(57)【要約】  本発明に基づく多段変速機は、駆動軸と出力軸、３つの単キャリア型遊星歯車装置（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）、少なくとも６つの回転軸（１、２、３、４、５、６）、並びに、少なくとも５つの切換要素（０３、０４、１３、１６、４５）を備え、その第１遊星歯車装置（Ｐ１）が一定の入力ギヤ比を規定しており、これによって、６つの前進段と１つの後進段が実現される。駆動軸（１）は、第１遊星歯車装置（Ｐ１）の太陽歯車に連結され、第１遊星歯車装置（Ｐ１）のキャリヤは、ハウジングに結合され、出力軸（２）は、第２遊星歯車装置（Ｐ２）の内歯歯車および第３遊星歯車装置（Ｐ３）のキャリヤに結合されている。軸（３）は、第２遊星歯車装置（Ｐ２）のキャリヤおよび第３遊星歯車装置（Ｐ３）の内歯歯車に、常時結合されている。軸（４）は、第２遊星歯車装置（Ｐ２）の太陽歯車に、常時結合され、軸（５）は、第１遊星歯車装置（Ｐ１）の内歯歯車に、常時結合されている。軸（６）は、第３遊星歯車装置（Ｐ３）の太陽歯車に、常時結合されている。遊星歯車装置（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）は、軸（０、１、２、３、４、５、６）および切換要素（０３、０４、１３、１６、４５）によって連結されている。
2005513379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に配置された駆動軸と出力軸、３つの単キャリア型遊星歯車装置（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）、少なくとも６つの回転軸（０、１、２、３、４、５、６）、並びに、ブレーキおよび又はクラッチを含む少なくとも５つの切換要素（００、０３、０４、１３、１６、４５）を備え、その第１単キャリア型遊星歯車装置（Ｐ１）が第２遊星歯車装置（Ｐ２）に対する一定の入力ギヤ比を規定し、前記切換要素の選択的に対を成す係合が駆動軸と出力軸との間に種々の伝達比を生じさせ、これによって、６つの前進段と１つの後進段が実現可能である、自動車のための遊星歯車構造の多段変速機、特には自動変速機、において、
駆動軸（１）が、第１遊星歯車装置（Ｐ１）の太陽歯車に直結され、
第１遊星歯車装置（Ｐ１）のキャリヤがハウジングに固く結合可能であり、
出力が、第２遊星歯車装置（Ｐ２）の内歯歯車および第３遊星歯車装置（Ｐ３）のキャリヤに結合された軸（２）を介して行われ、
軸（３）が、第２遊星歯車装置（Ｐ２）のキャリヤおよび第３遊星歯車装置（Ｐ３）の内歯歯車に、常時結合され、
軸（４）が、第２遊星歯車装置（Ｐ２）の太陽歯車に、常時結合され、
軸（５）が、第１遊星歯車装置（Ｐ１）の内歯歯車に、常時結合され、
軸（６）が、第３遊星歯車装置（Ｐ３）の太陽歯車に、常時結合され、
軸（３）は、ブレーキ（０３）によってハウジングに連結可能であり、
軸（４）は、ブレーキ（０４）によってハウジングに連結可能であり、
クラッチ（１３）が、軸（１）と軸（３）を解除可能に結合し、
クラッチ（１６）が、軸（１）と軸（６）を解除可能に結合し、
クラッチ（４５）が、軸（４）と軸（５）を解除可能に結合している
ことを特徴とする多段変速機。
【請求項２】
第１遊星歯車装置（Ｐ１）が、加算遊星歯車装置（Plus-Planetensatz ）として形成され、
残りの遊星歯車装置（Ｐ２、Ｐ３）が、減算遊星歯車装置（Minus-Planetensaetze）として形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の多段変速機。
【請求項３】
第１遊星歯車装置（Ｐ１）のキャリヤとハウジングとの固定継手は、ブレーキ（００）による解除可能な継手に換えられ得る
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多段変速機。
【請求項４】
ハウジングから解除される軸（０）上に、電気機械あるいは別の適当な補助駆動機が配置可能である
ことを特徴とする請求項３に記載の多段変速機。
【請求項５】
変速機のそれぞれの適当な場所に、フリーホイールが設置可能である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項６】
フリーホイールは、軸とハウジングとの間に設置可能である
ことを特徴とする請求項５に記載の多段変速機。
【請求項７】
駆動部および出力部は、ハウジングの同じ側に配置可能である
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の多段変速機。
【請求項８】
駆動部および出力部は、ハウジングの対向する側に配置可能である
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の多段変速機。
【請求項９】
