(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機（１）、特に自動車用の多段変速機であって、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）、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、ならびに少なくとも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遊星歯車セットの遊星キャリア（122）と結合され、
前記入力軸（ANW）が第１クラッチ（K1）を介して第４遊星歯車セット（GP4）の太陽歯車（104）と結合可能であり、および第１クラッチ（K1）と第３クラッチ（K3）を介して第３遊星歯車セット（GP3）の内歯車（133）と結合可能であり、および第１クラッチ（K1）、第３クラッチ（K3）と第２クラッチ（K2）を介して、第３遊星歯車（GP3）の太陽歯車（103）および第２遊星歯車セット（GP2）の内歯車（132）と結合可能であり、
第１遊星歯車セット（GP1）の太陽歯車（101）は、第２遊星歯車セット（GP2）の太陽歯車（102）および第１ブレーキ（B1）と結合され、
第１遊星歯車セット（GP1）の遊星キャリア（121）は、第４遊星歯車セット（GP4）の内歯車（134）と結合され、および第４クラッチ（K4）を介して第３遊星歯車セット（GP3）の遊星キャリア（123）と結合され、
第１遊星歯車セット（GP1）の内歯車（131）は第２ブレーキ（B2）と結合され、
第４遊星歯車セット（GP4）の遊星キャリア（124）は出力軸（AW）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、軸方向に見て、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）、第４遊星歯車セット（GP4）の順番で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（１）。
【請求項３】
全ての遊星歯車セット（GP1,GP2,GP3,GP4）がマイナス遊星歯車セットであることを特徴とする、請求項１または２に記載の変速機（１）。
【請求項４】
少なくとも１つのシフト要素（K1,K2,K3,K4,B1,B2）、特に第２ブレーキ（B2）が形状接合型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１〜３の何れか一項に記載の変速機（１）。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の変速機（１）であって、該変速機（１）が、前記遊星歯車セット（GP1,GP2,GP3,GP4）の間でトルクを伝達するために軸を備え、および電気モータのような駆動部が、前記軸のうちの少なくとも１つの軸と結合していることを特徴とする変速機（１）。
【請求項６】
前記軸のうちの少なくとも１つの軸が、フリーホイールと結合され、該フリーホイールが、更なる軸および／または前記ハウジングと結合されていることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の変速機（１）。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の変速機（１）であって、該変速機（１）が、少なくとも１０の変速段、特にちょうど１０の変速段を実現可能であることを特徴とする変速機（１）。
【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）、締結された第３クラッチ（K3）により構成し、および／または、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）、締結された第４クラッチ（K4）により構成し、および／または、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）、締結された第２クラッチ（K2）により構成し、
第２速（V2）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２クラッチ（K2）、締結された第３クラッチ（K3）により構成し、
第３速（V3）を締結された第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）、締結された第３クラッチ（K3）により構成し、
第４速（V4）を締結された第２ブレーキ（B2）、締結された第２クラッチ（K2）、締結された第３クラッチ（K3）、締結された第４クラッチ（K4）により構成し、
第５速（V5）を締結された第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）、および締結された第４クラッチ（K4）により構成し、
第６速（V6）を締結された第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、
第７速（V7）を締結された第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）、および締結された第４クラッチ（K4）により構成し、
第８速（V8）を締結された第１ブレーキ（B1）、締結された第１クラッチ（K1）、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、
第９速（V9）を締結された第１ブレーキ（B1）、締結された第１クラッチ（K1）、締結された第２クラッチ（K2）、および締結された第４クラッチ（K4）により構成し、
第１０速（V10）を締結された第１ブレーキ（B1）、締結された第２クラッチ（K2）、締結された第３クラッチ（K3）、締結された第４クラッチ（K4）により構成し、
