この場合、等速装置３６を介してフローティングギヤ３２が第１のトランスミッションシャフト２９に相対回動不能に（つまり一緒に回転するように）接続される。この運転状態で、リング歯車クラッチ１８が開放せしめられ、それとオーバーラップさせて第１のクラッチ２７が閉鎖（接続）される。これによって加算遊星歯車伝動装置５のリング歯車１７が第１のトランスミッションシャフト２９に接続されて、所定の回転数が得られる。この切換過程中に、調節ポンプ８の調節装置Ｓｅの旋回角度を相応に調節することによって、定速モータ９の回転数及び回転方向が、リング歯車１７の回転数変化に永久的に適合される。つまり切換過程の終了後に、静油圧装置７を介して行われる駆動と比較可能なトランスミッションのすべての変速比が提供される。この運転状態において、太陽歯車１６はリング歯車１７に対して逆方向で回転する。この場合、リング歯車１７の回転方向とは逆の回転方向で、かつリング歯車１６の回転方向と同じ方向で、太陽歯車１６の回転数を変えることによって、つまりそれぞれ最大回転数まで、負荷感応型トランスミッションシャフト１の変速比を無段階に調節することができるようにすることが望まれている。
【００１８】
第１のギヤＧ１内で最大の速度が得られると、リング歯車１７は、ツインクラッチトランスミッション２１内で選択された変速ギヤ段に応じて回転し、太陽歯車１６は、リング歯車１７と同じ方向で相応に高い回転数で回転し、次に高いギヤへの切換（シフト）過程が次の連続で行われる。
【００１９】
・負荷のない第１又は第２のトランスミッションシャフト２９又は３０のうちの一方における等速装置３６及び３７を操作することによって、次のギヤＧ２，Ｇ３，Ｇ４の等速駆を開始する。
【００２０】
・クラッチ２７又は２８をオーバーラップさせて開放（しゃ断）及び閉鎖（接続）させることによって、一方のトランスミッションシャフト２９から他方のトランスミッションシャフト２７又は２８に切換ると同時に定速モータ９の回転数を適合させ、ひいては切換過程の最後に再び、切換過程前の変速比とほぼ同じ変速比が得られるようにする。
【００２１】
・切換過程が実施された後で、定速モータ９の回転数を変えることによって、トランスミッション変速比の変化が行われる。
【００２２】
場合によっては行われる、より高いギヤへの切換（シフト）若しくはより低いギヤへの切換（シフト）は、同様に行われる。
【００２３】
図２には、出力分岐型トランスミッション１の速度グラフが示されており、この場合、横座標軸３８には速度ｋｍ／ｈが示されていて、縦座標軸３９には切り換えられたギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４における静油圧装置７の機能が示されている。このグラフによれば、自動車の始動過程時における前進走行及び後退走行のために、静油圧装置７が０ｋｍ／ｈ〜それぞれ約８ｋｍ／ｈの範囲内で無段階に作動することが示されている（水平なバーＢＩ）さらにまた、静油圧装置７は、ギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４において、水平なバーＢII，ＢIII，ＢIV及びＢＶで示した速度範囲、つまり２〜１６ｋｍ／ｈのＧ１，１２〜２６ｋｍ／ｈのＧ２、２２〜３６ｋｍ／ｈのＧ３、３４〜４８ｋｍ／ｈのＧ４で作動する。
【００２４】
図３によれば、出力分岐型トランスミッション４０は原理的に、図１に示した出力分岐型トランスミッション１１と同様に構成されている。勿論、出力分岐型トランスミッション４０は、３つのギヤＧ１，Ｇ２，Ｇ３と１つの機械式のリバースギヤＲｇとを備えており、このリバースギヤＲｇは、ツインクラッチトランスミッション４３の第２のトランスミッションシャフト４１と中間軸４２との間に配置されている。静油圧装置は符号４４で示されていて、被駆動軸は符号４５で示されている。図２のグラフと同様の、図４に示したグラフによれば、リバースギヤＲｇに入れられた状態で静油圧装置４４によって、８〜２０ｋｍ／ｈの速度が得られる（バーＢＩ）。バーＢIIで示された、静油圧装置４５の純粋な運転時に、前進走行及び後退走行の始動過程時において０〜８ｋｍ／ｈの速度が得られる。ギヤＧ１，Ｇ２及びＧ３のための速度は、バーＢIII，ＢIV，及びＢＶによって示されている。
【００２５】
図５に示した出力分岐型トランスミッション４６は駆動軸４７を有しており、この駆動軸４７は、平歯車伝動装置４８を介して、ツインクラッチトランスミッション５１の第１のトランスミッションシャフト４９及び第２のトランスミッションシャフト５０と作用接続している。ツインクラッチトランスミッション５１は、第１のクラッチ５２と第２のクラッチ５３とを有しており、これらのクラッチ５２，５３は、第１のトランスミッションシャフト４９若しくは第２のトランスミッションシャフト５０と協働する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】出力分岐型トランスミッションの第１実施例の概略的な縦断面図である。
【図２】図１に示した出力分岐型トランスミッションのための速度グラフである。
【図３】出力分岐型トランスミッションの第２実施例の、図１に対応する縦断面図である。
【図４】図３に示した出力分岐型トランスミッションのための速度グラフである。
【図５】出力分岐型トランスミッションの第３実施例の、図１に対応する縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  出力分岐型トランスミッション、  ２  入力軸、  ３  負荷感応型トランスミッション、  ４  制御装置、  ５  加算遊星歯車伝動装置、  ６  被駆動軸、  ７  静油圧装置、  ８  調節ポンプ、  ９  定速モータ、  １０  構成ユニット、  １１，１２  歯車、  １３  平歯車伝動装置、  １４  第１の軸、  １５  第２の軸、  １６  太陽歯車、  １７  リング歯車、  １８  リング歯車クラッチ、  １９  ケーシング、  ２０  中間軸、  ２１  ツインクラッチトランスミッション、  ２２，２３，２４，２５  歯車、  ２６  中空軸、  ２７  第１のクラッチ、  ２８  第２のクラッチ、  ２９  第１のトランスミッションシャフト、  ３０  第２のトランスミッションシャフト、  ３１  中空軸、  ３２，３３，３４，３５  フローティングギヤ、  ３６，３７  等速装置、  ３８  横座標軸、  ３９  縦座標軸、  ４０  出力分岐型トランスミッション、  ４１  第２のトランスミッション軸、  ４２  中間軸、  ４３  ツインクラッチトランスミッション、  ４４  静油圧装置、  ４５  被駆動軸、  ４６  出力分岐型トランスミッション、  ４７  駆動軸、  ４８  平歯車伝動装置、  ４９  第１トランスミッション、  ５０  第２のトランスミッション、  ５１  ツインクラッチトランスミッション、  ５２  クラッチ、  ５３  第２のクラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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