(57)【要約】  ８速式多段変速機は、駆動軸（ＡＮ）と、出力軸（ＡＢ）と、４個の遊星歯車装置（ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４）と、８本の回転可能な軸（１、２、３、４、５、６、７、８）と、５個の切換要素（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）とを有している。第１遊星歯車装置（ＲＳ１）の内ば歯車（ＨＯ１）と駆動軸（ＡＮ）が、第１軸（１）として互いに結合されている。第４遊星歯車装置（ＲＳ４）のキャリヤ（ＳＴ４）と出力軸（ＡＢ）が、第２軸（２）として互いに結合されている。第２遊星歯車装置（ＲＳ２）の太陽歯車（ＳＯ２）と第３遊星歯車装置（ＲＳ３）の太陽歯車（ＳＯ３）が、第３軸（３）として互いに結合されている。第２遊星歯車装置（ＲＳ２）の内ば歯車（ＨＯ２）が第４軸（４）を形成している。第３遊星歯車装置（ＲＳ３）の内ば歯車（ＨＯ３）が第５軸（５）を形成している。第２遊星歯車装置（ＲＳ２）のキャリヤ（ＳＴ２）と第４遊星歯車装置（ＲＳ４）の内ば歯車（ＨＯ４）が、第６軸（６）として互いに結合されている。第１遊星歯車装置（ＲＳ１）の太陽歯車（ＳＯ１）と第４遊星歯車装置（ＲＳ４）の太陽歯車（ＳＯ４）が、第７軸（７）として互いに結合されている。第１遊星歯車装置（ＲＳ１）のキャリヤ（ＳＴ１）と第３遊星歯車装置（ＲＳ３）のキャリヤ（ＳＴ３）が、第８軸（８）として互いに結合されている。動力流において、第１切換要素（Ａ）が第３軸（３）と変速機ケース（ＧＧ）との間に配置され、第２切換要素（Ｂ）が第４軸（４）と変速機ケース（ＧＧ）との間に配置され、第３切換要素（Ｃ）が、第１軸（１）と第７軸（７）との間に、あるいは第１軸（１）と第８軸（８）との間に、あるいは第７軸（７）と第８軸（８）との間に配置され、第４切換要素（Ｄ）が第５軸（５）と第６軸（６）との間に配置され、第５切換要素（Ｅ）が第５軸（５）と第７軸（７）との間に配置されている。
2008531954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸（ＡＮ）と、出力軸（ＡＢ）と、４個の遊星歯車装置（ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４）と、少なくとも８本の回転可能な軸（１、２、３、４、５、６、７、８）と、５個の切換要素（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）とを備え、これらの切換要素の選択的係合が、駆動軸（ＡＮ）と出力軸（ＡＢ）との間に種々の変速比を生じさせ、これにより、８個の前進段と少なくとも１個の後進段が実現される遊星歯車構造の多段変速機、特に自動車の自動変速機であって、
・第１遊星歯車装置（ＲＳ１）の内ば歯車（ＨＯ１）と駆動軸（ＡＮ）が、互いに固く結合されて第１軸（１）を形成し、
・第４遊星歯車装置（ＲＳ４）のキャリヤ（ＳＴ４）と出力軸（ＡＢ）が、互いに固く結合されて第２軸（２）を形成し、
・第２遊星歯車装置（ＲＳ２）の太陽歯車（ＳＯ２）と第３遊星歯車装置（ＲＳ３）の太陽歯車（ＳＯ３）が、互いに固く結合されて第３軸（３）を形成し、
・第２遊星歯車装置（ＲＳ２）の内ば歯車（ＨＯ２）が第４軸（４）を形成し、
・第３遊星歯車装置（ＲＳ３）の内ば歯車（ＨＯ３）が第５軸（５）を形成し、
・第２遊星歯車装置（ＲＳ２）のキャリヤ（ＳＴ２）と第４遊星歯車装置（ＲＳ４）の内ば歯車（ＨＯ４）が、互いに固く結合されて第６軸（６）を形成し、
・第１遊星歯車装置（ＲＳ１）の太陽歯車（ＳＯ１）と第４遊星歯車装置（ＲＳ４）の太陽歯車（ＳＯ４）が、互いに固く結合されて第７軸（７）を形成し、
・第１遊星歯車装置（ＲＳ１）のキャリヤ（ＳＴ１）と第３遊星歯車装置（ＲＳ３）のキャリヤ（ＳＴ３）が、互いに固く結合されて第８軸（８）を形成している、
多段変速機において、
・第１切換要素（Ａ）が、動力流において、第３軸（３）と変速機ケース（ＧＧ）との間に配置され、
・第２切換要素（Ｂ）が、動力流において、第４軸（４）と変速機ケース（ＧＧ）との間に配置され、
・第３切換要素（Ｃ）が、動力流において、第１軸（１）と第７軸（７）との間、第１軸（１）と第８軸（８）との間、又は第７軸（７）と第８軸（８）との間に配置され、
・第４切換要素（Ｄ）が、動力流において、第５軸（５）と第６軸（６）との間に配置され、
・第５切換要素（Ｅ）が、動力流において、第５軸（５）と第７軸（７）との間に配置されている、
ことを特徴とする多段変速機。
【請求項２】
・前進１速段が、第１切換要素（Ａ）と第２切換要素（Ｂ）と第３切換要素（Ｃ）の係合によって、
・前進２速段が、第１切換要素（Ａ）と第２切換要素（Ｂ）と第５切換要素（Ｅ）の係合によって、
・前進３速段が、第２切換要素（Ｂ）と第３切換要素（Ｃ）と第５切換要素（Ｅ）の係合によって、
・前進４速段が、第２切換要素（Ｂ）と第４切換要素（Ｄ）と第５切換要素（Ｅ）の係合によって、
・前進５速段が、第２切換要素（Ｂ）と第３切換要素（Ｃ）と第４切換要素（Ｄ）の係合によって、
・前進６速段が、第３切換要素（Ｃ）と第４切換要素（Ｄ）と第５切換要素（Ｅ）の係合によって、
・前進７速段が、第１切換要素（Ａ）と第３切換要素（Ｃ）と第４切換要素（Ｄ）の係合によって、
・前進８速段が、第１切換要素（Ａ）と第４切換要素（Ｄ）と第５切換要素（Ｅ）の係合によって、
それぞれ生ずる、ことを特徴とする請求項１記載の多段変速機（図４）。
【請求項３】
後進段が、第１切換要素（Ａ）と第２切換要素（Ｂ）と第４切換要素（Ｄ）の係合によって生ずる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の多段変速機（図４）。
【請求項４】
４個すべての遊星歯車装置（ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４）が、マイナス遊星歯車装置として形成されている、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項５】
遊星歯車装置（ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４）が、互いに同軸的に軸方向において“ＲＳ１、ＲＳ３、ＲＳ２、ＲＳ４”の順序で配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の多段変速機（図１、図２、図３）。
【請求項６】
・第７軸（７）が、部分的に、第６軸（６）の内部において中心を延び、
・第６軸（６）が、部分的に、第３軸（３）の内部において中心を延び、
・第８軸（８）が、軸方向にわたり完全に、第５軸（５）と第４切換要素（Ｄ）と第５切換要素（Ｅ）と第３遊星歯車装置（ＲＳ３）とを取り囲んでいる、
ことを特徴とする請求項５に記載の多段変速機（図１、図２、図３）。
【請求項７】
第１切換要素（Ａ）と第２切換要素（Ｂ）が、立体的に見て、遊星歯車装置（ＲＳ１〜ＲＳ４）の半径方向外側の領域に、軸方向に直接並べて配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の多段変速機（図１、図２、図３）。
【請求項８】
第２切換要素（Ｂ）が、立体的に見て、少なくとも部分的に第２遊星歯車装置（ＲＳ２）の半径方向外側に配置され、第１切換要素（Ａ）が、少なくとも部分的に軸方向において第２遊星歯車装置（ＲＳ２）と第３遊星歯車装置（ＲＳ３）との間の領域に、および／又は、少なくとも部分的に第３遊星歯車装置（ＲＳ３）の半径方向外側の領域に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の多段変速機（図１、図２、図３）。
【請求項９】
第４切換要素（Ｄ）と第５切換要素（Ｅ）が、立体的に見て、少なくとも部分的に軸方向において第１遊星歯車装置（ＲＳ１）と第３遊星歯車装置（ＲＳ３）との間に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の多段変速機（図１、図２、図３）。
【請求項１０】
第１軸（１）が、第３切換要素（Ｃ）を軸方向および半径方向にわたり完全に取り囲んでいる、ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の多段変速機（図１）。
【請求項１１】
第３切換要素（Ｃ）が、立体的に見て、第１遊星歯車装置（ＲＳ１）の第３遊星歯車装置（ＲＳ３）とは反対の側に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の多段変速機（図１）。
【請求項１２】
第８軸（８）が、第３切換要素（Ｃ）を軸方向および半径方向にわたり完全に取り囲んでいる、ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の多段変速機（図３）。
