(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機（１）であって、ハウジング（G）と、入力軸（ANW）と、出力軸（AW）と、太陽歯車（101,102,103,104）、少なくとも１つのプラネットギヤ（111,112,113,114）、遊星キャリア（121,122,123,124）および内歯車（131,132,133,134）を各々が備えた少なくとも４つの遊星歯車セット（GP1,GP2,GP3,GP4）と、少なくとも４つのクラッチ（K1,K2,K3,K4）および少なくとも２つのブレーキ（B1,B2）の形状である、複数のシフト要素（K1,K2,K3,K4,B1,B2）と、を備える変速機（１）において、前記入力軸（ANW）は第２クラッチ（K2）を介して、第１および第２遊星歯車セット（GP1,GP2）の太陽歯車（101,102）と結合可能であり、および第４遊星歯車セット（GP4）の太陽歯車（104）は前記ハウジング（G）と結合され、および第４遊星歯車セット（GP4）の内歯車（134）は第２遊星歯車セット（GP2）の遊星キャリア（122）と結合され、および第４遊星歯車セット（GP4）の遊星キャリア（124）は第４クラッチ（K4）を介して前記出力軸（AW）と結合可能であり、および第２遊星歯車セット（GP2）の内歯車（132）は第２ブレーキ（B2）を介して前記ハウジング（G）と結合され、および前記入力軸（ANW）は第３クラッチ（K3）を介して第１ブレーキ（B1）と結合可能であり、および第１ブレーキ（B1）は前記ハウジング（G）と結合されていることを特徴とする変速機（１）。
【請求項２】
前記遊星歯車セット（GP1,GP2,GP3,GP4）は、幾何学的に、前記変速機（１）内で相前後して配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の変速機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の変速機であって、第１遊星歯車セット（GP1）はマイナス遊星歯車セットであり、および前記入力軸（ANW）は第３クラッチ（K3）を介して第１遊星歯車セット（GP1）の遊星キャリア（121）と結合可能であり、および第１遊星歯車セット（GP1）の内歯車（131）は第２遊星歯車セット（GP2）の遊星キャリア（122）と結合されていることを特徴とする変速機。
【請求項４】
請求項１または２に記載の変速機であって、第１遊星歯車セット（GP1）はプラス遊星歯車セットであり、および前記入力軸（ANW）は第３クラッチ（K3）を介して第１遊星歯車セット（GP1）の内歯車（131）と結合可能であり、および第１遊星歯車セット（GP1）の遊星キャリア（121）は第２遊星歯車セット（GP2）の遊星キャリア（122）と結合されていることを特徴とする変速機。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載の変速機であって、前記入力軸（ANW）は第１クラッチ（K1）を介して第３遊星歯車セット（GP3）の遊星キャリア（123）と結合可能であり、および第３遊星歯車セット（GP3）の太陽歯車（103）は、第４遊星歯車セット（GP4）の内歯車（134）、第２遊星歯車セット（GP2）の遊星キャリア（122）および第１遊星歯車セット（GP1）の内歯車（131）と結合され、および第３遊星歯車セット（GP3）の内歯車（133）は前記出力軸（AW）と結合されていることを特徴とする変速機。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載の変速機であって、第３遊星歯車セット（GP3）の内歯車（133）は第１クラッチ（K1'）を介して前記出力軸（AW）と結合可能であり、および前記入力軸（ANW）は第３遊星歯車セット（GP3）の遊星キャリア（123）と結合され、および第３遊星歯車セット（GP3）の太陽歯車（103）は、第２遊星歯車セット（GP2）の遊星キャリア（122）および第４遊星歯車セット（GP4）の内歯車（134）と結合されていることを特徴とする変速機。
【請求項７】
請求項１〜４の何れか一項に記載の変速機であって、第３遊星歯車セット（GP3）の太陽歯車（103）は第１クラッチ（K1"）を介して、第２遊星歯車セット（GP2）の遊星キャリア（122）および第４遊星歯車セット（GP4）の内歯車（134）と結合可能であることを特徴とする変速機。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の変速機（１）を作動させる方法であって、該変速機（１）は、２つのブレーキ（B1,B2）および４つのクラッチ（K1,K2,K3,K4）を備える方法において、
第１速（V1）を解放された第１ブレーキ（B1）、締結された第２ブレーキ（B2）、解放された第１クラッチ（K1）、締結された第２クラッチ（K2）、解放された第３クラッチ（K3）および締結された第４クラッチ（K4）により構成し、および
第２速（V2）を解放された第１ブレーキ（B1）、締結された第２ブレーキ（B2）、解放された第１クラッチ（K1）、解放された第２クラッチ（K2）、締結された第３クラッチ（K3）および締結された第４クラッチ（K4）により構成し、および
第３速（V3）を解放された第１ブレーキ（B1）、解放された第２ブレーキ（B2）、解放された第１クラッチ（K1）、締結された第２クラッチ（K2）、締結された第３クラッチ（K3）および締結された第４クラッチ（K4）により構成し、および