後退速（VR）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、特に乗用車またはトラックであって、請求項１〜７の何れか一項に記載の変速機（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、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、ならびに少なくとも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、速度の数が多い変速機において構成のための労力が著しく増加することである。シフト要素、支承部等の数が多いと、速度の数が多いことの利点が低減する。速度を実現する際に、解放されてスリップするクラッチの数が多いと、内部の効率性の損失が高まる。
【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】
本発明の課題は、自動車用の代替的な変速機を提供することである。本発明の更なる課題は、速度の数が多く、かつ構成のための労力が僅かであり、従って費用および重量が低減された、自動車用の変速機を提供することである。更に可能な課題として、この変速機により変速比レンジが良好となり、絶対回転数および相対回転数が低減され、ならびに変速機において、遊星歯車セットおよびシフト要素のトルクを低減する。本発明の更なる課題として、噛み合い効率を良好とし、およびドラグトルクを僅かとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの課題のうちの少なくとも１つの課題は、請求項１に記載の変速機、請求項８に記載の方法、および請求項１０に記載の使用により解決される。
【０００７】
有利な実施形態は、従属請求項において明らかとなる。
【０００８】
特に、上述の課題のうちの少なくとも１つの課題は、少なくとも部分的に、変速機、特に自動車用の多段変速機により解決可能である。変速機は、ハウジングと、入力軸と、出力軸と、少なくとも４つの遊星歯車セットと、を備え、遊星歯車セットは、少なくとも１つの太陽歯車、少なくとも１つのプラネットギヤ、少なくとも１つの遊星キャリアおよび少なくとも１つの内歯車を備える。変速機は、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をも備える。変速機において、
入力軸は第２遊星歯車セットの遊星キャリアと結合され、
入力軸が第１クラッチを介して第４遊星歯車セットの太陽歯車と結合可能であり、および第１クラッチと第３クラッチを介して第３遊星歯車セットの内歯車と結合可能であり、および第１クラッチ、第３クラッチと第２クラッチを介して、第３遊星歯車の太陽歯車と第２遊星歯車セットの内歯車と結合可能であり、
第１遊星歯車セットの太陽歯車は、第２遊星歯車セットの太陽歯車および第１ブレーキと結合され、
第１遊星歯車セットの遊星キャリアは、第４遊星歯車セットの内歯車と結合され、および第４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、
第１遊星歯車セットの内歯車は第２ブレーキと結合され、
第４遊星歯車セットの遊星キャリアは出力軸と結合されている。
【０００９】
特に、変速機は４個以上の遊星歯車セットを備えることが可能であり、または遊星歯車セットに加えて、平歯車セットのような更なる歯車セットまたはチェーン等を備えることが可能である。しかし変速機は、好適には歯車セットとして遊星歯車セットのみを備える。さらに好適には、変速機はちょうど４つの遊星歯車セットを備える。
【００１０】
課題のうちの少なくとも１つの課題は、上述の、変速機を作動させる方法により解決可能である。特に、課題のうちの少なくとも１つの課題は、請求項１乃至７の何れか一項に記載の変速機を作動させる方法により、少なくとも部分的に解決可能である。課題のうちの少なくとも１つの課題は、少なくとも２つのブレーキおよび少なくとも４つのクラッチを備えた変速機を作動させる方法により、少なくとも部分的に解決可能である。変速機を作動させる方法において
第１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、締結された第３クラッチにより構成し、および／または締結された第１ブレーキ、締結された第２ブレーキ、締結された第１クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成し、および／または締結された第１ブレーキ、締結された第２ブレーキ、締結された第１クラッチおよび締結された第２クラッチにより構成し、
第２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２クラッチおよび締結された第３クラッチにより構成し、
第３速を締結された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、締結された第２クラッチおよび締結された第３クラッチにより構成し、
第４速を締結された第２ブレーキ、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、
第５速を締結された第２ブレーキ、締結された第１クラッチ、締結された第２クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成し、
第６速を締結された第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、
第７速を締結された第１クラッチ、締結された第２クラッチ、締結された第３クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成し、
第８速を締結された第１ブレーキ、締結された第１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、
第９速を締結された第１ブレーキ、締結された第１クラッチ、締結された第２クラッチおよび締結された第４クラッチにより構成し、
第１０速を締結された第１ブレーキ、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、
後退速を締結された第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。
【００１１】
この方法および／またはこの変速機により、速度の数が多く、構成のための労力が僅かであり、低減された絶対回転数および相対回転数のもとで良好な変速比が達成される。更なる利点として、遊星歯車セットおよびシフト要素のトルクを低減可能であり、噛み合い効率が良好で、およびドラグトルクが僅かである。