【請求項１３】
遊星歯車装置（ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４）が、互いに同軸的に軸方向において“ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ１、ＲＳ４”の順序で配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の多段変速機（図５）。
【請求項１４】
４個の遊星歯車装置（ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４）が、それぞれ変速機のたかだか１個の軸（駆動軸ＡＮないし第１軸１）で軸方向に中心を貫通されている、ことを特徴とする請求項１ないし４、又は１３のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項１５】
変速機の駆動軸（ＡＮ）ないし第１軸（１）が、第２遊星歯車装置（ＲＳ２）と第３遊星歯車装置（ＲＳ３）を軸方向に中心を貫通している、ことを特徴とする請求項１ないし４、１３、又は１４のいずれか１つに記載の多段変速機（図５）。
【請求項１６】
変速機の駆動軸（ＡＮ）ないし第１軸（１）が、第４遊星歯車装置（ＲＳ４）と第１遊星歯車装置（ＲＳ１）を軸方向に中心を貫通している、ことを特徴とする請求項１ないし４、１３、又は１４のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項１７】
・第８軸（８）が、第３切換要素（Ｃ）と第１遊星歯車装置（ＲＳ１）を軸方向および半径方向にわたり完全に取り囲み、
・第５軸（５）が、第８軸（８）を軸方向および半径方向にわたり完全に取り囲み、
・第６軸（６）が、第３切換要素（Ｃ）と第５軸（５）と第５切換要素（Ｅ）を軸方向および半径方向にわたり完全に取り囲んでいる、
ことを特徴とする請求項１ないし４、又は１３ないし１６のいずれか１つに記載の多段変速機（図５）。
【請求項１８】
第３軸（３）が、駆動軸（ＡＮ）又はケース固定のハブに、回転可能に支持されている、ことを特徴とする請求項１ないし４、又は１３ないし１７のいずれか１つに記載の多段変速機（図５）。
【請求項１９】
第２切換要素（Ｂ）が、立体的に見て、少なくとも部分的に第２遊星歯車装置（ＲＳ２）の半径方向外側の領域に配置され、第１切換要素（Ａ）が、第２遊星歯車装置（ＲＳ２）の第３遊星歯車装置（ＲＳ３）とは反対の側に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし４、又は１３ないし１８のいずれか１つに記載の多段変速機（図５）。
【請求項２０】
第１切換要素（Ａ）と第２切換要素（Ｂ）が、立体的に見て、軸方向に直接並べて配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし４又は１３ないし１９のいずれか１つに記載の多段変速機（図５）。
【請求項２１】
第１切換要素（Ａ）と第２切換要素（Ｂ）が、半径方向においてほぼ互いに重なり合って配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし４、又は１３ないし１９のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項２２】
第４切換要素（Ｄ）が、第１遊星歯車装置（ＲＳ１）の第４遊星歯車装置（ＲＳ４）とは反対の側に配置され、第５切換要素（Ｅ）が、第１遊星歯車装置（ＲＳ１）の第３遊星歯車装置（ＲＳ３）とは反対の側に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし４、又は１３ないし２１のいずれか１つに記載の多段変速機（図５）。
【請求項２３】
第５切換要素（Ｅ）が、立体的に見て、軸方向において第１遊星歯車装置（ＲＳ１）と第４遊星歯車装置（ＲＳ４）との間に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし４又は１３ないし２２のいずれか１つに記載の多段変速機（図５）。
【請求項２４】
第３切換要素（Ｃ）が、立体的に見て、少なくとも部分的に軸方向において第１遊星歯車装置（ＲＳ１）と第３遊星歯車装置（ＲＳ３）との間に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし２３のいずれか１つに記載の多段変速機（図２、図３、図５）。
【請求項２５】
第３切換要素（Ｃ）が、立体的に見て、軸方向において第１遊星歯車装置（ＲＳ１）と第４遊星歯車装置（ＲＳ４）との間に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし２３のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項２６】
第３切換要素（Ｃ）が、第１遊星歯車装置（ＲＳ１）に直に隣接している、ことを特徴とする請求項１ないし２５のいずれか１つに記載の多段変速機（図１、図２、図３、図５）。
【請求項２７】
第３切換要素（Ｃ）が、第３遊星歯車装置（ＲＳ３）に直に隣接している、ことを特徴とする請求項１ないし２５のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項２８】
第４切換要素（Ｄ）が、立体的に見て、第５切換要素（Ｅ）より第３遊星歯車装置（ＳＲ３）の近くに配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし２７のいずれか１つに記載の多段変速機（図１、図２、図３、図５）。
【請求項２９】
第４切換要素（Ｄ）が、第３遊星歯車装置（ＲＳ３）に直に隣接している、ことを特徴とする請求項１ないし２８のいずれか１つに記載の多段変速機（図１、図２、図３、図５）。
【請求項３０】
第４切換要素（Ｄ）が、立体的に見て、少なくとも部分的に第３遊星歯車装置（ＲＳ３）の半径方向外側に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし２９のいずれか１つに記載の多段変速機（図５）。
【請求項３１】
軸（ＡＮ、ＡＢ、１、２、３、４、５、６、７、８）と変速機ケース（ＧＧ）との間に、補助フリーホイールが利用される、ことを特徴とする請求項１ないし３０のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項３２】
変速機の駆動部と出力部が、変速機ケース（ＧＧ）の相対する側に設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし３１のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項３３】
変速機の駆動部と出力部が、変速機ケース（ＧＧ）の同じ側に設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし３１のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項３４】
車軸差動装置および／又は動力分配差動装置が、変速機の駆動部側又は出力部側に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし３３のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項３５】
駆動軸（ＡＮ）が、クラッチ要素によって、自動車のエンジンから切り離すことができる、ことを特徴とする請求項１ないし３４のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項３６】
クラッチ要素として、流体トルクコンバータ、流体クラッチ、乾式発進クラッチ、湿式発進クラッチ、磁粉クラッチ又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３５に記載の多段変速機。
【請求項３７】
動力流方向において変速機の下流に、外部発進要素が配置され、駆動軸（ＡＮ）が、エンジンのクランクシャフトに固く又はねじり弾性的に結合されている、ことを特徴とする請求項１ないし３６のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項３８】
自動車の発進が、変速機内部の切換要素によって、特に変速機の第１切換要素（Ａ）又は第２切換要素（Ｂ）によって行われ、駆動軸（ＡＮ）が、エンジンのクランクシャフトに常に固く又はねじり弾性的に結合されている、ことを特徴とする請求項１ないし３７のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項３９】
