(57)【要約】【課題】  自動多段変速機、特に車両用動力分割式副軸変速機であって、変速段をシフトするために変速機入力軸（３）と変速機出力軸（４）との間で複数の動力伝達経路がケース（２４）内に設けられ、１つの動力伝達流中にシフト要素（５、６、７）を介して接続可能な複数の変速機構（８、９、１０）を介して変速段が実現可能であるものにおいて、変速機の重量および製造コストを低減すること。【解決手段】  変速機構（８、９）の接続状態のときこの変速機構に作用する半径方向力および接線方向力を直接にケース（２４）内に案内可能であるように変速機構（８、９、１０）の少なくとも１つが少なくとも部分的にケース（２４）内で支承した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動多段変速機、特に車両用の動力分割式副軸変速機であって、変速段をシフトするために変速機入力軸（３）と変速機出力軸（４）との間で複数の動力伝達経路がケース（２４）内に設けられており、１つの動力伝達流中でシフト要素（５、６、７）を介して接続可能な複数の変速機構（８、９、１０）を介して変速段が実現可能であるものにおいて、
変速機構の少なくとも１つ（８、９）が少なくとも部分的にケース（２４）に支承され、これにより当該１つの変速機構（８、９）の接続状態のとき当該１つの変速機構に作用する半径方向力および接線方向力を直接にケース（２４）内に案内可能としたことを特徴とする自動多段変速機。
【請求項２】
ケース（２４）内での変速機構（８、９）の支承部（２３）を介して、変速機構（８、９）に加わる軸線方向力も直接的にケース（２４）内に案内可能であることを特徴とする、請求項１に記載の自動多段変速機。
【請求項３】
変速機構（８、９）の支承部（２３）が支承スリーブ（２６；２６Ａ〜２６Ｃ）を有し、この支承スリーブ上でシフト要素の少なくとも１つ（６、７）が少なくとも部分的に支承されていることを特徴とする、請求項２に記載の自動多段変速機。
【請求項４】
支承スリーブ（２６；２６Ａ〜２６Ｃ）が、少なくとも１つの支持要素（２５；２５Ａ〜２５Ｃ）を介して、ケース（２４）と強固に結合されていることを特徴とする、請求項３に記載の自動多段変速機。
【請求項５】
シフト要素（５〜７）が、確動式および／または摩擦式シフト要素として構成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自動多段変速機。
【請求項６】
変速機構（８、９、１０）がそれぞれ少なくとも１つの円筒歯車対を含み、各円筒歯車対の第１の円筒歯車（１６、１７）が変速機構（８、９）の支承部（２３）上に配置されるとともに第２円筒歯車が副軸（１１）上で支承されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の自動多段変速機。
【請求項７】
遊星歯車セット（２）として構成される合成用歯車列内で動力伝達経路が合成されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の自動多段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段部分に記載された種類の自動多段変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
実用上一般に知られている自動変速機もしくは多段変速機は、副軸構造様式の従来型手動変速機の原理に主として基づいており、同期機構として具現化されたシフト要素を利用してシフトが実現される。このような変速機の円筒歯車段として具現化される動力決定要素は取付空間が大きいので、実用の場では遊星歯車セットを有するいわゆるパワーシフト自動変速機があり、該パワーシフト自動変速機においては円筒歯車段を有する変速機と比較して取付空間要求が低減される。
【０００３】
しかしパワーシフト自動変速機は例えば摩擦式多板クラッチ、多板ブレーキ等のシフト要素を備えており、これらはトルクを伝達するために比較的大きい寸法に設計されねばならず、しかも大抵は油圧操作される。
【０００４】
さらに、このようなパワーシフト要素は不利なことに非操作状態のときすなわち開状態のときドラグ損失(Schleppverlust)が大きいことを特徴としており、その操作のために相応に高い操作エネルギーが不可欠であり、そのことが変速機の効率に否定的に作用する。
【０００５】
さらに、前記両方の変速機コンセプトの組合せ、すなわち副軸構造様式の自動多段変速機と遊星歯車セットを有するパワーシフト自動変速機との組合せを具現化した変速機型式が実用の場で公知である。