第４速（V4,VMI,VMII,VMIII）を解放された第１ブレーキ（B1）、解放された第２ブレーキ（B2）、締結された第１クラッチ（K1）、締結された第２クラッチ（K2）、解放された第３クラッチ（K3）および締結された第４クラッチ（K4）により構成するか、または
締結された第１ブレーキ（B1）、解放された第２ブレーキ（B2）、締結された第１クラッチ（K1）、解放された第２クラッチ（K2）、解放された第３クラッチ（K3）および締結された第４クラッチ（K4）により構成するか、または
解放された第１ブレーキ（B1）、締結された第２ブレーキ（B2）、締結された第１クラッチ（K1）、解放された第２クラッチ（K2）、解放された第３クラッチ（K3）および締結された第４クラッチ（K4）により構成するか、または
解放された第１ブレーキ（B1）、解放された第２ブレーキ（B2）、締結された第１クラッチ（K1）、解放された第２クラッチ（K2）、締結された第３クラッチ（K3）および締結された第４クラッチ（K4）により構成し、および
第５速（V5）を、解放された第１ブレーキ（B1）、解放された第２ブレーキ（B2）、締結された第１クラッチ（K1）、締結された第２クラッチ（K2）、締結された第３クラッチ（K3）および解放された第４クラッチ（K4）により構成し、および
第６速（V6）を解放された第１ブレーキ（B1）、締結された第２ブレーキ（B2）、締結された第１クラッチ（K1）、解放された第２クラッチ（K2）、締結された第３クラッチ（K3）および解放された第４クラッチ（K4）により構成し、および
第７速（V7）を解放された第１ブレーキ（B1）、締結された第２ブレーキ（B2）、締結された第１クラッチ（K1）、締結された第２クラッチ（K2）、解放された第３クラッチ（K3）および解放された第４クラッチ（K4）より構成し、および
第８速（V8）を締結された第１ブレーキ（B1）、締結された第２ブレーキ（B2）、締結された第１クラッチ（K1）、解放された第２クラッチ（K2）、解放された第３クラッチ（K3）および解放された第４クラッチ（K4）により構成し、および
第９速（V9）を締結された第１ブレーキ（B1）、解放された第２ブレーキ（B2）、締結された第１クラッチ（K1）、締結された第２クラッチ（K2）、解放された第３クラッチ（K3）および解放された第４クラッチ（K4）により構成し、および
後退速（R）を締結された第１ブレーキ（B1）、解放された第２ブレーキ（B2）、解放された第１クラッチ（K1）、締結された第２クラッチ（K2）、解放された第３クラッチ（K3）および締結された第４クラッチ（K4）により構成することを特徴とする方法。
【請求項９】
自動車であって、請求項１乃至７に記載の変速機（１）を備えた自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は変速機、特に自動車用の多段変速機に関する。変速機は、ハウジングと、入力軸と、出力軸と、太陽歯車、少なくとも１つのプラネットギヤ、遊星キャリアおよび内歯車を各々が備えた少なくとも４つの遊星歯車セットと、少なくとも４つのクラッチおよび少なくとも２つのブレーキの形状である、複数のシフト要素と、を備える。
【背景技術】
【０００２】
この種の変速機は、例えば国際公開第2012/052284号公報が開示する。国際公開第2012/052284号公報が開示する多段変速機は、６つの前進速および１つの後退速を有し、４つの遊星歯車セット、７つの回転可能軸および５つのシフト要素を備える。第１遊星歯車セットの太陽歯車は、第６軸と結合され、第６軸は、第１ブレーキを介して変速機のハウジングと連結可能である。第１遊星歯車セットのキャリアは、第５軸と結合され、第５軸は、第２遊星歯車セットの太陽歯車と結合され、および第２ブレーキを介してハウジングと連結可能である。入力軸は、第１遊星歯車セットの内歯車および第３遊星歯車セットの太陽歯車と結合され、およびクラッチを介して、第３遊星歯車セットのキャリアおよび第４遊星歯車セットの内歯車と結合された第７軸と、解放可能に結合可能である。第４軸は、第３遊星歯車セットの内歯車および第２遊星歯車セットのキャリアと結合され、および第３ブレーキを介してハウジングと連結可能である。出力軸は、第２遊星歯車セットの内歯車および第４遊星歯車セットのキャリアと結合されている。第４遊星歯車セットの太陽歯車は、第３軸と結合され、第３軸は、第４ブレーキを介してハウジングと連結可能である。
【０００３】
この場合の欠点は、内部のシフト要素が例えばディスククラッチまたはディスクブレーキのように油圧的に作動されることである。こうした油圧的作動により、油圧的損失が高まる。このような作動損失を避けるために、電気機械的または電気油圧的に作動させることが提案されている。一方その場合の欠点は、特に構成のための労力を僅かに抑え、良好な噛み合い効率および構成部品への負荷を僅かに抑えようとする場合に、シフト要素、特にクラッチに対してアクセスが困難なことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第2012/052284号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の課題は、効率性が良好で、構成部品への負荷が僅かであり、かつ構成のための労力が僅かな自動車用変速機を提供することである。さらに本発明の課題は、外側から変速機のシフト要素へのアクセスが良好である、自動車用変速機を提供することである。本発明の更なる課題は、自動車用の代替的な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】
【０００６】
