JP6895838B2 - 自動変速機 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の遊星歯車構造の自動変速機に関する。

自動的に切り替え可能な遊星構造の車両変速機は、従来技術において、既に多種多様に記載されており、及び恒久的に更なる発展及び改良がなされている。従って、こうした変速機は、十分な個数の変速段、及び自動車に対して良好に適しつつ総変速比幅を高めた変速比、有効な変速段ステップ、及び適用事例に対して十分に大きい発進変速比、を備えるべきである。他方でこうした変速機には、構成のための労力を可及的に僅かとする、特にシフト要素の数を少なくすることが求められる。通常は更に、連続的な切り替えの際に、いわゆるグループ切り替えを避けるべきである。つまり、次に高い又は次に低い変速段へ切り替える際に、その都度、従前に締結されていた１つのみのシフト要素が開放され、及び従前に開放されていた１つのみのシフト要素が締結されるのである。

国際公開第２０１５／０８００２０号は、一般的な自動変速機を開示する。この自動変速機は、変速機ハウジング、入力軸、出力軸、４つの遊星歯車セット、２つの油圧作動型ブレーキ及び４つの油圧作動型クラッチを備える。この自動変速機においては、グループ切り替え無しで切り替え可能な前進１０速及び後退１速を構成するために、各変速段において、この６つのシフト要素のうちの３つが締結される。４つの遊星歯車セットのうちの第１の両方の遊星歯車セットは、入力軸と常時接続される前置切り替え歯車セットを構成する。前置切り替え歯車セットは、低減２キャリア４軸型変速装置として、ラビニヨ式遊星歯車セット構造で構成される。４つの遊星歯車セットのうちの他の両方の遊星歯車セットは、メイン歯車セットを構成する。メイン歯車セットは、２キャリア５軸型変速装置として、シンプソン式遊星歯車セットに類似の構造であり、及び入力軸及び出力軸と常時接続される。国際公開第２０１５／０８００２０号の記載によれば、第１ブレーキは、前置切り替え歯車セットとのみ常時接続される。一方第２ブレーキ及び第４クラッチは、メイン歯車セットとのみ常時接続される。これに対して第１、第２及び第３クラッチは、メイン歯車セット及び前置切り替え歯車セットの両方と常時接続される。そのため、第１、第２及び第３クラッチは、前置切り替え歯車セットとメイン歯車セットの間のパワーフローに配置される。このようにして、前置切り替え歯車セットの３つの異なる出力回転数を、選択的にメイン歯車セットに伝達可能である。３つの出力回転数のうち、１つは入力軸回転数よりも小さく、１つは入力軸回転数と等しく、及び１つは入力軸回転数よりも大きい。図１Ａは、この一般的な自動変速機の変速機フロー図を示す。図１Ｂは、関連するシフトロジックを示す。

国際公開第２０１５／０８００２０号の前置切り替え歯車セットは、ダブルピニオン式遊星歯車セット及びシングルピニオン式遊星歯車セットを含む。これらの歯車セットは相互に連結され、全体として、第１及び第２太陽歯車、１つのみの遊星歯車キャリア、及び１つのみの内歯車を備える。国際公開第２０１５／０８００２０号の記載によれば、第１太陽歯車はダブルピニオン式遊星歯車セットに割り当てられる。及び第２太陽歯車は、シングルピニオン式遊星歯車セットに割り当てられる。一方遊星歯車キャリア及び内歯車は、前置切り替え歯車セットの両方の遊星歯車セットに割り当てられる。この共通の遊星歯車キャリアには、ダブルピニオン式遊星歯車セットの内側遊星歯車及び外側遊星歯車が、回転可能な状態で支承されている。これらのうちの外側遊星歯車は、同時にシングルピニオン式遊星歯車セットの遊星歯車を構成する。対応して各内側遊星歯車は、第１太陽歯車及び外側遊星歯車のうちの１つと、噛み合い係合する。一方、各外側遊星歯車は、第２太陽歯車、共通の内歯車及び内側遊星歯車のうちの１つと、噛み合い係合する。前置切り替え歯車セットの第２太陽歯車は、前置切り替え歯車セットの第１軸を構成し、及び第１ブレーキと常時接続される。そのため前置切り替え歯車セットの第１軸を、変速機ハウジングに固定可能である。前置切り替え歯車セットの遊星歯車キャリアは、前置切り替え歯車セットの第２軸を構成し、及び入力軸と常時接続される。前置切り替え歯車セットの内歯車は、前置切り替え歯車セットの第３軸を構成し、及び第１クラッチ及び第３クラッチと常時接続される。そのため、前置切り替え歯車セットの第３軸は、メイン歯車セットの２つの異なる要素と接続可能である。前置切り替え歯車セットの第１太陽歯車は、前置歯車セットの第４軸を構成し、及び第２クラッチと常時接続される。そのため第４軸も、メイン歯車セットと接続可能である。