エンジンと変速機との間に、ねじり振動止めが配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし３８のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項４０】
変速機の各軸（ＡＮ、ＡＢ、１、２、３、４、５、６、７、８）に、非摩耗ブレーキ又は補機を駆動するための補助駆動装置、あるいは発電機としておよび／又は補助駆動機械としての電気機械が設けられる、ことを特徴とする請求項１ないし３９のいずれか１つに記載の多段変速機。
【請求項４１】
切換要素（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）として、摩擦クラッチないし摩擦ブレーキ（特に多板クラッチ、バンドブレーキ、および／又は円錐クラッチ）およびかみ合いクラッチないしかみ合いブレーキ（特に円錐クラッチおよび／又はつめクラッチ）が設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし４０のいずれか１つ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、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に記載の遊星歯車構造の多段変速機、特に自動車における自動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に自動車における自動変速機は、従来において複数の遊星歯車装置を有し、こ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ないし切換要素によって接続され、通常、選択的にロックアップクラッチを備えすべり作用を受ける例えば流体トルクコンバータや流体クラッチのような発進要素に結合されている。
【０００３】
かかる多段自動変速機は、例えば本件出願人出願の独国特許出願公開第１９９４９５０７号明細書に由来している。その多段自動変速機は、主に、互いに同軸的に配置された駆動軸および出力軸と、全部で４個の遊星歯車装置と、複数の切換要素とを有している。その駆動軸に、切換不能な２個の前置遊星歯車装置が設けられている。これらの前置遊星歯車装置は出力部側に２つの回転数を発生する。これらの両回転数は、駆動軸の回転数のほかに選択的に、出力軸に作用する切換可能な多重式主歯車装置の種々の入力要素に、利用された切換要素の選択的係合によって、或る速度段から次の高速段あるいは低速段に入れ替えるために、いままで作動されていた２個の切換要素のうちの１個の切換要素だけが接続あるいは切離しされねばならないように接続できる。さらに主歯車装置は、２キャリヤ・４軸・遊星歯車装置として形成され、そのうちの２個の遊星歯車装置は、２個の要素を介して互いに固く連結されている。その場合、５個の切換要素を利用して７個の前進段が、６個の切換要素を利用して９個ないし１０個の前進段が、それぞれグループ切換なしに入れ替えできる。
【０００４】
本件出願人出願の独国特許出願公開第１０１１５９８３号明細書に、前置歯車装置に結合された駆動軸と、後置歯車装置に結合された出力軸と、それらの選択的係合によって少なくとも８個の前進段がグループ切換なしに入れ替えできる最大７個の切換要素とを備えた多段変速機が記載されている。その前置歯車装置は、切換可能あるいは切換不能な１個の遊星歯車装置あるいは互いに連結された切換不能な最大２個の遊星歯車装置で形成されている。後置歯車装置は、２個の切換可能な後置遊星歯車装置を備えた２キャリヤ・４軸・変速機として形成され、４本の自由軸を有している。その２キャリヤ・４軸・変速機の第１自由軸は、第１切換要素に結合され、第２自由軸は、第２、第３の切換要素に結合され、第３自由軸は、第４、第５の切換要素に結合され、第４自由軸は、出力軸に結合されている。全部で６個の切換要素を備えた多段変速機に対して、本発明に基づいて、後置歯車装置の第３自由軸又は第１自由軸を、追加的に、第７切換要素に結合することを提案する。全部で７個の切換要素を備えた多段変速機に対して、本発明に基づいて、第３自由軸を、追加的に、第６切換要素に結合し、第１自由軸を、追加的に、第７切換要素に結合することを提案する。
【０００５】
複数の他の多段変速機は例えば独国特許出願公開第１０１１５９９５号明細書でも知られている。それらの場合、互いに連結された切換可能な４個の遊星歯車装置と、６個ないし７個の摩擦式切換要素が設けられ、それらの選択的係合によって、変速機の駆動軸の回転数が、変速機の出力軸に、９個ないし１１個の前進段と少なくとも１個の後進段が入れ換えできるように伝達される。変速機構想に応じて、各速度段において２個ないし３個の切換要素が係合され、その場合、或る速度段から次の高速段あるいは次の低速段に入れ換える際、グループ切換を防止するために、作動されていた切換要素のうちの１個だけが解除され、いままで係合されていなかった１個の切換要素が接続される。
【０００６】
また、同軸的な４個の単一（シングル）遊星歯車装置と８個の摩擦式切換要素を有する８速式多段変速機が、独国特許出願公開第２９３６９６９号明細書で知られている。
【０００７】
さらに、４個の単一遊星歯車装置と６個の摩擦式切換要素を有する多段自動変速機が、米国特許第４６８３７７６号明細書で知られている。４個全部の遊星歯車装置は、いわゆるマイナス（逆転）遊星歯車装置として単一遊星歯車構造で形成されている。駆動部から見て最初の２個の遊星歯車装置は、切換可能な前置歯車装置を形成し、２本の連結軸を介して互いに固く結合され、その前置歯車装置の第１連結軸は、それらの両太陽歯車を互いに固く結合し、変速機の駆動軸に固く結合し、前置歯車装置の第２連結軸は、第１遊星歯車装置の内ば歯車および第２遊星歯車装置のキャリヤを互いに固く結合し、同時に、前置歯車装置の出力軸を形成している。前置歯車装置の他の２個の構成要素（即ち、第１遊星歯車装置のキャリヤと第２遊星歯車装置の内ば歯車）は、それぞれ固有のブレーキで変速機ケースに拘束できる。第３、第４の遊星歯車装置は切換可能な主歯車装置を形成し、同様に、２本の連結軸を介して互いに固く結合され、その主歯車装置の第１連結軸は、それらの両太陽歯車を互いに固く結合し、変速機の駆動軸に結合し、主歯車装置の第２連結軸は、第３遊星歯車装置のキャリヤを第４遊星歯車装置の内ば歯車に固く結合し、同様に、駆動軸に結合でき、選択的に、ブレーキを介して変速機ケースに拘束することもできる。主歯車装置の他の入力要素としての第３遊星歯車装置の内ば歯車は、前置歯車装置の出力軸に固く結合され、他のブレーキを介して変速機ケースに拘束できる。また、第４遊星歯車装置のキャリヤは、主歯車装置の出力要素を形成し、変速機の出力軸に固く結合されている。その変速機は、６個の切換要素のうちの２個一対の選択的係合によって得られるグループ切換なしに切換可能な全部で９個の前進段と１個の後進段を有する。
【０００８】
さらに、米国特許第６１７６８０３号明細書で、互いに同軸的に配置され互いに連結された切換可能な４個の単一遊星歯車装置を備えた９速式自動変速機が知られている。その自動変速機は、上述した米国特許第４６８３７７６号明細書における自動変速機に構造が非常に似ている。その米国特許第４６８３７７６号明細書におけるように、全部で６個の切換要素が設けられ、そのうちの２個が多板クラッチとして、４個が多板ブレーキとして形成されている。駆動部から見て４個の遊星歯車装置のうちの最初の遊星歯車装置は、米国特許第４６８３７７６号明細書の場合と異なって、いわゆるプラス（正転）遊星歯車装置として二重（ダブル）遊星歯車構造で構成されている。他の３個の遊星歯車装置は、米国特許第４６８３７７６号明細書の場合と同様に、いわゆるマイナス（逆転）遊星歯車装置として単一遊星歯車構造で形成されている。そして第１（プラス）遊星歯車のキャリヤと第２遊星歯車装置の太陽歯車との連結を除いて、遊星歯車装置の部品相互間の連結、両クラッチないし駆動軸への、４個のブレーキ並びに出力軸への連結は、米国特許第４６８３７７６号明細書の場合と同じである。即ち、原理的には、米国特許第６１７６８０３号明細書における９速式自動変速機の場合、プラス遊星歯車装置だけが前置歯車装置として作動し、他の３個の遊星歯車装置は変速機の主歯車装置を形成する。
【０００９】
さらに、同軸的な４個の単一遊星歯車装置と、６個ないし７個の摩擦式切換要素（４個の多板ブレーキと２個ないし３個の多板クラッチ）とを備え、グループ切換なしに切換可能な９個の前進段を有する類似した多段自動変速機が、独国特許出願公開第４２３８０２５号明細書で知られている。その場合、駆動部から見て最初の２個の遊星歯車装置が、常に、変速機の駆動軸に固く結合され２本の連結軸を介して連結された切換可能な前置歯車装置を形成し、その前置歯車装置における１個の遊星歯車装置は、プラス遊星歯車装置として二重遊星歯車構造で構成され、他方の遊星歯車装置は、マイナス遊星歯車装置として単一遊星歯車構造で形成されている。他の両遊星歯車装置は、米国特許第４６８３７７６号明細書の場合と同じく、２キャリヤ・４軸・遊星歯車装置として構成された切換可能な主歯車装置を形成している。