【０００６】
このような組合せは例えば、動力分割装置と合計歯車列として後置された遊星歯車セットとを有する従来型副軸変速機として具現化されている。このような変速機の個々の変速段は副軸変速機のシフト要素を介してシフトされ、動力分割式副軸変速機のシフト要素と円筒歯車段の円筒歯車は主軸で直接に、また副軸で直接に支承されている。
【０００７】
副軸変速機の両方の軸で支承されたシフト要素と円筒歯車が変速機ケース内で主軸支承部および副軸支承部から遠く離して主軸および副軸上に配置されていればいるほど、円筒歯車段の接続状態時に作用する接線方向力、半径方向力および軸線方向力は一層強まる。これらの力は主軸および副軸に対する多かれ少なかれ大きな曲げモーメントもしくは曲げ荷重をもたらし、破損を避けるために両方の軸はそれ相応の寸法に設計されねばならない。
【０００８】
変速機を介してきわめて大きな駆動トルクが案内される場合、主軸と副軸は、そして両方の軸の支承部も、望ましくないほどに大きい寸法に設計されねばならないが、このことは、不利なことに、変速機の総重量を大きくし、変速機の製造費増も引き起こす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、実用の場で知られている自動多段変速機と比較して減少した総重量を有しかつ安価に製造可能な自動多段変速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、本発明に基づく請求項１記載の特徴事項を備えた自動多段変速機により解決される。
【００１１】
本発明では、冒頭に指摘した種類の自動多段変速機において、変速機構の接続状態のとき、この変速機構に作用する半径方向力および接線方向力を直接に変速機ケース内に案内可能であるように、変速機構の１つが少なくとも部分的にケースに支承される。これによれば、有利なことに、動力伝達経路が実質的に捩りモーメントのみを伝達すればよいので、実用の場で知られている自動多段変速機と比較して個々の動力伝達経路を小さい寸法で設計する可能性がもたらされる。
【００１２】
このことは、有利なことに、少なくとも部分的にケース内で直接支承されて接続された変速機構の接線方向力と半径方向力とから、場合によっては軸線方向力によってからももたらされる曲げモーメントがケースによって吸収され、例えば動力分割式副軸変速機の主軸または副軸等の動力伝達経路によって支える必要がない、という事実から得られる。
【００１３】
さらに本発明による多段変速機で達成されることとして、ケース内でその変速機構を支承された動力伝達経路の軸支承部も、軸に作用する曲げ荷重の欠落または低減によって強く負荷されることが少なくなり、それゆえに小さく寸法設計することができるということがある。
【００１４】
本発明により構成される自動多段変速機は、実用の場で知られている変速機と比較して、動力伝達経路の部材の部材負荷の減少とそれに伴って高負荷部材の設計寸法の縮小が可能となることとによって総重量が低減し、製造費が低下することを特徴としている。
【００１５】
本発明による自動多段変速機のその他の利点、有利な諸構成は明細書、図面および特許請求の範囲から読み取ることができる。
【００１６】
本発明による自動多段変速機の１実施例が図面に概略示してあり、以下の明細書で詳しく説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１が示す自動多段変速機１は車両用動力分割式副軸変速機として実施されており、この副軸変速機は、第１遊星歯車セット２Ａとこれに結合された第２遊星歯車セット２Ｂとからなる後置された遊星歯車セット２と、組合せられている。変速機入力軸３と変速機出力軸４との間で、変速機１の変速段をシフトするために複数の動力伝達経路が詳しくは図示しないケース内に設けられている。複数の動力伝達経路は、複数のシフト要素５、６、７を介して変速機１の動力伝達流れの中に接続可能な変速機構８、９、１０と、遊星歯車セット２によりもたらされる。
【００１８】
詳しくは図示しない原動機の変速機入力軸３を介して現れる駆動トルクは円筒歯車歯列１０として構成される変速機構を介して副軸１１に案内され、こうして副軸は変速機１の運転中、現れる駆動トルクに依存して駆動される。さらに駆動トルクは変速機入力軸３を介してシフト要素５にまで案内される。
【００１９】
シフト要素５が閉状態すなわちシフト位置「Ａ」のとき主軸１２は変速機入力軸３と相対回転不能に結合され、駆動トルクは変速機入力軸３から変速機１の主軸１２に案内される。シフト要素５が開状態のとき変速機入力軸３と主軸１２は互いに結合されておらず、現れる駆動トルクはシフト要素５を介して主軸１２に案内されない。