米国特許出願公開第２０１６／０１６０９６４号のメイン歯車セットは、相互に連結された個別の２つのシングルピニオン式遊星歯車セットを備える。各シングルピニオン式遊星歯車セットは、各１つの、太陽歯車、内歯車及び遊星歯車キャリアを備える。遊星歯車キャリアには、遊星歯車が回転可能な状態で支承される。遊星歯車は、この太陽歯車及び内歯車と噛み合い係合する。メイン歯車セットの両方の太陽歯車は、相互に常時接続され、メイン歯車セットの第１軸を構成し、及び第１クラッチ及び第２クラッチの両方と常時接続される。そのため、メイン歯車セットの第１軸は、選択的に、前置切り替え歯車セットの第３軸又は第４軸と接続可能である。第２遊星歯車セットの遊星歯車キャリアは、メイン歯車セットにおいて、メイン歯車セットの第２軸を構成し、及び出力軸及び第４クラッチと常時接続される。第２遊星歯車セットの内歯車は、メイン歯車セットにおいて、メイン歯車セットの第３軸を構成し、及び第２ブレーキ及び第３クラッチと常時接続される。そのため、メイン歯車セットの第３軸は、選択的に、変速機ハウジングに固定可能であるか又は前置切り替え歯車セットの第３軸と接続可能である。第１遊星歯車セットの遊星歯車キャリアは、メイン歯車セットにおいて、メイン歯車セットの第４軸を構成し、及び入力軸と常時接続される。第１遊星歯車セットの内歯車は、メイン歯車セットにおいて、メイン歯車セットの第５軸を構成し、及び第４クラッチと常時接続される。そのため、メイン歯車セットの第５軸は、第４クラッチを締結することにより、前置切り替え歯車セットの第２軸と接続可能である。

国際公開第２０１５／０８００２０号 米国特許出願公開第２０１６／０１６０９６４号

本発明は、国際公開第２０１５／０８００２０号から既知の自動変速機を、速度の数の点で更に発展させる、という課題に基づいている。

この課題は、本発明により、請求項１に記載の特徴を有する自動変速機により解決される。本発明の更なる有利な構成及び発展形態は、従属請求項から明らかである。

従って、特に自動車用の自動変速機が提供される。自動車用の自動変速機は、変速機ハウジング、駆動可能な第１回転可能軸、自動変速機の被動部を構成する第２回転可能軸、４つの遊星歯車セット、並びに本発明による７つのシフト要素を備え、多様な変速比を第１軸と第２軸の間で切り替える。第１回転可能軸は、変速機入力軸とも称することが可能である。第２回転可能軸は、変速機出力軸又は変速機被動軸とも称することが可能である。第１回転可能軸の駆動部は、例えば内燃機関を介して、及び／又は電気機械を介して実現可能である。第１、第３及び第４遊星歯車セットは各々、シングルピニオン式遊星歯車セットとして構成される。一方第２遊星歯車セットは、ダブルピニオン式遊星歯車セットとして構成される。