ハウジングの駆動部側あるいは出力部側に、車軸差動装置あるいは動力分割差動装置が配置可能である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の多段変速機。
【請求項１０】
駆動軸（１）は、クラッチ要素によって駆動エンジンから切り離され得る
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。
【請求項１１】
クラッチ要素として、流体トルクコンバータ、液圧クラッチ、乾式発進クラッチ、湿式発進クラッチ、磁石粉クラッチあるいは遠心クラッチが設けられている
ことを特徴とする請求項１０に記載の多段変速機。
【請求項１２】
変速機の後方に、特に請求項１１に記載の外部発進要素が配置可能であり、
駆動軸（１）は、駆動エンジンのクランク軸に固く結合されている
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。
【請求項１３】
発進は、変速機の切換要素によって行われ、
エンジンのクランク軸は、駆動軸（１）に常時結合されている
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項１４】
切換要素として、ブレーキ（０４）、ブレーキ（０３）あるいはクラッチ（１６）が利用可能である
ことを特徴とする請求項１３に記載の多段変速機。
【請求項１５】
エンジンと変速機との間に、ねじり振動止めが配置可能である
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項１６】
各軸上に、摩耗なしブレーキが配置可能である
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項１７】
摩耗なしブレーキが、駆動軸（１）上あるいは出力軸（２）上に配置可能である
ことを特徴とする請求項１６に記載の多段変速機。
【請求項１８】
補機を駆動するために、各軸上に、補助出力装置が配置可能である
ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項１９】
補助出力装置が、駆動軸（１）上あるいは出力軸（２）上に配置可能である
ことを特徴とする請求項１８に記載の多段変速機。
【請求項２０】
切換要素は、負荷時切換クラッチあるいはブレーキとして形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項２１】
多板ディスククラッチ、バンドブレーキおよび又は円すいクラッチが利用可能である
ことを特徴とする請求項２０に記載の多段変速機。
【請求項２２】
切換要素として、かみ合い式のブレーキおよび又はクラッチが設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の多段変速機。
【請求項２３】
各軸上に、ダイナモおよび又は補助駆動機として、電気機械が設けられ得る
ことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の多段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲請求項１の上位概念に従う自動車のための遊星歯車構造の多段変速機、特に自動変速機、に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に自動車のための自動変速機は、従来、複数の遊星歯車装置を有している。それらの遊星歯車装置は、例えばクラッチおよびブレーキのような摩擦要素乃至切換要素によって切替えられ、通常、例えば流体トルクコンバータあるいは流体クラッチのような発進要素に結合されている。その発進要素は、すべり作用を受け、選択的にロックアップクラッチを備えている。
【０００３】
そのような変速機は、欧州特許出願公開第０４３４５２５号明細書から知られている。その変速機は、主に、互いに平行に配置された駆動軸と出力軸、出力軸に対して同心的に配置された二重遊星歯車装置、および、５つの切換要素、を有している。それらの切換要素は、３つのクラッチと２つのブレーキの形態である。その選択的な対を成す係合が、駆動軸と出力軸との間に種々の速度段ギヤ比を決定する。
【０００４】
さらに、本件出願人による出願の独国特許出願公開第１９９４９５０７号明細書から、多段変速機が知られている。この多段変速機の場合、駆動軸に、２つの切換不能な前置歯車装置が設けられ、それらの前置歯車装置は、出力側に２つの回転数を発生させる。或る速度段から次の高速段あるいは次の低速段に切り換えるために、正に作動中の２つの切換要素のうち、それぞれ唯一の切換要素が接続されるあるいはしゃ断されるだけで済むように、それらの前置歯車装置は、駆動軸の回転数のほかに、選択的に、利用される切換要素の選択的な係合によって、出力軸に作用する切換可能な二重遊星歯車装置に接続できる。
【０００５】