本発明の課題は、変速機、特に自動車用の多段変速機により解決される。変速機は、ハウジングと、入力軸と、出力軸と、太陽歯車、少なくとも１つのプラネットギヤ、遊星キャリアおよび内歯車を各々が備えた少なくとも４つの遊星歯車セットと、少なくとも４つのクラッチおよび少なくとも２つのブレーキの形状である、複数のシフト要素と、を備え、入力軸は第２クラッチを介して、第１および第２遊星歯車セットの太陽歯車と結合可能であり、および第４遊星歯車セットの太陽歯車はハウジングと結合され、および第４遊星歯車セットの内歯車は第２遊星歯車セットの遊星キャリアと結合され、および第４遊星歯車セットの遊星キャリアは第４クラッチを介して出力軸と結合可能であり、および第２遊星歯車セットの内歯車は第２ブレーキを介してハウジングと結合され、および入力軸は第３クラッチを介して第１ブレーキと結合可能であり、および第１ブレーキはハウジングと結合されている。
【０００７】
本発明は、同様に自動車、特に乗用車またはトラックにおいて、請求項１乃至７に記載の変速機を備え、上述の課題を解決する。
【０００８】
本発明は同様に、特に請求項１乃至７に記載の変速機を作動させる方法により、この課題を解決する。変速機は２つのブレーキおよび４つのクラッチを備え、第１速を解放された第１ブレーキ、締結された第２ブレーキ、解放された第１クラッチ、締結された第２クラッチ、解放された第３クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成し、および第２速を解放された第１ブレーキ、締結された第２ブレーキ、解放された第１クラッチ、解放された第２クラッチ、締結された第３クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成し、および第３速を解放された第１ブレーキ、解放された第２ブレーキ、解放された第１クラッチ、締結された第２クラッチ、締結された第３クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成し、および第４速を解放された第１ブレーキ、解放された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、締結された第２クラッチ、解放された第３クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成するか、または、締結された第１ブレーキ、解放された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、解放された第２クラッチ、解放された第３クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成するか、または、解放された第１ブレーキ、締結された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、解放された第２クラッチ、解放された第３クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成するか、または、解放された第１ブレーキ、解放された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、解放された第２クラッチ、締結された第３クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成し、および第５速を解放された第１ブレーキ、解放された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、締結された第２クラッチ、締結された第３クラッチおよび解放された第４クラッチにより構成し、および第６速を解放された第１ブレーキ、締結された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、解放された第２クラッチ、締結された第３クラッチおよび解放された第４クラッチにより構成し、および第７速を解放された第１ブレーキ、締結された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、締結された第２クラッチ、解放された第３クラッチおよび解放された第４クラッチにより構成し、および第８速を締結された第１ブレーキ、締結された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、解放された第２クラッチ、解放された第３クラッチおよび解放された第４クラッチにより構成し、および第９速を締結された第１ブレーキ、解放された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、締結された第２クラッチ、解放された第３クラッチおよび解放された第４クラッチにより構成し、および後退速を締結された第１ブレーキ、解放された第２ブレーキ、解放された第１クラッチ、締結された第２クラッチ、解放された第３クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成する。
【０００９】
これにより実現される利点の１つには、このようにして全シフト要素へ良好なアクセスが確保される点がある。さらに、構成のための労力が僅かであるため、変速機の費用または重量が低減される。
【００１０】
入力軸を介して、特に好適には、トルクまたは、例えば内燃機関の回転運動である入力軸の回転運動が変速機へ伝達される。好適には、入力軸および出力軸の間に、流体力学的トルクコンバータまたは流体クラッチのような始動要素が存在する。
【００１１】