遊星歯車セットの個々の要素間の接続に関して、及び自動変速機の個々の軸を構成するために、以下が備えられる。第１遊星歯車セットの遊星歯車キャリア及び第２遊星歯車セットの遊星歯車キャリア及び第４遊星歯車セットの遊星歯車キャリアは、相互に常時接続され及び自動変速機の第１回転可能軸を構成する。第３遊星歯車セットの遊星歯車キャリアは、自動変速機の第２回転可能軸を構成する。第１遊星歯車セットの太陽歯車は、自動変速機の第３回転可能軸を構成する。第３遊星歯車セットの内歯車は、自動変速機の第４回転可能軸を構成する。第２遊星歯車セットの太陽歯車は、自動変速機の第５回転可能軸を構成する。第１遊星歯車セットの内歯車及び第２遊星歯車セットの内歯車は、相互に常時接続されるか又は共通の構成部品として構成され、及び自動変速機の第６回転可能軸を構成する。第３遊星歯車セットの太陽歯車及び第４遊星歯車セットの太陽歯車は、相互に常時接続され、及び自動変速機の第７回転可能軸を構成する。第４遊星歯車セットの内歯車は、自動変速機の第８回転可能軸を構成する。

７つのシフト要素の、自動変速機の個々の回転可能軸への連結に関して、以下が備えられる。第１シフト要素は、第３回転可能軸と変速機ハウジングの間のパワーフローに配置される。そのため、第１遊星歯車セットの太陽歯車１は、第１シフト要素を締結することにより、変速機ハウジングに固定可能である。第２シフト要素は、第４回転可能軸と変速機ハウジングの間のパワーフローに配置される。そのため、第３遊星歯車セットの内歯車は、第２シフト要素を締結することにより、変速機ハウジングに固定可能である。第３シフト要素は、第２回転可能軸と第８回転可能軸の間のパワーフローに配置される。そのため、第４遊星歯車セットの内歯車は、第３シフト要素を締結することにより、第３遊星歯車セットの遊星歯車キャリアと接続可能であり、及び自動変速機の被動部と接続可能である。第４シフト要素は、第４回転可能軸と第６回転可能軸の間のパワーフローに配置される。そのため、第３遊星歯車セットの内歯車は、第４シフト要素を締結することにより、第１遊星歯車セットの内歯車と接続可能である。第１遊星歯車セットの内歯車は、第２遊星歯車セットの内歯車と常時接続されるか、又は第２遊星歯車セットの内歯車と共に共通の構成部品を構成する。第５シフト要素は、第５回転可能軸と第７回転可能軸の間のパワーフローに配置される。そのため、第３及び第４遊星歯車セットの、相互に常時接続される太陽歯車を、第５シフト要素を締結することにより、第２遊星歯車セットの太陽歯車と接続可能である。第６シフト要素は、第６回転可能軸と第７回転可能軸の間のパワーフローに配置される。そのため、第３及び第４遊星歯車セットの、相互に常時接続される太陽歯車を、第６シフト要素を締結することにより、第１遊星歯車セットの内歯車と接続可能である。第１遊星歯車セットの内歯車は、第２遊星歯車セットの内歯車と常時接続されるか、又は第２遊星歯車セットの内歯車と共に共通の構成部品を構成する。

本発明により、国際公開第２０１５／０８００２０号が開示する一般的な自動変速機と比較して、追加的な第７シフト要素が、第４と第７回転可能軸の間、又は第２と第７回転可能軸の間、又は第２と第４回転可能軸の間に配置される。そのため、第３遊星歯車セットを、第７シフト要素を締結することによりブロック可能であり、第３遊星歯車セットの太陽歯車、遊星歯車キャリア及び内歯車が、同一の回転数で回転する状態となる。

つまり、４つの遊星歯車セットは各々、第１、第２及び第３要素を備える。個々の要素はまた、組み合わされることができる。国際公開第２０１５／０８００２０号が開示する一般的な自動変速機の場合のように、第１及び第２遊星歯車セットは、第１回転可能軸と接続された、つまりは駆動可能な前置切り替え歯車セットを構成する。一方第３及び第４遊星歯車セットは、メイン歯車セットを構成する。メイン歯車セットは、第１回転可能軸と常時接続され、つまりは駆動可能であり、並びに第２回転可能軸と、つまりは自動変速機の被動部と常時接続される。国際公開第２０１５／０８００２０号が開示する一般的な自動変速機と比較して追加的な第７シフト要素により、第３遊星歯車セットを状況に応じてブロックすることで、追加的前進速が可能とされる。詳細は、以下に述べられる。

シフト要素を遊星歯車セットに連結することに関して、「常時接続される」とは、各シフト要素の入力要素又は出力要素が、回転不能な接続又はねじり弾性的な接続を介して、各遊星歯車セットの要素のうちの１つの要素と直接的に接続されるため、この遊星歯車セットの要素と、このシフト要素の入力要素又は出力要素の間に、固定された回転数の関係性が常在する、と理解される。