さらに、欧州特許出願公開第０４３４５２５号明細書の範囲内に、多段変速機が開示されている。その多段変速機は、ハウジング内に配置された駆動軸と出力軸、出力軸と同心的に配置され第１から第４までの回転数順序要素と呼ばれる４つの要素から成る遊星歯車装置、即ち、いわゆる二重遊星歯車装置、並びに５つの切換要素を有している。その５つの切換要素は、３つのクラッチと２つのブレーキを含み、それらの選択的な対を成す係合が、駆動軸と出力軸との間に種々の速度段ギヤ比を決定する。その変速機は、２つの動力伝達経路を有し、これによって、５つの切換要素の選択的な対を成す係合によって、６つの前進段が得られる。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の課題は、構造的コストが最適化され、主走行段における牽引損失および歯車損失についての効率が改善される、冒頭に述べた形式の多段変速機を提供することにある。
【０００７】
この課題は、本発明に基づいて、特許請求の範囲請求項１に記載の特徴によって解決される。本発明の利点および他の有利な実施態様は、従属請求項から理解できる。
【０００８】
それに応じて、本発明に基づく遊星歯車構造の多段変速機は、ハウジング内に配置された駆動軸と出力軸、少なくとも３つの単キャリア型遊星歯車装置、少なくとも６つの回転軸、並びに、少なくとも５つの切換要素、好適には２つのブレーキと３つのクラッチ、を備え、その第１単キャリア型遊星歯車装置が第２遊星歯車装置に対する一定の入力ギヤ比を規定しており、前記切換要素の選択的に対を成す係合が、駆動軸と出力軸との間に種々のギヤ比を生じさせ、これによって、好適には、６つの前進段と１つの後進段が実現可能である。
【０００９】
この場合、駆動軸は、第１遊星歯車装置の太陽歯車に直結され、第１遊星歯車装置のキャリヤは、ハウジングに常時直結されている。さらに、出力軸は、第２遊星歯車装置の内歯歯車および第３遊星歯車装置のキャリヤに結合され、その場合、もう１つの軸は、第２遊星歯車装置のキャリヤおよび第３遊星歯車装置の内歯歯車に常時結合され、もう１つの軸は、第２遊星歯車装置の太陽歯車に常時結合されている。さらに、本発明に基づいて、もう１つの軸は、第１遊星歯車装置の内歯歯車に常時結合され、もう１つの軸は、第３遊星歯車装置の太陽歯車に常時結合されている。この場合、遊星歯車装置は、切換要素および又は軸によって連結されている。
【００１０】
本発明に基づく構造によって、適切なギヤ比並びに多段変速機における総伝達比（全体ギヤ比）範囲のかなりの増大が生ずる。この結果、走行快適性が高められ、燃費が著しく低下される。
【００１１】
本発明に基づく多段変速機は、あらゆる自動車に適用され、特に乗用車および例えばトラック、バス、建築車両、軌道車両、キャタピラー車両などのような商用自動車に適用される。
【００１２】
さらに、本発明に基づく多段変速機によれば、少数の切換要素によって、つまり、好適には、３つのクラッチと２つのブレーキだけにより、構造コストが著しく減少される。
【００１３】
本発明に基づく多段変速機によれば、有利に、流体トルクコンバータ、外部発進クラッチ、あるいは、他の適当な外部発進要素によって、発進を実施することができる。また、変速機に一体化された発進要素により発進プロセスを可能にすることも考えられる。さらに、本発明に基づく多段変速機の場合、牽引損失および歯車損失についての良好な効率が生ずる。
【００１４】
また、切換要素に、および、遊星歯車装置にも、小さなトルクが存在する。これによって、多段変速機の摩耗が、特に有利に減少される。切換要素および遊星歯車装置における小さなトルクに基づいて、変速機は小さく寸法づけられ得て、その結果、構造空間が最良となり、コストが低減される。
【００１５】
さらに、本発明に基づく変速機は、動力流れ方向並びに立体的観点において種々の動力伝達形態への適合が可能にされるように、設計されている。
【００１６】
以下、図を参照して、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図１において、本発明に基づく遊星歯車構造の多段変速機は、ハウジング内に配置された駆動軸１（Ａｎ）と出力軸２（Ａｂ）、並びに、３つの単キャリア型（Einsteg- ）遊星歯車装置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を有している。その第１単キャリア型遊星歯車装置Ｐ１は、第２遊星歯車装置Ｐ２に対して一定の入力ギヤ比を規定し、好適には、加算遊星歯車装置として形成されている。遊星歯車装置Ｐ２、Ｐ３は、好適には、減算遊星歯車装置として形成されている。さらに、６つの回転軸１、２、３、４、５、６並びに５つの切換要素、すなわち２つのブレーキ０３、０４と３つのクラッチ１３、１６、４５、が設けられている。それらの切換要素の選択的に対を成す係合は、駆動軸と出力軸との間に種々の伝達比を生じさせ、これによって、６つの前進段と１つの後進段が実現可能である。
【００１８】