以下において「軸」とは、例えばシリンダ状の、回転可能に支承されたトルクを伝達するための機械要素に限ると理解されるのではなく、この場合にはむしろ、個々の構成部品または構成要素を互いに結合する一般的な結合要素とも理解され、特に複数の要素を回転不能な状態で互いに結合する結合要素と理解される。
【００１２】
２つの要素は、それらの要素の間に、固定された、特に回転不能な結合が存在する場合、特に「互いに結合されている」と称する。そのような結合された要素は、特に同一の回転数で回転する。
【００１３】
さらに２つの要素は、これらの要素の間に、解除可能な結合が存在する場合、「結合可能」と称する。こうした結合が存在する場合、そのような要素は、特に同一の回転数で回転する。
【００１４】
本発明の種々の構成部品および構成要素は、この場合軸または結合要素を介して互いに結合可能であるが、しかし、例えば溶接、プレス成形または他の結合によって、直接に互いに結合可能でもある。
【００１５】
好適には、記載、特に請求項の記載において「クラッチ」とは、作動状態に応じて、２つの構成部品の間の相対運動を可能にする、またはトルクを伝達するための結合を実現するシフト要素と理解される。「相対運動」とは、例えば一対の構成部品の回転と理解され、第１構成部品の回転数および第２構成部品の回転数は互いに異なる。さらに、両構成部品のうちの一方の構成部品が回転することも考えられ、一方、他方の構成部品は静止しているか、または反対方向に回転する。
【００１６】
以下において、「作動されていないクラッチ」は、解放されているクラッチと理解される。これは、両構成部品の間の相対運動が可能であることを意味する。クラッチが作動されている、または締結されている場合、それに応じて両構成部品は、同一の回転数で同じ方向に回転する。
【００１７】
好適には、記載、特に請求項の記載において「ブレーキ」とは、一方の側で固定要素、例えばハウジングと結合され、および他方の側で回転可能な要素と結合されているシフト要素と理解される。
【００１８】
以下において、「作動されていないブレーキ」は、解放されているブレーキと理解される。これは、回転する構成部品が自由に回転可能であること、つまり、好適にはブレーキが回転する構成部品の回転数に対して影響を及ぼさないことを意味する。ブレーキが作動、または締結されている場合、回転可能な構成部品の回転数は静止状態にまで低減される、つまり、回転可能な要素および固定要素の間に、固定された結合を構成可能である。この点で、要素と構成部品は同等である。
【００１９】
基本的に、作動されていない状態で締結され、および作動されている状態で解放されるシフト要素の使用も可能である。それに応じて、上述のシフト状態における機能およびシフト状態の間の割り当てが、反対の態様で理解される。図面を参考にした以下の実施形態においては、作動されているシフト要素が締結され、および作動されていないシフト要素が解放される配置がまず適用されている。
【００２０】
遊星歯車セットは、太陽歯車、遊星キャリアまたはキャリア、および内歯車を備える。遊星キャリアまたはキャリアには、遊星歯車またはプラネットギヤが回転可能な状態で支承されており、太陽歯車の歯部および／または内歯車の歯部と噛み合う。
【００２１】
以下においてマイナス遊星歯車セット（シングルピニオン式遊星歯車セット）とは、遊星歯車が回転可能な状態で支承された遊星キャリア、太陽歯車、および内歯車を備えた遊星歯車セットであり、遊星歯車のうちの少なくとも１つの遊星歯車の歯部が、太陽歯車の歯部と内歯車の歯部の双方と噛み合うことにより、遊星キャリアが固定された場合に太陽歯車が回転すると、内歯車および太陽歯車が反対方向に回転する遊星歯車セットを指す。
【００２２】
前述のマイナス遊星歯車セット（シングルピニオン式遊星歯車セット）に対してプラス遊星歯車セット（ダブルピニオン式遊星歯車セット）は、プラス遊星歯車セット（ダブルピニオン式遊星歯車セット）が内側遊星歯車および外側遊星歯車を備え、これらの遊星歯車が回転可能な状態で遊星キャリアに支承されている点で異なる。この場合、内側遊星歯車の歯部は、一方では太陽歯車の歯部と、および他方では外側遊星歯車の歯部と噛み合う。外側遊星歯車の歯部は、更に内歯車の歯部と噛み合う。その結果、遊星キャリアが固定された場合に、内歯車および太陽歯車が同じ方向に回転する。
【００２３】
遊星歯車セットを使用することにより、特にコンパクトな変速機を実現可能であり、それにより、変速機を車両に配置する際の自由度が大きくなる。
【００２４】
遊星歯車セットの要素としては、遊星歯車セットのうちの、特に太陽歯車、内歯車、遊星キャリアまたはキャリア、および遊星歯車またはプラネットギヤと理解される。
【００２５】
特に好適には、シフト要素は選択的、つまり個々に独立しおよび必要に応じて作動可能である。それにより種々の変速比による種々の速度を、入力軸および出力軸の間で実現可能である。速度の数が増えるほど、速度の段階的変化を広い変速機レンジのもとでより繊細に実現可能である。従って、例えば自動車の内燃機関を最適な回転数領域で作動させ、それにより可及的に経済的な作動を実現可能である。同時に、好適には内燃機関は低い回転数レベルで作動可能であるため、走行快適性の向上にも貢献する。従って、例えば内燃機関の作動で発生する騒音放射もまた低減される。
【００２６】
「フロント横置き配置」の概念は、入力軸、例えば内燃機関が、自動車において走行方向に対して横向きに取り付けられ、および好適には、入力軸または変速機により、前軸の車輪を駆動可能である配置と理解される。さらにシフト要素は、シフト要素のシフト状態の変更にはエネルギーが必要ではあるが、シフト状態そのものを保つためにはエネルギーが不要であるよう構成可能である。
【００２７】