【００２０】
シフト要素６、７はそれぞれ２つの異なるシフト位置「Ｆ」および「Ｂ」の間並びに「Ｃ」および「Ｅ」の間を移動可能であり、これらのシフト位置においてシフト要素は閉じ、またシフト要素を介してトルクは変速機入力軸３から変速機出力軸４の方向に案内可能である。さらにシフト要素６、７はそれぞれ、詳しくは示さない中央シフト位置に変位可能であり、この中央シフト位置においてシフト要素はそれぞれ開いており、またシフト要素を介してトルクが案内可能ではない。
【００２１】
シフト要素６がそのシフト位置「Ｆ」にあると、第１遊星歯車セット２Ａのキャリヤ１３は、ケース固定部材１４と相対回転不能に結合されており、従って回転可能にケース１内に配置されてはいない。第２遊星歯車セット２Ｂのリングギヤ１５が第１遊星歯車セット２Ａのキャリヤ１３と結合されており、リングギヤ１５はシフト要素６がシフト位置「Ｆ」のときやはり相対回転不能にケース内に配置されている。他の両方のシフト要素５もしくは７のシフト位置「Ａ」もしくは「Ｃ」と「Ｅ」のいずれに入れられているのかに応じて、その都度特定の変速すなわち変速機１の特定変速段が実現される。
【００２２】
このため、シフト要素６、７を介して、変速機構８、９の円筒歯車１６、１７がそれぞれ第１遊星歯車セット２Ａのキャリヤ１３または第１遊星歯車セット２Ａのリングギヤ１８と結合可能である。シフト要素７がシフト位置「Ｅ」のとき、第１遊星歯車セット２Ａのリングギヤ１８は、他のケース固定部材１９と相対回転不能に結合され、こうしてこの部材は相対回転不能に変速機１のケース内に配置されている。
【００２３】
変速機出力軸４が第２遊星歯車セット２Ｂのキャリヤ２０と結合されており、これによりこの遊星歯車セットは変速機１の動力取出し部として具現化され、場合によって主軸１２および副軸１１を介して動力分割されて変速機１を介して案内される駆動トルクを合成して変速機出力軸４に送る。
【００２４】
シフト要素６は、主軸１２と同軸に配置される中空軸２１を介して、第１遊星歯車セット２Ａのキャリヤ１３と結合されている。さらに、シフト要素７は、やはり主軸１２と同軸に配置される他の中空軸２２を介して、第１遊星歯車セット２Ａのリングギヤ１８と結合されている。
【００２５】
図１に略示した構成の自動多段変速機１は、変速機１の１つの変速段を実現するためにシフト要素５、６および７のいずれが変速機１の動力伝達流れの中に接続されたのかにかかわりなく、運転時に生じる半径方向力と接線方向力が、場合によっては生じうる軸線方向力も、変速機１のケース２４内に直接案内されるように構成されている。
【００２６】
このため変速機は支承部２３を備えており、この支承部は変速機１のケース２４またはケース固定部材と結合されている。支承部２３は図１で強調表示されている支承板２５と支承スリーブ２６とを備えた形で実現されており、支承スリーブ２６上で４つの略示された転がり軸受２７Ａ〜２７Ｄを介して両方の円筒歯車１６、１７と中空軸２１が回転可能に支承されている。
【００２７】
変速機１が支承部２３を有する構成であることから、支承部２３上で支承された変速機１の部材は、実用の場で知られている変速機におけるように主軸１２上で支承されているのではない。これにより、変速機構８、９の接続状態のときその歯列に現れる半径方向力と接線方向力は、場合によっては現れる軸線方向力も、変速機１のケース２４に直接に導入され、これらの力をまず最初に主軸１２に、そしてそこから主軸の支承部を介してケース２４内に案内する必要はない。
【００２８】
これにより、変速機構８または９の接続状態のとき主軸１２を介して捩りモーメントが伝達されるだけであるので、支承部２３のおかげで負担軽減される主軸１２を小さい寸法で設計できる可能性がある。接続された変速機構８、９の歯列における前記半径方向力および接線方向力と場合によって現れる軸線方向力とに基づく曲げモーメントは、もはや主軸１２によってはまったく伝達されない。
【００２９】
さらに、主軸１２はこの場合変速機入力軸３内で第１主軸軸受２８によって、また反対側末端では第２主軸軸受２９を介して変速機出力軸４内で支承されており、主軸の支承部も負担軽減される。変速機入力軸３はそれ自体変速機入力軸軸受３０を介して、また変速機出力軸４は変速機出力軸軸受３１を介して、詳しくは図示しない態様で変速機１のケース内で支承されている。
【００３０】