【００１２】
車両駆動装置のような駆動ユニットの入力軸を介して、特に好適には、トルクまたは、例えば内燃機関の回転運動が変速機へ伝達される。好適には、変速機の出力軸および入力軸の間に、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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構成部品の回転数は、第２構成部品の回転数と異なる。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また考えられ、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。
【００１８】
「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。
【００１９】
好適には、記載、特に請求項の記載において「ブレーキ」とは、一方の側で固定構成部品、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構成部品と結合されているシフト要素と理解される。
【００２０】
「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、回転可能な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可能な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、回転可能な構成部品および固定構成部品の間に、固定された結合を構成可能である。
【００２１】
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。
【００２２】
「遊星歯車セット」は、少なくとも１つの太陽歯車、および少なくとも１つの内歯車、およびちょうど１つの遊星キャリアを備え、遊星キャリアには、少なくとも１つ、好適には複数のプラネットギヤが回転可能な状態で支承されており、プラネットギヤが内歯車および／または太陽歯車の歯部と噛み合う装置、と理解される。
【００２３】
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、好適には全て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。
【００２４】
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、内側遊星歯車の歯部および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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、変速機の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、効率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。
【００２８】
上述の変速機は、縦置き配置および横置き配置の双方に適している。
【００２９】
「横置き配置」の概念は、例えば内燃機関である駆動ユニットの出力軸が、自動車において、走行方向および／または主要な車軸に対して横向きに配置されるか、またはそれらと平行に配置されるレイアウトと理解される。本明細書で記載された変速機は、更に、駆動ユニットの出力軸が、走行方向に対して横向きに配置され、および入力軸により前軸の車輪を駆動可能である、「フロント横置き配置」に適している。フロント横置き配置の場合、エンジンルームの少なくとも近傍、または直近に変速機が配置されているため、変速機を特にコンパクトに構成する必要がある。
【００３０】
変速機は、縦置き配置にも適している。縦置き配置の特徴は、駆動ユニットの出力軸が、走行方向および／または主要な車軸に沿うか、またはそれらと平行して延在することである。特に変速機は、駆動ユニットの出力軸が、主要な車軸に沿うか、またはそれと平行して延在し、後輪が、変速機により駆動ユニットと結合された、後部縦置き配置にも適している。
【００３１】
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。
【００３２】
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圧力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。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、特に有用には、外側からこれらシフト要素へのアクセスを良好とする。特にこれには、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、変速機のハウジングとシフト要素の間に更なる構成部品が配置されていない、また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。
【００３３】
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が確保される、と理解される。
【００３４】
「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。
【００３５】
有利には、遊星歯車セットは、変速機内で相前後して配置されている。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。この場合好適には、遊星歯車セットは幾何学的に、第１遊星歯車セット、第２遊星歯車セット、第３遊星歯車セット、第４遊星歯車セットの順番で配置されている。
【００３６】
好適には、遊星歯車の太陽歯車、内歯車および遊星キャリアの回転軸は、互いに平行している。
【００３７】