このためには、例えば電気機械的シフト要素または電磁的シフト要素のような、特別な方法で必要に応じて作動可能なシフト要素が適している。これらのシフト要素は、ほとんどロス無く作動可能であるため、特に従来の油圧的に作動可能なシフト要素と比較した場合、特にエネルギー需要が僅かに抑えられ効率性に優れていることを特徴としている。さらに有利には、例えば従来の油圧的シフト要素を作動するために制御圧を恒久的に保つこと、または切り替えられた状態の各シフト要素を必要な油圧で恒久的に附勢することが不要である。これにより、例えば油圧ポンプである更なる構成部品は、これらの部品が専ら従来の油圧的に作動可能なシフト要素の制御および供給を担っている場合には、省略可能となる。更なる構成部品に対して、独立した潤滑媒体ポンプを介してではなく、同一の油圧ポンプを介して潤滑媒体が供給されている場合、この油圧ポンプを、少なくともより低減された寸法で構成可能である。油圧循環経路における油の転送位置、特に回転構成部品の位置で発生する可能性のある漏出も、漏出する恐れが無い。特に好適には、こうしたことでより効率性が高まり、同様に変速機の性能向上に貢献する。
【００２８】
上述したように、必要に応じて作動可能なシフト要素を使用する場合、特に有利には、外側からこれらシフト要素へのアクセスを良好とする。特に、必要とされるシフトエネルギーを、シフト要素に対して良好に供給可能な利点がある。従ってシフト要素を、外側からシフト要素へのアクセスが良好であるよう配置することが、特に良好、かつ好適である。シフト要素の意義において「外側からのアクセスが良好」とは、変速機の中間ハウジングおよびシフト要素に対して、更なる構成部品が配置されていない、または特に好適には、シフト要素が入力軸または出力軸に配置されていることを意味する。
【００２９】
好適には、記載、特に請求項の記載において「結合可能性」の概念は、種々の幾何学的位置において、個々の結合要素または軸を交差することなく、インターフェイスに対して同一の接続または結合が確保される、と理解される。
【００３０】
「キャリア固定時変速比」の概念において、この変速比は、遊星キャリアまたはキャリアが固定されている場合に、各遊星歯車セットの太陽歯車と内歯車の間の変速比の関係により実現される変速比、と理解される。
【００３１】
本発明の更なる有利な実施形態、特徴および利点は、従属請求項において明らかとなる。
【００３２】
有利には、遊星歯車セットは、特に幾何学的に、変速機内で相前後して配置される。これにより製造が容易になり、ならびに整備の際に、遊星歯車セットに対するアクセスが容易となる。
【００３３】
都合よく、第１遊星歯車セットはマイナス遊星歯車セット（シングルピニオン式遊星歯車セット）であり、および入力軸は第３クラッチを介して第１遊星歯車セットの遊星キャリアと結合可能であり、および第１遊星歯車セットの内歯車は第２遊星歯車セットの遊星キャリアと結合されている。このようにして、入力軸は柔軟に、第１遊星歯車セットと必要に応じて結合可能であり、および第１遊星歯車セットを介して、第２遊星歯車セットとも結合可能である。
【００３４】
都合よく、第１遊星歯車セットはプラス遊星歯車セット（ダブルピニオン式遊星歯車セット）であり、および入力軸は第３クラッチを介して第１遊星歯車セットの内歯車と結合可能であり、および第１遊星歯車セットの遊星キャリアは第２遊星歯車セットの遊星キャリアと結合されている。このようにして、入力軸は柔軟に、つまり必要に応じて第１遊星歯車セットと結合可能であり、および第１遊星歯車セットを介して第２遊星歯車セットとも結合可能である。さらにプラス遊星歯車セット（ダブルピニオン式遊星歯車セット）には、遊星キャリアが固定された場合に、内歯車および太陽歯車が同じ方向に回転するという利点がある。
【００３５】
都合よく、入力軸は第１クラッチを介して第３遊星歯車セットの遊星キャリアと結合可能であり、および第３遊星歯車セットの太陽歯車は、第４遊星歯車セットの内歯車、第２遊星歯車セットの遊星キャリアおよび第１遊星歯車セットの内歯車と結合され、および第３遊星歯車セットの内歯車は出力軸と結合されている。このようにして、１つには力およびトルクを入力軸から必要に応じて第３遊星歯車セットへ、および更には出力軸へ伝達可能である。さらに、４つの遊星歯車セットが互いに結合されるため、変速機の構成が単純化される。
【００３６】
有利には、第３遊星歯車セットの内歯車は第１クラッチを介して出力軸と結合可能であり、および入力軸は第３遊星歯車セットの遊星キャリアと結合され、および第３遊星歯車セットの太陽歯車は、第２遊星歯車セットの遊星キャリアおよび第４遊星歯車セットの内歯車と結合されている。このようにして、力およびトルクが柔軟な方法で、第３遊星歯車セットから直接に出力軸へ伝達され、および間接的には、第２遊星歯車セットおよび第４遊星歯車セットからも、第３遊星歯車セットを介して出力軸へ伝達される。
【００３７】
都合よく、第３遊星歯車セットの太陽歯車は第１クラッチを介して、第２遊星歯車セットの遊星キャリアおよび第４遊星歯車セットの内歯車と結合可能である。従って第３遊星歯車セットは、柔軟な方法で、特に直に隣り合う２つの遊星歯車セットと結合される。
【００３８】
本発明の更なる重要な特徴および利点は、従属請求項、図面、および図面を参照した記載により明らかとなる。
【００３９】
上述の特徴、および以下に更に詳説される特徴は、記載された各組合せのみでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組み合わせ、または独立して使用可能と理解される。
【００４０】