【００１０】
即ち、一般的に遊星歯車構造の自動切換可能な車両変速機は、従来において既に多種多様に記載され、永続的に改良開発が進められている。即ち、かかる変速機は、十分な前進段数と、後進段と、自動車にとって非常に適した大きな総変速比幅の変速比（ギヤ比）と、良好な変速ステップ（ステップ比）を有している。また、その変速機は、前進方向における高い発進変速比を可能とし、直結段を有し、且つ、乗用車並びに商用車に対する採用に適するようにしなければならない。さらに、その変速機は、安価な構造的経費、特に少数の切換要素しか必要とされず、逐次的切換様式の際に二重切換が防止され、これにより、切換の際に規定された速度段群においてその都度１個の切換要素しか入れ替えられるようにしなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、全部で４個の遊星歯車装置を利用して、できるだけ少数の切換要素しか必要とされない、少なくとも８個の前進段と少なくとも１個の後進段とを有する、冒頭に述べた形式の多段変速機を提案することにある。その場合、すべての前進段が逐次的切換様式においてグループ切換なしに入れ替えできるようにし、即ち、或る前進段から次の高速前進段あるいは低速前進段に入れ替える際、いままで係合されていた１個の切換要素だけが解除され、いままで解除されていた１個の切換要素だけが係合されるようにしようとしている。また、変速機が比較的調和的な変速において大きな変速幅を有し、主走行段において、良好な効率（即ち、比較的僅かな牽引・歯車かみ合い損失）を有するようにしようとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、本発明に基づいて、請求項１に記載の特徴を備えた多段変速機によって解決される。他の有利な実施態様および発展形態は従属請求項に記載されている。
【００１３】
それに応じて、駆動軸と、出力軸と、４個の遊星歯車装置と、少なくとも８本の回転可能な軸と、５個の切換要素（２個のブレーキと３個のクラッチ）とを備え、これらの切換要素の選択的係合が、駆動軸と出力軸との間に種々の変速比を生じさせ、これにより、８個の前進段と１個の後進段が実現される、遊星歯車構造の本発明に基づく多段変速機を提案する。
【００１４】
本発明に基づいて、第１遊星歯車装置の内ば歯車と駆動軸が、互いに固く結合されて第１軸を形成している。第４遊星歯車装置のキャリヤと出力軸が、互いに固く結合されて変速機の第２軸を形成している。第２遊星歯車装置の太陽歯車と第３遊星歯車装置の太陽歯車が、互いに固く結合されて変速機の第３軸を形成している。第２遊星歯車装置の内ば歯車が、変速機の第４軸を形成している。第３遊星歯車装置の内ば歯車が、変速機の第５軸を形成している。第２遊星歯車装置のキャリヤと第４遊星歯車装置の内ば歯車が、互いに固く結合されて変速機の第６軸を形成している。第１遊星歯車装置の太陽歯車と第４遊星歯車装置の太陽歯車が、互いに固く結合されて変速機の第７軸を形成している。第１遊星歯車装置のキャリヤと第３遊星歯車装置のキャリヤが、互いに固く結合されて変速機の第８軸を形成している。
【００１５】
遊星歯車装置の種々の構成要素および変速機の駆動軸への５個の切換要素の接続に関して、本発明に基づいて、第１切換要素が動力流において第３軸と変速機ケースとの間に配置され、第２切換要素が動力流において第４軸と変速機ケースとの間に配置され、第３切換要素が動力流において第１軸と第７軸との間に、あるいは第１軸と第８軸との間に、あるいは第７軸と第８軸との間に配置され、第４切換要素が動力流において第５軸と第６軸との間に配置され、第５切換要素が動力流において第５軸と第７軸との間に配置されている、ことを提案する。従って、本発明に基づいて、変速機の種々の軸への第３切換要素の３種類の運動学的連結方式によって、全体的な変速機系列（Getriebefamilie）が生ずる。
【００１６】
本発明に応じて、前進１速段が、第１切換要素と第２切換要素と第３切換要素の係合によって、前進２速段が、第１切換要素と第２切換要素と第５切換要素の係合によって、前進３速段が、第２切換要素と第３切換要素と第５切換要素の係合によって、前進４速段が、第２切換要素と第４切換要素と第５切換要素の係合によって、前進５速段が、第２切換要素と第３切換要素と第４切換要素の係合によって、前進６速段が、第３切換要素と第４切換要素と第５切換要素の係合によって、前進７速段が、第１切換要素と第３切換要素と第４切換要素の係合によって、前進８速段が、第１切換要素と第４切換要素と第５切換要素の係合によって、それぞれ生ずる。
【００１７】
４個すべての遊星歯車装置は、好適には、いわゆるマイナス（逆転）遊星歯車装置として形成され、それぞれの遊星歯車は、それぞれの遊星歯車装置の太陽歯車および内ば歯車とかみ合っている。
【００１８】
変速機ケース内における４個の遊星歯車装置の立体的配置に関して、有利な実施態様において、４個すべての遊星歯車装置を、互いに同軸的に軸方向において“第１、第３、第２、第４遊星歯車装置”の順序で並べて配置する、ことを提案する。この場合、駆動軸と出力軸が互いに同軸的に延びている用途に対して、第１遊星歯車装置が、本発明に基づく遊星歯車装置群のうちの変速機の駆動部の側の遊星歯車装置である、ことが目的に適っている。“第１、第３、第２、第４遊星歯車装置”の立体的遊星歯車装置順序に関連して、第１切換要素と第２切換要素を、立体的に見て、遊星歯車装置の半径方向外側の領域に、特に第２遊星歯車装置および／又は（「Ａおよび／又はＢ」は「ＡとＢの少なくとも一方」を意味する。以下同様。）第３遊星歯車装置の半径方向外側の領域に、軸方向に並べて配置する、ことが目的に適っている。
【００１９】
他の有利な実施態様において、４個の遊星歯車装置の相互の立体的配置に関して、４個すべての遊星歯車装置を、互いに同軸的に軸方向において“第２、第３、第１、第４遊星歯車装置”の順序で配置する、ことを提案する。この場合、駆動軸と出力軸が互いに同軸的に延びている用途に対して、第２遊星歯車装置が、本発明に基づく遊星歯車装置群の変速機の駆動部の側の遊星歯車装置である、ことが目的に適っている。“第２、第３、第１、第４遊星歯車装置”の立体的遊星歯車装置順序に関連して、第１切換要素と第２切換要素は、立体的に見て軸方向に並べて配置されるか、あるいは、第２遊星歯車装置の近くおよび変速機ケースラジアル壁の近くの領域に半径方向において互いに重なり合って配置される。
【００２０】
さらに、４個の遊星歯車装置相互の上述した両立体的配置方式は、変速機の駆動軸と出力軸の非同軸的配置に対しても、例えば軸平行配置あるいは傾斜配置に対しても適用される。
【００２１】
多段変速機の本発明に基づく形成によって、特に調和的な変速における大きな変速幅の乗用車に適した変速比が生じ、これによって、良好な快適性および顕著な燃費削減が達成される。
【００２２】
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、２個のブレーキと３個のクラッチによって、構造的経費が非常に安価となる。本発明に基づく多段変速機によれば、有利な様式において、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で発進を実行することができる。また、変速機に組み入れられた発進要素による発進過程を可能にすることも考えられる。好適には、そのために、前進１速段と前進２速段と後進段において作動される２個のブレーキのうちの一方が適している。
【００２３】
さらに、本発明に基づく多段変速機において、一方では、各速度段で２個の切換要素しか解除されていないので牽引損失が僅かであり、他方では、単純に構成された単一遊星歯車装置における歯車かみ合い損失が僅かであるために、主走行過程において良好な効率が生ずる。
【００２４】
また、本発明に基づく多段変速機は、動力流方向並びに立体的観点における種々の動力伝達系形態への適合が可能とされるように設計されている。即ち、例えば特別な構造的処置を必要とせずに、変速機の駆動軸と出力軸を選択的に、互いに同軸的あるいは軸平行的に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下図を参照して本発明を詳細に説明する。なお各図において同一部分には同一符号が付されている。
【００２６】