シフト要素を軸に連結することに関して、「常時接続される」とは、各シフト要素の入力要素又は出力要素が、回転不能な接続又はねじり弾性的な接続を介して、各軸と直接的に接続されるため、この軸と、このシフト要素の入力要素又は出力要素の間に、固定された回転数の関係性が常在する、と理解される。

遊星歯車セットを他の遊星歯車セットに連結することに関して、「常時接続される」とは、各遊星歯車セットの要素のうちの１つの要素が、回転不能な接続又はねじり弾性的な接続を介して、各他の遊星歯車セットの要素のうちの１つの要素と直接的に接続されるため、これら両方の遊星歯車セットの要素の間に、固定された回転数の関係性が常在する、と理解される。

遊星歯車セットの要素又はシフト要素を、ハウジングに連結することに関して、「常時接続される」とは、各遊星歯車セットの要素又は各シフト要素の出力要素が、回転不能な接続又はねじり弾性的な接続を介して、ハウジングと直接的に接続されるため、各遊星歯車セットの要素又は各シフト要素の出力要素が常に静止する、と理解される。

「遊星歯車セットの要素」とは、既知のように、この遊星歯車セットの太陽歯車、遊星歯車キャリア及び内歯車である。

既述したように、遊星と称される４つの構成に関して、第１、第３及び第４遊星歯車セットは各々、いわゆるシングルピニオン式遊星歯車セットとして構成される。一方第２遊星歯車セットは、いわゆるダブルピニオン式遊星歯車セットとして構成される。既知のようにシングルピニオン式遊星歯車セットは、遊星歯車キャリアを備え、遊星歯車キャリアには遊星歯車が回転可能な状態で支承される。全ての遊星歯車は、このシングルピニオン式遊星歯車セットの太陽歯車及び内歯車と、噛み合うか又は噛み合い係合する。これに対してダブルピニオン式遊星歯車セットは、遊星歯車キャリアを備え、遊星歯車キャリアには内側遊星歯車及び外側遊星歯車が回転可能な状態で支承される。ダブルピニオン式遊星歯車セットにおいては、その内側遊星歯車が各々、その外側遊星歯車のうちの各１つの外側遊星歯車、及びそのダブルピニオン式遊星歯車セットの太陽歯車と、噛み合うか又は噛み合い係合する。一方外側遊星歯車は各々、その内側遊星歯車のうちの各１つの内側遊星歯車、及びそのダブルピニオン式遊星歯車セットの内歯車と、噛み合うか又は噛み合い係合する。

この場合、国際公開第２０１５／０８００２０号が構成する一般的な自動変速機の場合のように、第１及び第２遊星歯車セットは、２キャリア４軸型遊星歯車装置として構成された前置切り替え歯車セットを構成する。前置切り替え歯車セットは、第１回転可能軸又は変速機入力軸と常時接続され、及びいわゆるラビニヨ式遊星歯車セットの構造で構成される。第３及び第４遊星歯車セットは、国際公開第２０１５／０８００２０号が構成する一般的な自動変速機の場合のように、２キャリア５軸型遊星歯車装置として構成されたメイン歯車セットを構成する。メイン歯車セットは、第１回転可能軸（変速機入力軸）及び第２回転可能軸（変速機出力軸）と常時接続され、及びいわゆるシンプソン式遊星歯車セットに類似して構成される。国際公開第２０１５／０８００２０号が構成する一般的な自動変速機とは異なり、第３遊星歯車セットが追加的にブロック可能である。

これにより、本発明による自動変速機は、一般的な従来技術と比較して、独立した運動学特性を有する。本発明による自動変速機においては、第７シフト要素を使用し、今や前進１１速及び後退１速を切り替え可能である。

好適には、本発明による自動変速機においては、各速度において、７つのシフト要素のうちの３つのシフト要素が締結される。その場合、１つの速度から次に高い又は低い速度へ変更する際に、その都度、従前に締結されていたシフト要素のうちの１つのみのシフト要素が開放され、及び従前に開放されていた１つのシフト要素が締結される。そのため、その都度１つの速度を連続的にアップシフト又はダウンシフトする際に、いわゆるグループ切り替えが回避される。