本発明の好適な実施例および実施形態は図示され、以下の記載で詳説される。同一または類似、または機能的に同一の構成部品、または要素には、同一の符号を付している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態による変速機の図である。
【図２】本発明の第１実施形態による変速機のシフトロジック説明図である。
【図３】本発明の第２実施形態による変速機の図である。
【図４】本発明の第３実施形態による変速機の図である。
【図５】本発明の第４実施形態による変速機の図である。
【図６】本発明の第５実施形態による変速機の図である。
【図７】本発明の第６実施形態による変速機の図である。
【図８】本発明の第７実施形態による変速機の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明の第１実施形態による変速機の図である。
【００４３】
図１の符号１は、多段変速機である。多段変速機１は、４つのクラッチK1,K2,K3,K4ならびに一対のブレーキB1,B2の形状である、６つのシフト要素を備える。４つのクラッチK1,K2,K3,K4により、入力側は軸および／または遊星歯車セットを介して変速機の出力側と連結または結合可能であり、力およびトルクを伝達する。このために、第１クラッチK1、第２クラッチK2ならびに第３クラッチK3は、入力側において入力軸ANWと結合されている。第１クラッチK1は更に第１軸W1と結合され、第１クラッチK1の作動時に、力およびトルクを入力軸ANWから第１軸W1へ伝達する。第２クラッチK2および第３クラッチK3もそれに対応する。第２クラッチK2が締結されると、力およびトルクを入力軸ANWから第２軸W2へ、第３クラッチK3が締結されると、力およびトルクを入力軸ANWから第３軸W3へ伝達する。
【００４４】
変速機１には、更に４つの遊星歯車セットGP1,GP2,GP3,GP4ならびに５つの軸W1,W2,W3,W4およびW5が配置されている。
【００４５】
まず以下に、第１遊星歯車セットGP1、第２遊星歯車セットGP2、第３遊星歯車セットGP3ならびに第４遊星歯車セットGP4の全般的な構成について記述する。図示の遊星歯車セットGP1,GP2,GP3およびGP4は、通常の態様で構成され、各々が中央の太陽歯車101,102,103,104を備える。太陽歯車101,102,103,104は、力およびトルクを伝達するために、少なくとも１つのプラネットギヤ111,112,113,114と相互作用する。プラネットギヤ111,112,113,114はキャリア／遊星キャリア121,122,123,124に回転可能な状態で支承されている。プラネットギヤ111,112,113,114の径方向外側には、内歯車131,132,133,134が配置されている。各プラネットギヤ111,112,113,114は内歯車131,132,133,134と噛み合い、力およびトルクを伝達する。キャリアまたは遊星キャリア121,122,123,124は、さらに各々が軸と結合されている。太陽歯車、プラネットギヤ、遊星キャリア／キャリアおよび内歯車の個々の符号は、図１に見て取れる。理解し易さに配慮し、更なる図面においてはこれらの符号を省略する。
【００４６】
さらに今度は、５つの種々の軸W1,W2,W3,W4およびW5に関して記述する。
【００４７】
第１軸W1は、第１クラッチK1を第３遊星歯車セットGP3のキャリア123と結合している。第２軸W2は第２クラッチを、第１遊星歯車セットGP1の太陽歯車101および第２遊星歯車セットGP2の太陽歯車102と結合している。第３軸W3は、一方で第１ブレーキB1を介して、第３クラッチK3をハウジングGと結合し、他方では第１遊星歯車セットGP1のキャリア121と結合されている。第４軸W4は、一方では第４遊星歯車セットGP4の太陽歯車104と、他方ではハウジングGと固着されている。第５軸W5は、第１遊星歯車セットGP1の内歯車131、第２遊星歯車セットGP2のキャリア122、第３遊星歯車セットGP3の太陽歯車103および第４遊星歯車セットGP4の内歯車134を結合している。第２遊星歯車セットGP2の内歯車132は第２ブレーキB2を介してハウジングGと連結可能である。入力軸ANWはクラッチK1,K2,K3と結合されている。出力軸AWは、一方では第３遊星歯車セットGP3の内歯車133と結合され、および第４クラッチK4を介して第４遊星歯車セットGP4のキャリア124と連結可能である。第２クラッチK2および第３クラッチK3により、第１遊星歯車セットGP1のキャリア121および内歯車131がロック可能である。
【００４８】
図２は、本発明の第１実施形態による変速機のシフトロジック説明図である。
【００４９】
図２においては、図１の変速機１のためのシフトロジック説明図が示される。この場合、垂直方向で下に向かい、まず９つの前進段V1乃至V9、ならびに後退段Rが記載されている。さらに、前進第４段V4のための３つの代替提示が、符号VMI,VMIIおよびVMIIIを付して記載されている。水平方向には各シフト要素が示され、まず両ブレーキB1,B2、および続いて４つのクラッチK1,K2,K3およびK4が示されている。さらに、各変速比／比率i、並びに、２つの上下に続く速度／変速段の間で、対応する速度ステップ／ステップφが示されている。この点においてシフトロジック説明図における各速度ステップは、２つの隣り合う速度／変速段の間に示されている。前進第４段V4の代替提示においては、各々変速比のみが示されている。
【００５０】