全ての遊星歯車セットが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）であることが有効である。このようにして、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、対応する遊星歯車セットにおいて、内歯車および太陽歯車が、その都度反対の回転方向に回転する。さらに、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）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）と比較して構成部品が少ないため、重量、効率性および整備の点で利点に導くことが可能である。
【００３８】
有利には、第１、第２および第３遊星歯車セットのキャリア固定時変速比は２以下とする。特に、第１遊星歯車セットのキャリア固定時変速比は２とし、第２遊星歯車セットは1.8、第３遊星歯車セットは1.8、および第４遊星歯車セットは3.6とする。遊星歯車セットのうちの１つ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）として構成可能である。特にこれは、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の値を１だけ高める場合に適用される。
【００３９】
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以下の記載により明らかとなる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。この場合、各実施例および実施形態は概略図で示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態による変速機の図である。
【図２】図１の変速機１のためのシフトロジック説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図１は、本発明の実施形態による変速機を示す。
【００４４】
図１は、多段変速機１を示す。多段変速機１は、４つのクラッチK1,K2,K3,K4ならびに２つのブレーキ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、変速機１の入力側は出力側と連結または結合可能であり、力およびトルクを、軸、シフト要素および／または遊星歯車セットを介して伝達する。
【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。上述の遊星歯車セット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、力およびトルクを伝達するために内歯車131,132,133,134と係合する。キャリア／遊星キャリア121,122,123,124は、更に各々が軸と結合されている。
【００４６】
図１において、入力軸ANWは第２遊星歯車セットGP2のキャリア122と結合され、および第１クラッチK1を介して第4遊星歯車セットGP4の太陽歯車104と結合可能である。また入力軸ANWは、第１クラッチK1および第３クラッチK3を介して、第３遊星歯車セットGP3の内歯車133と結合可能であり、および第１クラッチK1、第３クラッチK3と第２クラッチK2を介して、第３遊星歯車セットGP3の太陽歯車103および第２遊星歯車セットGP2の内歯車132と結合可能である。出力軸AWは、第4遊星歯車セットGP4のキャリア124と結合されている。第１遊星歯車セットGP1の内歯車131は、第２ブレーキB2を介してハウジングGと結合可能である。第１遊星歯車セットGP1の太陽歯車101は、第２遊星歯車セットGP2の太陽歯車102と結合され、および第１ブレーキB1を介してハウジングGと結合可能である。第１遊星歯車セットGP1のキャリア121は、第４遊星歯車セットGP4の内歯車134と結合され、および第４クラッチK4を介して、第３遊星歯車セットGP3のキャリア123と結合可能である。第２遊星歯車セットGP2の内歯車132は、第３遊星歯車セットGP3の太陽歯車103と結合されている。
【００４７】
図２は、図１の変速機のためのシフトロジック説明図である。
【００４８】
垂直方向に下に向かい、まず１０の前進段V1乃至V10、ならびに後退段Rが記載されている。さらに２つの更なる速度M1およびM2が記載され、これらの速度M1およびM2は、変速比の点で第１速V1に対応する。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、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i、ならびに、2つの上下に続く速度の間に、対応する速度ステップφが示されている。例えば、前進段V1での第２クラッチK2および第４クラッチK4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た、またはそのシフト要素と結合された、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のである。シフトロジック説明図において×印を付された欄は、対応して作動された、または締結されたシフト要素を示している。つまりシフトロジック説明図において、例えば前進段V2においては、第１ブレーキB1、第２ブレーキB2、ならび第２クラッチK2および第３クラッチK3が締結されている。
【００４９】
図１の変速機１により、前進第１速を実現するには、第１ブレーキB1および第２ブレーキB2、ならびに第１クラッチK1および第３クラッチK3を締結する。第２クラッチK2および第４クラッチK4は解放されている。変速比iは4.600である。
【００５０】
前進第２速V2を実現するには、第１ブレーキB1および第２ブレーキB2、ならびに第２クラッチK2および第３クラッチK3を締結する。第１クラッチK1および第４クラッチK4は解放されている。変速比iは2.957である。第１速V1と第２速V2の間の速度ステップは、1.556である。
【００５１】
前進第３速V3を実現するには、第２ブレーキB2、第１クラッチK1、第２クラッチK2および第３クラッチK3を締結する。第１ブレーキB1および第４クラッチK4は解放されている。変速比iは2.091である。第２速V2と第３速V3の間の速度ステップφは、1.414である。
【００５２】
第４速V4を実現するには、第２ブレーキB2、第２クラッチK2、第３クラッチK3および第４クラッチK4を締結する。第１ブレーキB1および第１クラッチK1は解放されている。変速比は1.714である。第3速V3と第4速V4の間の速度ステップは、1.220である。