図１から明らかなように、駆動軸１は、第１遊星歯車装置Ｐ１の太陽歯車に直結され、第１遊星歯車装置Ｐ１のキャリヤは、常時、ハウジングに直結されている（軸０）。出力軸は、第２遊星歯車装置Ｐ２の内歯歯車および第３遊星歯車装置Ｐ３のキャリヤに、軸３は、第２遊星歯車装置Ｐ２のキャリヤおよび第３遊星歯車装置Ｐ３の内歯歯車に、常時、結合されている。さらに、軸４は、第２遊星歯車装置Ｐ２の太陽歯車に、常時、結合され、軸５は、第１遊星歯車装置Ｐ１の内歯歯車に、常時、結合され、軸６は、第３遊星歯車装置Ｐ３の太陽歯車に、常時、結合されている。
【００１９】
本発明に基づいて、軸３および軸４は、ブレーキ０３乃至ブレーキ０４を介してハウジングに連結でき、クラッチ１３は、軸１と軸３とを解除可能に結合し、クラッチ１６は、軸１と軸６とを解除可能に結合し、クラッチ４５は、軸４と軸５とを解除可能に結合する。
【００２０】
上述した実施の形態の対応する切換ロジックが図２に示されている。図２にはまた、模範的なギヤ比ｉおよびそれが生じるステップ比（Stufenspruenge ）φが示されている。
【００２１】
それに応じて、本発明に基づく多段変速機は、漸進的な速度段ステップを有している。さらに、互いに隣接する２つの速度段がそれぞれ１つの切換要素を共用するので、連続切換時において、二重切換が回避される。さらに、１速段と４速段との間および４速段と６速段との間における各任意の切換時において、それぞれ唯一の切換要素しか作動されない。１速段〜４速段に対して、クラッチ１６が常時活動され、これらの速度段はそれぞれ、ブレーキ０３（１速段）、ブレーキ０４（２速段）、クラッチ４５（３速段）、クラッチ１３（４速段）の追加的活動によって生ずる。４速段〜６速段において、クラッチ１３は係合されたままであり、クラッチ４５（５速段）およびブレーキ０４（６速段）の追加的活動によって、それぞれの速度段が生ずる。本発明に基づいて、後進段の切替は、ブレーキ０３およびクラッチ４５の活動を必要とする。
【００２２】
第１遊星歯車装置Ｐ１のキャリヤのハウジングとの固定継手は、解除可能な継手、例えばブレーキ、によって換えられ得る。これは、例えば図３に示され、図１における実施の形態に相当しているが、第１遊星歯車装置Ｐ１のキャリヤのハウジングとの結合がブレーキ００によって解除可能に形成されている点で相違している。
【００２３】
これによって、ブレーキ００によって解除された軸０に、電気機械あるいは別の適当な補助駆動源が配置される。
【００２４】
本発明に基づいて、軸を切り離し乃至結合するために、多段変速機のそれぞれの適切な場所に、例えば軸とハウジングとの間に、補助フリーホイールを設けることができる。
【００２５】
また、本発明に基づく構造によって、駆動部および出力部を、変速機乃至ハウジングの同じ側にも反対側にも配置することができる。ハウジングの駆動部側あるいは出力部側に、さらに、車軸差動装置あるいは動力分割差動装置が配置され得る。
【００２６】
有利な実施態様の範囲内で、駆動軸は、必要に応じて、クラッチ要素によって駆動エンジンから切り離され得る。ここで、そのクラッチ要素としては、流体トルクコンバータ、液圧クラッチ、乾式発進クラッチ、湿式発進クラッチ、磁石粉クラッチあるいは遠心クラッチが利用可能である。
【００２７】
そのような発進要素は、変速機の後方に配置することもできる。この場合、駆動軸はエンジンのクランク軸に固く結合されている。発進は、本発明に基づいて、変速機の切換要素によっても、好適にはブレーキ０４、ブレーキ０３あるいはクラッチ１６によっても、行われ得る。
【００２８】
本発明に基づく多段変速機は、さらに、エンジンと変速機との間にねじり振動止め（ダンパ）の配置を可能にする。
【００２９】
本発明の図示されていない異なった実施形態の範囲内で、あらゆる軸上に、好適には駆動軸上あるいは出力軸上に、摩耗フリーのブレーキが配置され得る。これは、特に商用自動車への採用に対して特に価値がある。また、補機を駆動するために、各軸上に、補助出力装置が設けられ得る。
【００３０】
採用された切換要素は、負荷切換クラッチあるいはブレーキとして形成され得るが、多板ディスククラッチ、バンドブレーキおよび又は円すいクラッチも同様に採用できる。さらに、同期装置あるいは爪クラッチのようなかみ合い結合式のブレーキおよび又はクラッチも採用できる。
【００３１】
ここで提案された多段変速機の更なる利点は、あらゆる軸上に、ダイナモとしておよび又は補助駆動機として、電気機械を設けることができることにある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に基づく多段変速機の第１の実施の形態の概略構成図。
【図２】図１における本発明に基づく多段変速機の切換スキーム。
【図３】本発明に基づく多段変速機の第２の実施の形態の概略構成図。
【図１】
2005513379.tif 000003
【図２】
2005513379.tif 000004
【図３】
2005513379.tif 000005
【国際調査報告】
2005513379.tif 000006
2005513379.tif 000007
2005513379.tif 000008
2005513379.tif 000009