例えば、前進段V1での第１ブレーキB1、ならびに第１クラッチK1および第３クラッチK3等、シフトロジック説明図の空欄は、対応するシフト要素、つまりブレーキまたはクラッチが解放されていることを示している。つまり、その場合シフト要素は、そのシフト要素に接続されている、またはそのシフト要素と結合されている変速機の各軸または要素から、力またはトルクを伝達しない。シフトロジック説明図において×印を付された欄は、対応して作動されている、または締結されているシフト要素、つまり、シフトロジック説明図において、例えば前進段V1でのブレーキB2、ならびにクラッチK2およびK4を示している。
【００５１】
図１の変速機１により、前進第１速V1を実現するには、ブレーキB2ならびにクラッチK2およびK4を締結する。変速比iは4.333である。前進第２速V2を実現するには、ブレーキB2ならびにクラッチK3およびK4を締結する。変速比iは2.586である。
【００５２】
前進第３速V3を実現するには、全てのブレーキを解放し、およびクラッチK2,K3およびK4を締結する。変速比iは1.667である。前進第４速V4を実現するには、全てのブレーキB1,B2を解放し、およびクラッチK1およびK2ならびにK4を締結する。変速比iは1.267である。
【００５３】
前進第５速V5を実現するには、全てのブレーキB1,B2を解放し、およびクラッチK1,K2およびK3を締結する。変速比iは1.000である。前進第６速V6を実現するには、ブレーキB2ならびにクラッチK1およびK3を締結する。変速比iは0.808である。
【００５４】
前進第７速V7を実現するには、ブレーキB2ならびにクラッチK1およびK2を締結する。変速比iは0.709である。前進第８速V8を実現するには、全てのブレーキB1,B2を締結し、ならびにクラッチK1を締結する。変速比iは0.600である。
【００５５】
前進第９速V9を実現するには、ブレーキB1ならびにクラッチK1およびK2を締結する。変速比iは0.496である。後退速Rを実現するには、クラッチK2およびK4ならびにブレーキB1を締結する。変速比iは-3.167である。
【００５６】
前進第４速V4の第１代替提示VMIにおいては、ブレーキB1ならびにクラッチK1およびK4を締結する。変速比iは1.267である。第２代替提示VMIIを実現するには、ブレーキB2ならびにクラッチK1およびK4を締結する。変速比iは1.267である。第３代替提示VMIIIを実現するには、全てのブレーキB1,B2を解放し、およびクラッチK1,K3およびK4を締結する。変速比iは1.267である。
【００５７】
速度ステップφは、前進第１速V1と前進第２速V2の間で1.675、前進第２速V2と前進第３速V3の間で1.552、前進第３速V3と前進第４速V4の間で1.316、前進第４速V4と前進第５速V5の間で1.267、前進第５速V5と前進第６速V6の間で1.237、前進第６速V6と前進第７速V7の間で1.140、前進第７速V7と前進第８速V8の間で1.182、および前進第８速V8と前進第９速V9の間で1.210である。速度ステップの合計は、8.741である。
【００５８】
この場合キャリア固定時変速比として、第１遊星歯車セットGP1はi0=-1.900、第２遊星歯車セットGP2はi0=-1.600、第３遊星歯車セットGP3はi0=-1.500、ならびに第４遊星歯車セットGP4はi0=-1.500を備える。
【００５９】
図３は、本発明の第２実施形態による変速機の図である。
【００６０】
図３においては、実質的に図１の変速機１が示される。図１の変速機１とは異なり、第１遊星歯車セットGP1はラビニヨ型遊星歯車セットとして構成されている。従って、第１遊星歯車セットGP1は２つのプラネットギヤ111a,111bを備え、これらのプラネットギヤ111a,111bは、共に第１遊星歯車セットGP1のキャリア121に回転可能な状態で支承され、互いに噛み合う。さらに図１の変速機１と異なり、今度第３軸W3は、第１遊星歯車セットGP1のキャリア121に替わって、この場合第１遊星歯車セットの内歯車131と結合されている。図１のように第３軸W3は、一方では第３クラッチK3により入力軸ANWと結合され、他方ではブレーキB1を介してハウジングGと結合されている。図３の変速機１において、図１の変速機１と更に異なり、第５軸W5は今度、第１遊星歯車セットGP1のキャリア121、第２遊星歯車セットGP2のキャリア122、第３遊星歯車セットGP3の太陽歯車103および第４遊星歯車セットGP4の内歯車134を結合している。第１遊星歯車セットGP1がラビニヨ型遊星歯車セットとして構成されているため、第２軸W2も又、第１および第２遊星歯車セットGP1,GP2の両太陽歯車101,102のうちの１つの太陽歯車とのみ相互作用が可能である。
【００６１】
図４は、本発明の第３実施形態による変速機の図である。
【００６２】
図４においては、図１の変速機１が示される。図４においては、第１クラッチK1のための２つの代替位置A,Bが見て取れる。第１クラッチK1は図１に示す位置と同様の効果を備えて、これらの代替位置A,Bに配置可能である。
【００６３】
第１クラッチK1のための第１代替位置Aは、第３遊星歯車セットGP3の内歯車133と出力軸AWの部分の間であり、出力軸AWのこの部分は、第４クラッチと結合されている。
【００６４】
第１クラッチK1のための第２代替位置Bは、第３遊星歯車セットGP3の太陽歯車103と第５軸W5の部分の間であり、第５軸W5のこの部分は、第１遊星歯車セットGP1の内歯車131、第２遊星歯車セットGP3のキャリア122および第４遊星歯車セットGP4の内歯車134を互いに結合している。
【００６５】
図５は、本発明の第４実施形態による変速機の図である。
【００６６】