図１には、本発明に基づく多段変速機の第１実施例が示されている。この変速機は、駆動軸ＡＮと、出力軸ＡＢと、４個の遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４と、５個の切換要素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを有し、これらはすべて変速機ケースＧＧの中に配置されている。４個すべての遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４は、単純なマイナス（逆転）遊星歯車装置として形成され、この実施例では、軸方向において“ＲＳ１、ＲＳ３、ＲＳ２、ＲＳ４”の順序で同軸的に直列配置されている。マイナス遊星歯車装置は、公知のように、遊星歯車装置の太陽歯車と内ば歯車にかみ合う遊星歯車を有している。４個の遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４における内ば歯車に符号ＨＯ１、ＨＯ２、ＨＯ３、ＨＯ４が付され、太陽歯車に符号ＳＯ１、ＳＯ２、ＳＯ３、ＳＯ４が付され、遊星歯車に符号ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３、ＰＬ４が付され、上述の遊星歯車を回転可能に支持するキャリヤに符号ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４が付されている。切換要素Ａ、Ｂはブレーキとして形成され、図示された実施例において、その両ブレーキは摩擦式多板ディスクブレーキとして形成されているが、勿論、異なった形態において、摩擦式バンドブレーキとしても、あるいは例えばかみ合い式つめブレーキあるいは円錐ブレーキとしても形成できる。切換要素Ｃ、Ｄ、Ｅはクラッチとして形成され、図示された実施例において、すべて摩擦接続切換可能な多板クラッチとして形成されているが、勿論、異なった形態において、かみ合い結合切換可能なつめクラッチあるいは円錐クラッチとしても形成できる。
【００２７】
これら５個の切換要素Ａ〜Ｅにより、８個の前進段と少なくとも１個の後進段の選択的切換が実現できる。本発明に基づく多段変速機は、全部で少なくとも８個の回転軸１〜８を有している。
【００２８】
図１の多段変速機において、４個の遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４の個々の構成要素の相互の連結および駆動軸ＡＮや出力軸ＡＢとの連結に関して、次のように設計されている。即ち、第１遊星歯車装置ＲＳ１の内ば歯車ＨＯ１と駆動軸ＡＮは、互いに固く結合されて変速機の第１軸１を形成している。第４遊星歯車装置ＲＳ４のキャリヤＳＴ４と出力軸ＡＢは、互いに固く結合されて変速機の第２軸２を形成している。第２、第３の遊星歯車装置ＲＳ２、ＲＳ３の太陽歯車ＳＯ２、ＳＯ３は、互いに固く結合されて変速機の第３軸３を形成している。第２遊星歯車装置ＲＳ２の内ば歯車ＨＯ２は変速機の第４軸４を形成し、第３遊星歯車装置ＲＳ３の内ば歯車ＨＯ３は変速機の第５軸５を形成している。第２遊星歯車装置ＲＳ２のキャリヤＳＴ２と第４遊星歯車装置ＲＳ４の内ば歯車ＨＯ４は、互いに固く結合されて変速機の第６軸６を形成している。第１、第４の遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ４の太陽歯車ＳＯ１、ＳＯ４は、互いに固く結合されて変速機の第７軸７を形成している。第１、第３の遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ３のキャリヤＳＴ１、ＳＴ３は、互いに固く結合されて変速機の第８軸８を形成している。
【００２９】
図１の多段変速機において、上述した変速機軸１〜８への５個の切換要素Ａ〜Ｅの連結に関して、次のように設計されている。即ち、第１切換要素Ａは、動力流において、第３軸３と変速機ケースＧＧとの間に配置されている。第２切換要素Ｂは、動力流において、第４軸４と変速機ケースＧＧとの間に配置されている。第３切換要素Ｃは、動力流において、第５軸５と第６軸６との間に配置されている。第３切換要素Ｃは、動力流において、第１軸１と第７軸７との間に配置されている。第４切換要素Ｄは、動力流において、第５軸５と第６軸６との間に配置されている。第５切換要素Ｅは、動力流において、第５軸５と第７軸７との間に配置されている。即ち、クラッチＣの係合によって、第１遊星歯車装置ＲＳ１の内ば歯車ＨＯ１と太陽歯車ＳＯ１が互いに結合され、その結果、この第１遊星歯車装置ＲＳ１はブロックとして駆動軸回転数で回転し、即ち、太陽歯車ＳＯ１ないし第７軸７並びにキャリヤＳＴ１ないし第８軸８が駆動軸回転数で回転する。
【００３０】
図１に示された実施例において、第１遊星歯車装置ＲＳ１は変速機の駆動部近くの歯車装置であり、第４遊星歯車装置ＲＳ４は変速機の出力部近くの歯車装置であり、駆動軸ＡＮおよび出力軸ＡＢは互いに同軸的に配置されている。当該技術者において、この変速機が特別な経費を必要とせずに、駆動軸と出力軸が互いに同軸的に配置されず、例えば軸平行にあるいは互いに角度を成して配置されるように変更できることは容易に理解できる。このような配置において、当該技術者は、必要に応じて、変速機の駆動装置も、第４遊星歯車装置ＲＳ４の近くに、即ち、第４遊星歯車装置ＲＳ４の第２遊星歯車装置ＲＳ２とは反対の側に配置する。
【００３１】
軸方向において“ＲＳ１、ＲＳ３、ＲＳ２、ＲＳ４”の順序での４個の歯車装置の立体的配列に相応して、変速機の第７軸７が、部分的に第６軸６の内部を同心的に延びる。この第６軸６は部分的に第３軸３の内部を同心的に延びる。また第８軸８は、クラッチＥとクラッチＤと第３遊星歯車装置ＲＳ３を軸方向にわたり完全に取り囲んでいる。変速機の第１軸１は、クラッチＣを軸方向および半径方向にわたり完全に取り囲んでいる。即ち、クラッチＤとクラッチＥは、第８軸８で形成された円筒空間の内部に配置され、クラッチＣは、第１軸１で形成された円筒空間の内部に配置されている。
【００３２】
さらに図１から明らかなように、図示された実施例において、両ブレーキＡ、Ｂは、立体的に見て、第２、第３遊星歯車装置ＲＳ２、ＲＳ３の半径方向外側の領域に軸方向に並べて配置され、そのブレーキＢは、少なくとも部分的に第２遊星歯車装置ＲＳ２の半径方向外側に配置され、ブレーキＡは、少なくとも部分的に、軸方向において第２、第３の両遊星歯車装置ＲＳ２、ＲＳ３間の領域に配置されている。この配置構造において、第２、第３の両遊星歯車装置ＲＳ２、ＲＳ３への両ブレーキＡ、Ｂの運動学的結合は、ブレーキＡがブレーキＢより第１遊星歯車装置ＲＳ１の近くに、ないしは変速機の駆動部の近くに配置されることを前提とする。勿論、図１に示された両ブレーキＡ、Ｂの立体的配列は例示に過ぎない。即ち、ブレーキＡは例えば少なくとも部分的に第３遊星歯車装置ＲＳ３の半径方向外側に配置することもできる。車両における変速機ケースＧＧに対する有用な構造空間に応じて、異なった形態において、例えば、両ブレーキＡ、Ｂが（図１における例から出発して）第２、第４の両遊星歯車装置ＲＳ２、ＲＳ４の半径方向外側の領域に軸方向に移動して並べて配置されるか、あるいは第１遊星歯車装置ＲＳ１と第３遊星歯車装置ＲＳ３の半径方向外側に並べて配置される、ように設計することもできる。
【００３３】
さらに図１から明らかなように、駆動軸ＡＮないし第１軸１を第７軸７に結合できるクラッチＣは、立体的に見て、第１遊星歯車装置ＲＳ１の第３遊星歯車装置ＲＳ３とは反対の側に、即ち、変速機のエンジンの側に、第１軸１で形成された円筒空間の内部に配置されている。図示された実施例において、クラッチＣの外側ディスクホルダは駆動軸ＡＮないし第１軸１に固く結合されている。図１には簡略化のために示されていない特に動的圧力平衡機能も有するクラッチＣのサーボ装置は、有利な様式で、この外側ディスクホルダに軸方向に移動可能に支持され、この場合、駆動軸回転数で常に回転する。クラッチＣの圧力媒体および潤滑材の供給は、構造的に単純な様式で、例えば駆動軸ＡＮおよび／又は第７軸７の中心孔を介して行われる。
【００３４】
図１からさらに明らかなように、両クラッチＤ、Ｅは、立体的に見て、軸方向において第２、第３遊星歯車装置ＲＳ２、ＲＳ３間の領域に配置され、そのクラッチＤはここでは好例としてクラッチＥより第３遊星歯車装置ＲＳ３の近くに配置され、軸方向においてこの第３遊星歯車装置ＲＳ３に直に隣接している。図示された実施例において、両クラッチＤ、Ｅの外側ディスクホルダは、第５軸５に結合され、構造的に単純な様式で、第３遊星歯車装置ＲＳ３の内ば歯車ＨＯ３に固く結合された共通ディスクホルダとして形成できる。好適には、この共通ディスクホルダは、両クラッチＤ、Ｅの（図１には簡略化のために示されていない）サーボ装置も軸方向に移動可能に収納し、その両サーボ装置は第５軸５の回転数で（即ち、内ば歯車ＨＯ３の回転数で）常に回転し、目的に適って、両サーボ装置は動的圧力平衡機能を有している。勿論、両クラッチＤ、Ｅの多板セットは図１の表示と違って軸方向に並べて配置できる。
【００３５】