図２は変速機１の図１に示した歯車図式の設計構成を示す。支承部２３はこの場合ケースと固定結合された３つの支承板２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃを介して具現化されており、これら支承板はそれぞれ３つの支承スリーブ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの１つと強固に結合されており、これら支承スリーブ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃは相対回転不能に、変速機１の軸線方向で変速機のケース２４内に配置されている。
【００３１】
支承板２５Ａ〜２５Ｃは、図示された実施形態の場合、変速機１のケース２４に直接に一体化されており、鋳造法でケースと一緒に製造されている。
【００３２】
これとは異なり、支承部を個別の部材として構成することもできる。個別部材として作成される支承部は次にケース内で主軸を組立てる前に主軸と予め組立可能であり、次に変速機構の歯車対と一緒に、変速機の最終組立時にケースに導入され、ケースと強固に、すなわち例えば螺着または溶接部を介して、結合することができる。
【００３３】
支承部２４自体は、一体形成することもできるし、或いは複数の部品から、すなわち個々の支承板と個々の支承スリーブとから、強固に組立てることができる。支承板はこの場合平らなキャリヤの形態であり、キャリヤは組立状態のとき好適な態様でケース内で支承スリーブを明確に位置決めする。
【００３４】
支承部２３が多部品で構成されている場合、支承板はケースと一体に構成しておくことができる。個別に作成されるスリーブは次に主軸を変速機ケース内で組立てる前に例えば螺着または溶接等の好適な接合法を介して支承板に固着される。
【００３５】
シフト要素５〜７はこの場合それ自体周知の機械的同期機構として構成されており、これを介して変速機内でさまざまな回転数が、変速機縦方向で変位可能な遊動歯車５Ａ、６Ａ、７Ａを介して摩擦式に適合することができ、また変速機構５、６、７を接続するためにそれぞれ調整することができる。
【００３６】
変速機構の１つ（８、９または１０）の接続時に主軸１２と副軸１１との間にシフト要素の摩擦式部品を介して等速が実現されている場合、シフト要素５、６または７の確動を介して変速機１のその都度関与している部材の間に確動式結合が実現され、こうして閉状態時にシフト要素５、６または７を保持するための保持力を低減させることができる。
【００３７】
この場合同期機構として実施されるシフト要素を、その都度の応用事例に依存して、例えば純摩擦式多板クラッチおよび／または多板ブレーキまたは純確動式シフト要素等の他の好適なシフト要素、例えばかみ合いクラッチ等と取り替えることは、当然に当業者の裁量内のことである。
【００３８】
さらに、図１と図２に示す実施例とは異なり、本発明に基づいて、遊星歯車セットが例えば両方のシフト要素６、７の間に配置されるように遊星歯車セット２を副軸変速機に一体化しておくこともできる。このような構成の自動多段変速機では、主軸１２に曲げ荷重を加えるであろう諸部材は、同じ態様で支承部２３を介して変速機ケース２４内で直接に支承される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】副軸変速機と後置された遊星歯車セットとの組合せ体が具現する自動多段変速機の歯車図式である。
【図２】図１の自動多段変速機の構造的実施例を一部縦断面で示す略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  自動多段変速機
２  遊星歯車セット
２Ａ  第１遊星歯車セット
２Ｂ  第２遊星歯車セット
３  変速機入力軸
４  変速機出力軸
５〜７  シフト要素
５Ａ、５Ｂ  遊動歯車
８  変速機構
９  変速機構
１０  変速機構
１１  副軸
１２  主軸
１３  第１遊星歯車セットのキャリヤ
１４  ケース固定部材
１５  第２遊星歯車セットのリングギヤ
１６  第１変速機構の円筒歯車
１７  第２変速機構の円筒歯車
１８  第１遊星歯車セットのリングギヤ
１９  ケース固定部材
２０  第２遊星歯車セットのキャリヤ
２１  中空軸
２２  他の中空軸
２３  支承部
２４  変速機のケース
２５Ａ〜Ｃ  支承板
２６Ａ〜Ｃ  支承スリーブ
２７Ａ〜Ｄ  転がり軸受
２８  第１主軸軸受
２９  第２主軸軸受
３０  変速機入力軸軸受
３１  変速機出力軸軸受
【図１】
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【図２】
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