７つのシフト要素により、前進１１速及び後退１速を実現するために、以下のシフトロジック又は速度ロジックを装備可能である。前進第１速において、第２、第５及び第６シフト要素がトルクを導く。前進第２速において、第１、第２及び第６シフト要素がトルクを導く。前進第３速において、第１、第２及び第５シフト要素がトルクを導く。前進第４速において、第１、第２及び第３シフト要素がトルクを導く。前進第５速において、第１、第３及び第５シフト要素がトルクを導く。前進第６速において、第１、第３及び第６シフト要素がトルクを導く。前進第７速において、第３、第４及び第６シフト要素がトルクを導く。前進第８速において、第１、第３及び第４シフト要素がトルクを導く。前進第９速において、第１、第４及び第６シフト要素がトルクを導く。前進第１０速において、第１、第４及び第５シフト要素がトルクを導く。前進第１１速において、第１、第５及び第７シフト要素がトルクを導く。後退速において、第２、第４及び第５シフト要素がトルクを導く。

つまり、国際公開第２０１５／０８００２０号が開示する一般的な自動変速機と比較して追加的な前進速により、追加的なオーバードライブ‐変速比が提供される。このオーバードライブ‐変速比は、これまで最小であったオーバードライブ‐変速比よりも小さく、そのため自動変速機を駆動する機械において回転数低減が可能となり、これにより更に快適性が向上される。この機械が内燃機関であるため、こうした更なる回転数低減が、追加的な燃料節約へ至ることが可能である。

４つの遊星歯車セットを相互に連結する、本発明による運動学特性が、７つのシフト要素、第１回転可能軸又は変速機入力軸、及び第２回転可能軸又は変速機出力軸に対して保持される限り、遊星歯車セット及びシフト要素の変速機ハウジング内部の空間的配置も、広範囲に亘って変化可能である。

そのため、４つの遊星歯車セットの変速機ハウジング内での空間的配置に対する一つの構成において、全ての４つの遊星歯車セットを相互に同軸で並列させ、「第１、第２、第３、第４遊星歯車セット」で定義された順番で配置することが提案される。これにより、全てのクラッチ及びブレーキに対して、油圧作動に必要な圧力媒体を、比較的簡単な方法で供給可能である。変速機入力軸及び変速機出力軸が相互に同軸で走る構成に適用するには、この場合、第１遊星歯車セットが、遊星歯車セットのグループにおいて、自動変速機の駆動部に向いた遊星歯車セットであることが適切である。もちろん、自動変速機の変速機ハウジング内において、４つの遊星歯車セットの他の空間的配置も可能である。

シフト要素の変速機ハウジング内での空間的配置に対する一つの構成において、本発明による追加的な第７シフト要素を、軸上で第２及び第３遊星歯車セットの間の領域に、好適には第３遊星歯車セットに隣接して配置することが提案される。第７シフト要素が、第３遊星歯車セットの遊星歯車キャリアと常時接続される限り、第７シフト要素を、空間的に見て、軸上で第３及び第４遊星歯車セットの間の領域に、再度好適には軸上で第３遊星歯車セットに隣接して配置することも、適切とすることが可能である。

シフト要素の変速機ハウジング内の空間的配置に関する更なる構成において、第４、第５及び第６シフト要素が、軸上で第２遊星歯車セットに隣接する、製造技術的観点から有利な事前組立可能なクラッチアセンブリを構成することが提案される。クラッチアセンブリは、第５シフト要素用のアウタプレートキャリア及び第６シフト要素用のインナプレートキャリアとして構成された第１プレートキャリア、第６シフト要素用のアウタプレートキャリア及び第４シフト要素のインナプレートキャリアとして構成された第２プレートキャリア、第５シフト要素のインナプレート及びアウタプレートを備えるプレートパッケージ、第５シフト要素のプレートパッケージに作用する第５シフト要素の駆動装置、第６シフト要素のインナプレート及びアウタプレートを備えるプレートパッケージ、第６シフト要素のプレートパッケージに作用する第６シフト要素の駆動装置、第４シフト要素のインナプレート及びアウタプレートを備えるプレートパッケージ、第４シフト要素のプレートパッケージに作用する第４シフト要素の駆動装置、を備える。この場合、第４シフト要素のプレートパッケージは、軸方向に見て、実質的に径方向に第６シフト要素のプレートパッケージの上に配置される。一方第６シフト要素のプレートパッケージは、軸方向に見て、実質的に径方向に第５シフト要素のプレートパッケージの上に配置される。