図１の表示と違って、両クラッチＤ、Ｅに対して例えば、共通ディスクホルダを設けることができ、この共通ディスクホルダは第５軸５に結合され、クラッチＥに対して内側ディスクホルダとして、クラッチＤに対して外側ディスクホルダとして形成され、この場合、クラッチＥの多板セットは、立体的に見て、少なくとも部分的にクラッチＤの多板セットの半径方向外側に配置される。図１の表示と違って、両クラッチＤ、Ｅに対して例えば、共通ディスクホルダを設けることができ、この共通ディスクホルダは第５軸５に結合され、クラッチＤに対して内側ディスクホルダとして、クラッチＥに対して外側ディスクホルダとして形成され、この場合、クラッチＤの多板セットは、立体的に見て、少なくとも部分的にクラッチＥの多板セットの半径方向外側に配置される。図１の表示と違って例えば、クラッチＤの多板セットが、立体的に見て、少なくとも部分的に第３遊星歯車装置ＲＳ３の半径方向外側の領域に配置され、そのクラッチＥの多板セットが（図１のように）依然としてクラッチＤの多板セットより第１遊星歯車装置ＲＳ１の近くに配置される。図１の表示と違って例えば、クラッチＥの多板セットが、立体的に見て、少なくとも部分的に第３遊星歯車装置ＲＳ３の半径方向外側の領域に配置され、この場合、クラッチＤの多板セットが（図１と異なって）クラッチＤの多板セットより第１遊星歯車装置ＲＳ１の近くに配置され、この場合、第５軸５は目的に適って両クラッチＤ、Ｅに対して内側ディスクホルダとして形成される。
【００３６】
図２は、図１を参照して詳述した第１実施例を基礎とする本発明に基づく多段変速機の第２実施例を示している。図２から容易に明らかなように、４個の遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４の遊星歯車装置の相互の、および４個の切換要素Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅとの、および駆動軸ＡＮと出力軸ＡＢとの運動学的結合は、図１と同じであるが、クラッチＣの運動学的結合は図１と異なっている。図２から明らかなように、駆動軸ＡＮないし変速機の第１軸１はいまやクラッチＣを介して変速機の第８軸８に接続される。
【００３７】
即ち、クラッチＣの係合によって、いまや第１遊星歯車装置ＲＳ１の内ば歯車ＨＯ１とキャリヤＳＴ１が互いに結合される。クラッチＣが係合されたとき、図１のように、第１遊星歯車装置ＲＳ１はブロックとして駆動軸回転数で回転する。即ち、図１のように、クラッチＣが係合されたとき、太陽歯車ＳＯ１ないし第７軸７並びにキャリヤＳＴ１ないし第８軸８は駆動軸回転数で回転する。
【００３８】
第１軸１および第８軸８へのクラッチＣの運動学的結合に相応して、図２におけるクラッチＣの立体的配置も、図１に対して変更されている。図２から明らかなように、少なくともクラッチＣの多板セットが、立体的に見て、いまや軸方向において第１遊星歯車装置ＲＳ１と第３遊星歯車装置ＲＳ３との間に配置され、その場合、第１遊星歯車装置ＲＳ１に軸方向において直に隣接し、ここでは好例として内ば歯車ＨＯ１より大きな直径上に配置されている。クラッチＣの第１軸１に結合された構成要素は、好例として外側ディスクホルダとして形成されている。その多板セットを作動するためのクラッチＣの（図２には簡略化のために示されていない）サーボ装置は、例えば有利に第１軸１の第１遊星歯車装置ＲＳ１とは反対の側に配置され、駆動軸ＡＮないし第１軸１に軸方向に移動可能に支持され、駆動軸回転数で常に回転し、その場合、このサーボ装置のクラッチＣの多板セットに作用する作動要素は、第１遊星歯車装置ＲＳ１およびクラッチＣの多板セットを軸方向および半径方向にわたり取り囲み、クラッチＣの多板セットの第３遊星歯車装置ＲＳ３とは反対の側からその多板セットに作用する。
【００３９】
しかしクラッチＣの異なった形態において、その内側ディスクホルダが第１軸１に結合され、その外側ディスクホルダが第８軸８に結合される、ようにも設計できる。この場合、クラッチＣの（図２には簡略化のために示されていない）サーボ装置は、目的に適って、少なくとも主に立体的に見て、第８軸８で形成された円筒空間の内部に、クラッチＣの多板セットの第１遊星歯車装置ＲＳ１とは反対の側に少なくとも広く配置され、第８軸８に軸方向に移動可能に支持され、相応して第８軸８の回転数で常に回転する。
【００４０】
さらに図２から明らかなように、変速機構成要素の立体的配置は、クラッチＣの立体位置を除いて、図１から変更せずに受け継がれている。図１に匹敵する図２における詳細配置が好例と見なされる。即ち、当該技術者は、変速機ケースＧＧの内部における変速機構成要素の立体的配置に対する図１を参照して述べたすべての説明は、必要に応じて、図２における歯車装置構想にも意味上同じように転用される。
【００４１】
図３は、図１を参照して詳述した第１実施例を基礎とする本発明に基づく多段変速機の第３実施例を示している。図３から容易に明らかなように、４個の遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４の遊星歯車装置の相互の、および４個の切換要素Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅとの、および駆動軸ＡＮと出力軸ＡＢとの運動学的結合は、図１と同じであるが、クラッチＣの運動学的結合は図１と異なっている。図３から明らかなように、いまや変速機の第７軸７と第８軸８は、クラッチＣを介して互いに接続できる。
【００４２】
即ち、いまや第１遊星歯車装置ＲＳ１の太陽歯車ＳＯ１とキャリヤＳＴ１は、クラッチＣの係合によって互いに結合される。クラッチＣが係合されたとき、図１のように、第１遊星歯車装置ＲＳ１はブロックとして駆動軸回転数で回転する。即ち、図１のように、クラッチＣが係合されたとき、太陽歯車ＳＯ１ないし第７軸７並びにキャリヤＳＴ１ないし第８軸８は駆動軸回転数で回転する。
【００４３】
さらに図３から明らかなように、変速機構成要素の立体的配置は、クラッチＣの立体位置を除いて、図１から変更せずに受け継がれている。図１に匹敵する図３における詳細配置が好例と見なされる。即ち、当該技術者は、変速機ケースＧＧの内部における変速機構成要素の立体的配置に対する図１を参照して述べたすべての説明は、必要に応じて、図３における歯車装置構想にも意味上同じように転用される。
【００４４】
第１軸１および第８軸８へのクラッチＣの運動学的結合に相応して、図３におけるクラッチＣの立体的配置も、図１に対して変更されている。図３から明らかなように、クラッチＣは、立体的に見て、いまや軸方向において第１遊星歯車装置ＲＳ１と第３遊星歯車装置ＲＳ３との間に配置され、ないしは、軸方向において第１遊星歯車装置ＲＳ１とクラッチＥとの間に配置されている。そのクラッチＣは、ここでは好例として第１遊星歯車装置ＲＳ１のキャリヤＳＴ１の半径方向内側の領域で、軸方向において第１遊星歯車装置ＲＳ１に直に隣接している。このキャリヤＳＴ１に結合されたクラッチＣの構成要素は、図示された実施例において、外側ディスクホルダとして形成されているが、勿論、内側ディスクホルダとしても形成できる。クラッチＣの多板セットを作動するための図３に簡略化のために示されていないサーボ装置は、構造的に単純な様式で、クラッチＣの多板セットの第１遊星歯車装置ＲＳ１の側に、あるいは第１遊星歯車装置ＲＳ１とは反対の側に配置される。
【００４５】
クラッチＣの多板セットは、軸方向構造長を節約するために、図３の表示と違って、例えば立体的に見て、クラッチＥの多板セットの半径方向外側の領域に、あるいはクラッチＤの多板セットの半径方向外側の領域に、あるいは第３遊星歯車装置ＲＳ３の半径方向外側の領域に配置される。
【００４６】
図４には、図１、図２、図３における本発明に基づく多段変速機の作動表が示されている。各速度段において３個の切換要素が係合され、２個の切換要素が解除される。この作動表から切換ロジックのほかに、各速度段における変速比（ギヤ比）ｉの値およびそれで決定されるギヤ比ステップ（ステップ比）φが理解できる。その表示の変速比ｉは、４個の遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４のそれぞれの（典型的）標準変速比、−１．５５、−２．０６、−３．５４、−３．７０から生ずる。またその作動表から、切換ロジックにおいて隣接する２個の速度段が２個の切換要素を共用しているので、連続切換様式の際に二重切換ないしグループ切換が防止されることが理解できる。６速段は、好適には、直結段として形成されている。
【００４７】