【００５３】
第５速V5を実現するには、第２ブレーキB2、第１クラッチK1、第２クラッチK2および第４クラッチK4を締結する。第１ブレーキB1および第３クラッチK3は解放されている。変速比は1.484である。第４速V4と第５速V5の間の速度ステップは、1.155である。
【００５４】
第６速V6を実現するには、第２ブレーキB2、第１クラッチK1、第３クラッチK3および第４クラッチK4を締結する。第１ブレーキB1および第２クラッチK2は解放されている。変速比は1.242である。第５速V5と第６速V6の間の速度ステップは、1.195である。
【００５５】
第７速V7を実現するには、第１クラッチK1、第２クラッチK2、第３クラッチK3および第４クラッチK4を締結する。第１ブレーキB1および第２ブレーキB2は解放されている。変速比は1.000である。第６速V6と第７速V7の間の速度ステップは、1.242である。
【００５６】
第８速V8を実現するには、第１ブレーキB1、第１クラッチK1、第３クラッチK3および第４クラッチK4を締結する。第２ブレーキB2および第２クラッチK2は解放されている。変速比は0.866である。第７速V7と第８速V8の間の速度ステップは、1.155である。
【００５７】
第９速V9を実現するには、第１ブレーキB1、第１クラッチK1、第２クラッチK2および第４クラッチK4を締結する。第２ブレーキB2および第３クラッチK3は解放されている。変速比は0.697である。第８速V8と第９速V9の間の速度ステップは、1.242である。
【００５８】
第１０速V10を実現するには、第１ブレーキB1、第２クラッチK2、第３クラッチK3および第４クラッチK4を締結する。第２ブレーキB2および第１クラッチK1は解放されている。変速比は0.643である。第９速V9と第１０速V10の間の速度ステップは、1.084である。
【００５９】
後退速を実現するには、第１ブレーキB1、第２ブレーキB2を締結し、第３クラッチK3および第４クラッチK4を締結する。第１クラッチK1および第２クラッチK2は解放されている。変速比iは-5.322である。
【００６０】
第１速V1に対して代替的に、速度M1またはM2も使用可能である。第１代替速M1を実現するには、第１ブレーキB1、第２ブレーキB2、第１クラッチK1および第４クラッチK4を締結する。第２クラッチK2および第３クラッチK3は解放されている。変速比は4.600である。
【００６１】
第２代替速M2を実現するには、第１ブレーキB1、第２ブレーキB2、第１クラッチK1および第２クラッチK2を締結する。第３クラッチK3および第４クラッチK4は解放されている。変速比は4.600である。
【００６２】
１つの速度から隣接する速度に至るには、その都度、１つのシフト要素を解放しおよび１つのシフト要素を締結する必要がある。
【００６３】
全体で、図１および図２による変速機は、４つの遊星歯車セットGP1,GP2,GP3,GP4および６つのシフト要素K1,K2,K3,K4,B1,B2を含む。シフト要素は、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の形状で構成されている。速度毎に、２つのシフト要素が解放され、および４つのシフト要素が締結されている。固定されたハウジング連結部は存在しない。図１および図２による変速機１を使用して、少なくとも１０の前進速および少なくとも１つの後退速が実現可能である。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。変速機１の複数の軸の各軸上に、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、各軸上に、ハウジングGまたは他の軸に対するフリーホイールを配置可能である。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２ブレーキB2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。
【００６４】
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、変速機の製造費用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減され、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減される。さらに本発明は、噛み合い効率が良好で、速度の数が多く、ならびにドラグトルクが僅かである。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。
【００６５】
従って例えば、独立した遊星歯車セットおよび独立したシフト要素の幾何学的な位置／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、その位置を変速機の内部で随意に移動可能である。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１つの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）／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。
【符号の説明】
【００６６】
１      変速機
GP1,GP2,GP3,GP4  遊星歯車セット
101,102,103,104  太陽歯車
111,112,113,114  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  クラッチ
G      ハウジング
V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8,V9,V10  前進速
M1,M2  代替前進速
R      後退速
I      変速比
φ      速度ステップ
【図１】
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【図２】
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