図５においては、実質的に図１の変速機１が示される。図１の変速機１と異なり、図５の変速機１においては、第１クラッチK1が、今度は符号K1'を付され、図４の第１代替位置Aに配置されている。第１軸W1は無い。従って入力軸ANWは、第３遊星歯車セットGP3のキャリア123と直接に結合されている。
【００６７】
図６は、本発明の第５実施形態による変速機の図である。
【００６８】
図６においては、実質的に図３の変速機１が示される。図３の変速機１と異なり、図６の変速機１においては、第１クラッチK1が、今度は符号K1'を付され、図４または図５の第１代替位置Aに配置されている。第１軸W1は無い。従って入力軸ANWは、第３遊星歯車セットGP3のキャリア123と直接に結合されている。
【００６９】
図７は、本発明の第６実施形態による変速機の図である。
【００７０】
図７においては、実質的に図１の変速機１が示される。図１の変速機１と異なり、図７の変速機１においては、第１クラッチK1が、今度は符号K1"を付され、図４の第２代替位置Bに配置されている。第１軸W1は無い。従って入力軸ANWは、第３遊星歯車セットGP3のキャリア123と直接に結合されている。
【００７１】
図８は、本発明の第７実施形態による変速機の図である。
【００７２】
図８においては、実質的に図３の変速機１が示される。図３の変速機１と異なり、図８の変速機１においては、第１クラッチK1が、今度は符号K1"を付され、図３または図７の第２代替位置Bに配置されている。第１軸W1は無い。従って入力軸ANWは、第３遊星歯車セットGP3のキャリア123と直接に結合されている。
【００７３】
全体で、図１乃至図８による変速機１は、４つの遊星歯車セットGP1,GP2,GP3,GP4、６つのシフト要素B1,B2,K1,K2,K3,K4を含む。シフト要素は、少なくとも４つのクラッチおよび２つのブレーキの形状で構成されている。さらに、固定されたハウジング連結部を備えている。最後に、同時に切り替えられる２つのシフト要素が配置されている。
【００７４】
変速機１のための始動要素として、流体力学的トルクコンバータ、流体力学的クラッチ、追加的な始動クラッチ、一体化された始動クラッチまたはブレーキ、および／または追加的な電気機械を配置可能である。５つの軸W1乃至W5の各軸上に、電気機械またはその他の動力源／電源を配置可能である。さらに各軸W1乃至W5上に、ハウジングGまたは他の軸W1,W2,W3,W4,W5に対する自由走行部を配置可能である。変速機１は、好適には標準的な駆動構造、またはフロント構造／横置き構造でも自動車に取り付け可能である。シフト要素として、摩擦接合型および／または形状接合型シフト要素を使用可能である。特に第４クラッチK4は形状接合型シフト要素、特に、変速機を装備した内燃機関型自動車における燃料消費の点で顕著な利点につながる、噛み合い型シフト要素として構成可能である。
【００７５】
変速機は、合計で少なくとも前進９速および少なくとも後退１速を提供する。
【００７６】
要約すると、本発明による利点としては、変速機の構成に必要とされる労力が僅かであり、その結果、変速機の製造費および重量が低減される。さらに、この変速機は変速比レンジが良好であり、絶対回転数及び相対回転数が低く、ならびに遊星歯車セットおよびシフト要素のトルクが低い。さらに本発明は、噛み合い効率が良好で、ならびに全てのシフト要素へのアクセシビリティが良好であるという利点を有し、これらは特に整備の点で有効である。
【００７７】
本発明は、好適な実施形態を参照して上記に記述されたが、これら実施形態に制限されることなく、多様な方法で変更可能である。
【００７８】
従って、例えば独立した遊星歯車セットGP1,GP2,GP3,GP4および独立したシフト要素K1,K2,K3,K4,B1,B2,K1',K1"の幾何学的な位置／順番を、各変速機要素の結合可能性を考慮した上で、変速機要素の間で自由に選択可能である。独立した変速機要素は、その位置を変速機１の内部で随意に移動可能である。
【００７９】
さらに、結合可能性を考慮した上で、マイナス遊星歯車セット（シングルピニオン式遊星歯車セット）として構成された個々の独立した遊星歯車セットまたは複数の遊星歯車セットを、プラス遊星歯車セット（ダブルピニオン式遊星歯車セット）に転換し、同時にキャリア結合と内歯車結合を交換し、およびキャリア固定時変速比を１だけ高めることが可能である。そのためには、ラビニヨ型遊星歯車セットとして保つのに、特に第１遊星歯車セットGP1が適している。
【符号の説明】
【００８０】
１    変速機
GP1,GP2,GP3,GP4    遊星歯車セット
101,102,103,104    太陽歯車
111,111a,111b,112,113,114    遊星歯車
121,122,123,124    キャリア
131,132,133,134    内歯車
ANW    入力軸
AW    出力軸
B1,B2    ブレーキ
K1,K2,K3,K4,K1',K1"    クラッチ
G    ハウジング
V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8,V9,VMI,VMII,VMIII    前進速
R    後退速
W1,W2,W3,W4,W5    軸
I    変速比／比率
φ    速度ステップ／ステップ
A,B    クラッチ位置
【図１】
0006346660.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006346660.tif 000008
【図８】
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