前進１速段は、ブレーキＡとブレーキＢとクラッチＣの係合によって、前進２速段は、ブレーキＡとブレーキＢとクラッチＥの係合によって、前進３速段は、ブレーキＢとクラッチＣとクラッチＥの係合によって、前進４速段は、ブレーキＢとクラッチＤとクラッチＥの係合によって、前進５速段は、ブレーキＢとクラッチＣとクラッチＤの係合によって、前進６速段は、クラッチＣとクラッチＤとクラッチＥの係合によって、前進７速段は、ブレーキＡとクラッチＣとクラッチＤの係合によって、前進８速段は、ブレーキＡとクラッチＤとクラッチＥの係合によってそれぞれ生ずる。作動表からさらに明らかなように、後進段はブレーキＡとブレーキＢとクラッチＤの係合によって生ずる。
【００４８】
本発明に基づいて、自動車の発進は、変速機に組み入れられた１個の切換要素によってできる。この場合、前進１速段および後進段において必要とされる１個の切換要素が適用され、即ち、ここでは好適にはブレーキＡあるいはブレーキＢが適用される。前進２速段において両ブレーキＡ、Ｂも有利に必要とされる。変速機に組み入れられた発進要素としてブレーキＢが利用されるとき、これにより、最初の５つの前進段および後進段における発進が可能とされる。
【００４９】
本発明に基づく多段変速機の図１〜図３に示された実施例の変速機の内部における切換要素の立体的配置は、原則的には任意であり、変速機ケースＧＧの寸法と外形形状によってしか限定されない。それに応じて、図１における多段変速機の構造部品の好適な配置例が図５に示され、その場合、歯車要素と、切換要素と、軸との間におけるすべての運動学的結合は、図１から変更せずに受け継がれている。
【００５０】
図５から明らかなように、４個の遊星歯車装置ＲＳ１〜ＲＳ４はいまや軸方向において“ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ１、ＲＳ４”の順序で同軸的に直列配置されている。駆動軸ＡＮと出力軸ＡＢは、図１に例示されているように互いに同軸的に配置され、これによりいまや、第２遊星歯車装置ＲＳ２が変速機の駆動部近くの歯車装置であり、第４遊星歯車装置ＲＳ４が図１と同様に変速機の出力部近くの歯車装置である。勿論、図１の説明の枠内における駆動軸ＡＮおよび出力軸ＡＢないし変速機の駆動部および出力部の相対的位置の方式についての言及は、図５における実施例に意味上同じように転用できる。
【００５１】
４個の歯車装置の軸方向における“ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ１、ＲＳ４”の順序の立体的配置に応じて、４個の遊星歯車装置ＲＳ１〜ＲＳ４は、それぞれたかだか１本の軸で中心を貫通されている。図５から明らかなように、第２、第３の両遊星歯車装置ＲＳ２、ＲＳ３は、（好例として第２遊星歯車装置ＲＳ２の第３遊星歯車装置ＲＳ３とは反対の側に駆動部を立体的に位置することに関連して）、変速機の駆動軸ＡＮないし第１軸１だけで軸方向に中心を貫通され、残りの他の第１、第４の両遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ４は全く軸で貫通されていない。これは特に、一方では、駆動軸ＡＮおよび歯車装置に対する寸法づけに対して有利であり、他方では、４個の遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４の遊星歯車への比較的単純な潤滑材供給に対しておよび３個のクラッチＥ、Ｄ、Ｃへの比較的単純な圧力媒体・潤滑材供給に対して有利である。そのようにして、例えば公知のように特に第２、第３の両遊星歯車装置ＲＳ２、ＲＳ３の太陽歯車ＳＯ２、ＳＯ３の結合を形成する第３軸３は、構造的に単純に、駆動軸ＡＮに、あるいは変速機ケース固定のハブに回転可能に支持できる。他の形態において、図５と異なって、第４遊星歯車装置ＲＳ４の第１遊星歯車装置ＲＳ１とは反対の側に変速機の駆動軸ＡＮおよび出力軸ＡＢが非同軸的に配置されるとき、この場合、第４、第１の両遊星歯車装置ＲＳ４、ＲＳ１は、駆動軸ＡＮないし第１軸１で軸方向に中心を貫通され、残りの他の第３、第２の両遊星歯車装置ＲＳ３、ＲＳ２は全く軸で貫通されない。
【００５２】
４個の遊星歯車装置ＲＳ１〜ＲＳ４の相互の図１と異なった立体的位置に相応して、図５に応じて、変速機ケースＧＧの内部における５個の切換要素Ａ〜Ｅの歯車装置に対する図１に対して変更された目的に適った立体的配置も生ずる。
【００５３】
図５から明らかなように、ブレーキＢ（特にブレーキＢの多板セット）は、立体的に見て、第２遊星歯車装置ＲＳ２の半径方向外側の領域に配置されている。第２遊星歯車装置ＲＳ２の第３遊星歯車装置ＲＳ３とは反対の側において、ブレーキＡが軸方向においてブレーキＢに続き、図示された実施例において、この両ブレーキＡ、Ｂの多板セットは少なくともほぼ同じ直径上に配置されている。即ち、変速機ケースＧＧのラジアル外壁の領域における第２遊星歯車装置ＲＳ２の立体的位置に相応して、両ブレーキＡ、Ｂもこの変速機ケースラジアル壁の近くに配置され、図示された実施例において、ブレーキＡは軸方向においてその変速機ケースラジアル壁に直に隣接している。図示された実施例において、上述の変速機ケースラジアル壁は変速機のエンジンの側における変速機ケース壁であり、駆動軸ＡＮと出力軸ＡＢの好適な同軸的配置および変速機ケースＧＧの片側における駆動部の目的に適った立体的配置に応じて、第２遊星歯車装置ＲＳ２もこの側に配置されている。他の形態において、両ブレーキＡ、Ｂは、図５の表示と異なって、上述の変速機ケースラジアル壁の領域において少なくとも部分的に半径方向に重なり合って配置され、その場合、ブレーキＢは、立体的に見て、ブレーキＡの半径方向外側に配置される。さらに他の形態において、両ブレーキＡ、Ｂは、図の例から出発して、変速機中央の方向に軸方向にずらして配置することもでき、特に、ブレーキＡが少なくとも部分的に第２遊星歯車装置ＲＳ２の半径方向外側の領域に配置され、ブレーキＢが少なくとも部分的に第３遊星歯車装置ＲＳ３の半径方向外側の領域に配置されるように配置することができる。ブレーキＡないしブレーキＢの多板セットを作動するためのそれぞれのブレーキＡ、Ｂの（図５に簡略化のために示されていない）サーボ装置は、構造的に単純な様式で、変速機ケースおよび／又は上述の（ここでは好例として駆動部近くの）変速機ケースラジアル壁に組み入れられる。
【００５４】
駆動軸ＡＮないし第１軸１を第７軸７に結合するクラッチＣは、立体的に見て、軸方向において第１遊星歯車装置ＲＳ１と第３遊星歯車装置ＲＳ３との間に配置され、その場合、軸方向において第１遊星歯車装置ＲＳ１に直に隣接して配置されている。図示された例において、クラッチＣの外側ディスクホルダは、駆動軸ＡＮないし変速機の第１軸１に固く結合されている。即ちここでは、クラッチＣは、第１軸１で形成された円筒空間の内部に配置されている。クラッチＣの（図５に簡略化のために示されていない）サーボ装置は、有利な様式で、この外側ディスクホルダに軸方向に移動可能に支持され、この場合、駆動軸回転数で常に回転する。クラッチＣの圧力媒体・潤滑材供給は、構造的に単純な様式で、例えば駆動軸ＡＮの相応した孔ないし通路を介して行われる。しかし図５の表示と違って、クラッチＣの外側ディスクホルダが第７軸７に結合され、クラッチＣの内側ディスクホルダが相応して第１軸１に結合されるように設計することもできる。この場合、クラッチＣのサーボ装置は、目的に適って、第７軸７に軸方向に移動可能に支持され、この第７軸７の回転数で常に回転する。この場合、目的に適って、クラッチＣの圧力媒体・潤滑材供給は、第７軸７の相応した孔ないし通路を介して行われる。
【００５５】
図５に示された実施例において、変速機の第５軸５に結合されたクラッチＥは、立体的に見て、軸方向において第１、第４の両遊星歯車装置ＲＳ１、ＲＳ４間の領域に配置され、その場合、クラッチＥの第５軸５に固く結合された要素は、例えば内側ディスクホルダとして形成され、変速機の第７軸７に固く結合されたクラッチＥの要素は、相応して外側ディスクホルダとして形成されている。この場合、それに応じて、クラッチＥの多板セットを作動するための（図５に簡略化のために示されていない）サーボ装置が、第７軸７に軸方向に移動可能に支持され、この第７軸７の回転数で常に回転する、ことが目的に適っている。好適には、そのクラッチＥのサーボ装置は、軸方向において第１遊星歯車装置ＲＳ１に隣接している。クラッチＥの多板セットは、軸方向構造長を節約するために、図５の表示と違って、立体的に見て例えば少なくとも部分的に第１遊星歯車装置ＲＳ１の半径方向外側に配置され、その場合、クラッチＥの多板セットは、依然として主に軸方向において第１遊星歯車装置ＲＳ１に隣接している。
【００５６】