使用されるシフト要素は、パワーシフト型クラッチ又はブレーキとして構成可能である。特に、例えば多板クラッチ、バンドブレーキ及び／又はコーンクラッチのような摩擦結合型クラッチ又はブレーキを使用可能である。しかしながらシフト要素として、例えば同期装置または噛合型クラッチのような形状結合型ブレーキ及び／又はクラッチも使用可能である。本発明による追加的な第７シフト要素は、特に噛合型クラッチとして実現するのに良く適している。なぜなら、前進最高速に入力するためだけには、ごく僅かな回転数差のみを切り替えればよいためである。

本発明による自動変速機に関して提案された実施形態及び構成は全て、特に乗用車に対して実地で使用可能な変速比を有する。この変速比は、ドライバビリティの観点で有効な変速段ステップの、極めて大きな総変速比幅を有する。これは、目標とする燃料消費の低減にプラスに作用する。更に本発明による自動変速機は、速度の数に対してシフト要素の数が少なく、及び構成のための労力が比較的僅かであることを特徴とする。更に本発明による自動変速機は、効率性が良好であり、特にシフト要素における引きずり損失が比較的少ないことを特徴とする。

有利なことに、本発明による自動変速機により、変速機外の発進要素並びに変速機内の摩擦型シフト要素の両方により、自動車を発進可能である。変速機外の発進要素は、既知のように、例えば（好適にはコンバータロックアップクラッチを備える）ハイドロダイナミック式トルクコンバータ、いわゆる乾式発進クラッチ、いわゆる湿式発進クラッチ、磁気粉末クラッチ又は遠心クラッチ等として構成可能である。この種の発進要素をパワーフロー方向で駆動機関と自動変速機の間に配置することに対して代替的に、変速機外の発進要素を、パワーフロー方向に見て自動変速機の後ろにも配置可能である。この場合、自動変速機の変速機入力軸は、回転不能に又はねじり弾性的に、駆動機関のクランク軸と常時接続される。変速機内の発進要素としては、特にブレーキとして構成された第２シフト要素が適している。この第２シフト要素は、第１の前進四速、及び後退速でトルクを導く。

更に本発明による自動変速機は、多様なドライブトレインに対して、パワーフロー方向並びに空間的観点、の両方において適応可能であるよう設計される。そのため、同一の変速機フローにおいて、個々の遊星歯車セットの静止変速機変速比に応じて、異なる速度ステップが生じる。そのため、適用例に特有又は車両に特有の、バリエーションが可能となる。更に特別な構造手段無しで、自動変速機の駆動部及び被動部を、選択的に、同軸又は軸方向に平行に、相互に配置可能である。自動変速機の駆動側又は被動側に、車軸差動機構及び／又は分配差動機構を配置可能である。更に、自動変速機における適切な各位置、例えば回転可能軸と変速機ハウジングの間に、又は２つの回転可能軸を必要に応じて接続するために、追加的なフリーホイールを装備可能である。各回転可能軸の上、好適には変速機入力軸又は変速機出力軸の上に、例えば油圧的又は電気的リターダ等のような、磨耗の無いブレーキを配置可能である。これらは、特に商用車において使用する場合には、特に有意義である。追加的アセンブリを駆動するために、各回転可能軸の上、好適には変速機入力軸又は変速機出力軸の上に、補助駆動ユニットを装備可能である。

本発明による自動変速機の更なる利点は、多数の回転可能軸に対して、電気機械を追加的に、発電機及び／又は追加的な駆動機械として取り付け可能なことである。そうした電気機械は、一般的には構造的に極めて簡単に、自動変速機の第１回転可能軸及び／又は第２回転可能軸に、直接的に連結可能である。しかしながら、提案された歯車セットのコンセプトにより、そうした電気機械を、構造的に極めて簡単に、第４回転可能軸及び／又は第６回転可能軸に対しても、直接的に連結可能である。そうした電気機械が、第４回転可能軸又は第６回転可能軸に直接的に連結されると、有利なことにこれらの電気機械は、いわゆる電気力学的ギヤシフトの機能も果たすことが可能である。電気力学的ギヤシフトにおいては、電気機械ＥＭが、各パワーシフトを引き受ける、つまり各切り替えプロセスにおいて発生する補助モメントを調達し、補助するのである。