さらに図５から明らかなように、クラッチＤの多板セットは、立体的に見て、第３遊星歯車装置ＲＳ３の半径方向外側の領域に配置され、このクラッチＤの内側ディスクホルダは、ここでは好例して変速機の第５軸５に固く結合され、クラッチＤの外側ディスクホルダは、相応して変速機の第６軸６に固く結合されている。それに応じて、この場合、クラッチＤの多板セットを作動するための（図５に簡略化のために示されていない）サーボ装置が、第６軸６に軸方向に移動可能に支持され、この第６軸６の回転数で常に回転する、ことが目的に適っている。その場合、クラッチＤのサーボ装置は（必要に応じて）、その多板セットの第２遊星歯車装置ＲＳ２の側に配置されるか、あるいは、その多板セットの第４遊星歯車装置ＲＳ４の側に配置される。即ち、前者の場合、クラッチＤのサーボ装置は、少なくとも主に軸方向において第２遊星歯車装置ＲＳ２と第３遊星歯車装置ＲＳ３との間に配置され、駆動軸ＡＮおよび（太陽歯車）軸３の相応した孔ないし通路を介して圧力媒体・潤滑材が供給される。後者の場合、クラッチＤのサーボ装置は、少なくとも主に軸方向においてクラッチＥの外側ディスクホルダを形成する第７軸７のラジアル区域と第４遊星歯車装置ＲＳ４との間に配置され、構造的に単純な様式で、（太陽歯車）軸７の相応した孔ないし通路を介して圧力媒体・潤滑材が供給され、その場合、このサーボ装置のクラッチＥの多板セットに作用する作動要素は、クラッチＥおよび第１遊星歯車装置ＲＳ１を軸方向にわたり半径方向に取り囲んでいる。
【００５７】
即ち、軸方向において“ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ１、ＲＳ４”の順序での４個の歯車装置の立体的配列から、変速機の第５軸５が、変速機の第６軸６の円筒空間の内部を半径方向に延び、変速機の第８軸８が、少なくとも十分にこの第５軸５の円筒空間の内部を半径方向に延び、変速機の第１軸１の区域がこの第８軸８の円筒空間の内部を半径方向に延びている。また変速機の第７軸７も、主に第６軸６の円筒空間の内部を半径方向に延びている。即ち、第１軸１のシリンダ状区域はクラッチＣを軸方向にわたり半径方向に取り囲み、第８軸８はクラッチＣと第１遊星歯車装置ＲＳ１を軸方向および半径方向にわたり取り囲み、即ち、第５軸５も少なくとも十分にクラッチＣと第１遊星歯車装置ＲＳ１を軸方向にわたり半径方向に取り囲み、また、第６軸６は、クラッチＣと第１遊星歯車装置ＲＳ１とクラッチＥを軸方向にわたり半径方向に取り囲んでいる。
【００５８】
勿論、当該技術者（当業者）は、図１における多段変速機の歯車装置構想ないし運動学的部品結合を基礎とする図５を参照して述べた部品配置例を、意味上同じように、図２および図３における本発明に基づく他の歯車装置構想に転用できる。図２における歯車装置構想ないし運動学的部品結合に関連して、（ここでは第１軸１と第８軸８との切換可能な接続部を形成する）ブレーキＣが、図５と異なって、第３遊星歯車装置ＲＳ３に直に隣接している。図３における歯車装置構想ないし運動学的部品結合に関連して、（ここでは変速機の第７軸７と第８軸８との切換可能な接続部を形成する）ブレーキＣが、図５と異なって、第１遊星歯車装置ＲＳ１の第４遊星歯車装置ＲＳ４の側に面する側に配置され、目的に適って、第１遊星歯車装置ＲＳ１に直に隣接して配置されている。
【００５９】
先に図示ないし上述したすべての実施例に対して、本発明に基づく変速機族は以下の点が当てはまる。
【００６０】
本発明に基づいて、同じ歯車装置構想でも、個々の歯車装置の標準伝達比に応じて、種々の（ギヤ比）ステップが生じ、これにより、用途特有ないし車両特有の変更が可能とされる。
【００６１】
また、多段変速機の適当な各箇所に、例えば軸と変速機ケースとの間に、あるいは２つの軸を互いに結合するために、補助フリーホイールを設けることができる。
【００６２】
駆動部側あるいは出力部側に、本発明に基づいて、車軸差動装置および／又は動力分配差動装置が配置される。
【００６３】
有利な他の実施態様の枠内で、駆動軸ＡＮはクラッチ要素によって必要に応じてエンジンから切り離すことができ、そのクラッチ要素として、流体トルクコンバータ、流体クラッチ、乾式マスタークラッチ、湿式マスタークラッチ、磁粉クラッチあるいは遠心クラッチが採用される。また、かかる発進要素は、動力流方向において、変速機の下流に配置することもでき、この場合、駆動軸ＡＮはエンジンのクランクシャフトに常に結合されている。
【００６４】
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を配置することを可能としている。
【００６５】
本発明の図示されていない他の実施態様の枠内で、変速機の各軸に、好適には、駆動軸ＡＮあるいは出力軸ＡＢに、例えば液圧リターダあるいは電気リターダなどのような非摩耗ブレーキが配置され、この非摩耗ブレーキは特に、商用車に対する利用に対して価値がある。また、各軸上における補機を駆動するために、好適には、駆動軸ＡＮあるいは出力軸ＡＢに補助駆動装置が設けられる。
【００６６】
採用される切換要素は、負荷時切換可能なクラッチあるいはブレーキとして形成できる。特に、例えば多板クラッチ、バンドブレーキおよび／又は円錐クラッチのような摩擦クラッチあるいはブレーキが利用できる。また、切換要素として、例えば同期装置あるいはかみ合いクラッチのようなかみ合い式ブレーキおよび／又はクラッチも利用できる。特にブレーキＢに対して、このブレーキＢが変速機の切換ロジックに応じて、中立位置から後進段を入れるときだけ、および前進５速段へのダウンシフト時だけ接続されねばならないので、短い構造長のバンドブレーキの利用を推奨する。
【００６７】
ここで提案された多段変速機の他の利点は、各軸に補助的に電気機械を発電機としておよび／又は補助駆動機械として設けることができることにある。
【００６８】
勿論、各構造的形成、特に遊星歯車装置と切換要素のそれら自体および相互の各立体的配置も、たとえこの形態が図および明細書に明示されていなくとも、本件請求項の保護範囲のもとで、請求項に挙げられている変速機の機能を害することなしに、技術的に重要である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に基づく多段変速機の第１実施例の概略図。
【図２】本発明に基づく多段変速機の第２実施例の概略図。
【図３】本発明に基づく多段変速機の第３実施例の概略図。
【図４】図１、図２、図３の多段変速機の作動状態の図表。
【図５】図１の多段変速機の有利な構造的配置の実施例。
【符号の説明】
【００７０】
１              第１軸
２              第２軸
３              第３軸
４              第４軸
５              第５軸
６              第６軸
７              第７軸
８              第８軸
Ａ              第１切換要素、第１ブレーキ
Ｂ              第２切換要素、第２ブレーキ
Ｃ              第３切換要素、第１クラッチ
Ｄ              第４切換要素、第２クラッチ
Ｅ              第５切換要素、第３クラッチ
ＡＮ            駆動軸
ＡＢ            出力軸
ＧＧ            変速機ケース
ＲＳ１          第１遊星歯車装置
ＨＯ１          第１遊星歯車装置の内ば歯車
ＳＯ１          第１遊星歯車装置の太陽歯車
ＳＴ１          第１遊星歯車装置のキャリヤ
ＰＬ１          第１遊星歯車装置の遊星歯車
ＲＳ２          第２遊星歯車装置
ＨＯ２          第２遊星歯車装置の内ば歯車
ＳＯ２          第２遊星歯車装置の太陽歯車
ＳＴ２          第２遊星歯車装置のキャリヤ
ＰＬ２          第２遊星歯車装置の遊星歯車
ＲＳ３          第３遊星歯車装置
ＨＯ３          第３遊星歯車装置の内ば歯車
ＳＯ３          第３遊星歯車装置の太陽歯車
ＳＴ３          第３遊星歯車装置のキャリヤ
ＰＬ３          第３遊星歯車装置の遊星歯車
ＲＳ４          第４遊星歯車装置
ＨＯ４          第４遊星歯車装置の内ば歯車
ＳＯ４          第４遊星歯車装置の太陽歯車
ＳＴ４          第４遊星歯車装置のキャリヤ
ＰＬ４          第４遊星歯車装置の遊星歯車
ｉ              変速比（ギヤ比）
φ              ステップ比
【図１】
2008531954.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008531954.tif 000005
【図４】
2008531954.tif 000006
【図５】
2008531954.tif 000007
【国際調査報告】
2008531954.tif 000008
2008531954.tif 000009
2008531954.tif 000010
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