本発明は、添付の図面を参照して、以下に例示的に詳説される。この場合、同一又は類似の構成部品にも、同一の符号が付記される。

図１Ａは、従来技術による自動変速機の概略図である。図１Ｂは、図１Ａの自動変速機のシフトプランである。 本発明による自動変速機の第１実施形態の概略図である。 図２Ａの自動変速機のシフトプランである。 図２Ａの自動変速機の例示的な変形形態の概略図である。 本発明による自動変速機の第２実施形態の概略図である。 図３Ａの自動変速機のシフトプランである。 図３Ａの自動変速機の例示的な変形形態の概略図である。 本発明による自動変速機の第３実施形態の概略図である。 図４Ａの自動変速機のシフトプランである。 図４Ａの自動変速機の例示的な変形形態の概略図である。

図１Ａ及び図１Ｂは、国際公開第２０１５／０８００２０号が開示する従来技術から既知である自動変速機の変速機フロー図及びシフトロジックを示す。この変速機は、本明細書の導入部で既に詳述したように、前進１０速及び後退１速を有する。

図２Ａ／２Ｂ／２Ｃ、３Ａ／３Ｂ／３Ｃ、及び４Ａ／４Ｂ／４Ｃを参照し、以下に本発明による自動変速機の多様な実施形態が詳述される。

図２Ａには、特に自動車の例示的なドライブトレインにおける、本発明による自動変速機の第１実施形態の変速機フロー図が示される。自動変速機として構成された変速機は、符号ＧＥが付される。変速機ＧＥは、８つの回転可能軸１、２、３、４、５、６、７、８、４つの遊星歯車セットＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４、並びに７つのシフト要素０３、０４、２８、４６、５７、６７、４７を備える。これらは全て、変速機ＧＥの変速機ハウジングＧＧ内に配置される。第１回転可能軸１は、駆動可能であり、従って変速機入力軸を構成する。一方、第２回転可能軸２は、変速機ＧＥの被動部ＡＢを構成する。

変速機ＧＥは、図では極めて簡略化されて示された内燃機関ＶＭにより駆動可能である。内燃機関ＶＭの回転数及びトルクは、駆動軸ＡＮを介し、ねじりダンパＴＤを中間接続して、発進クラッチＡＫの駆動側クラッチ半部に伝達される。この発進クラッチＡＫの被動側クラッチ半部は、変速機ＧＥの第１回転可能軸１と接続される。そのため発進クラッチＡＫは、内燃機関ＶＭの駆動力を変速機ＧＥに伝達すべく、十分に締結されなければならない。発進クラッチＡＫの代替として、内燃機関ＶＭと変速機ＧＥの第１回転可能軸１の間のパワーフローに配置された他の発進要素、例えば、好適にはコンバータロックアップクラッチを備えたトルクコンバータも装備可能である。

図２Ａに示された実施形態は、追加的に電気駆動装置を備える。このために、電気機械ＥＭが備えられる。電気機械ＥＭのロータＥＭＲは、変速機ＧＥの第１回転可能軸と常時接続される。電気機械ＥＭのステータＥＭＳは、変速機ハウジングＧＧに固定される。

変速機ＧＥの４つの遊星歯車セットＲＳ１乃至ＲＳ４は、空間的に見て、例示的に軸上で相前後して、この場合例示的に「ＲＳ１-ＲＳ２-ＲＳ３-ＲＳ４」の順番で配置される。第１遊星歯車セットＲＳ１は変速機ＧＥの駆動側に配置される。及び第４遊星歯車セットＲＳ４は、変速機ＧＥの被動側に配置される。４つの遊星歯車セットは、変速機の他の構成において、運動学特性を保ちつつ順番を変えても配置可能である。これは特に、変速機において、変速機入力軸及び変速機出力軸が相互に同軸でなく配置されるべき場合に、有用となり得る。

第１及び第２遊星歯車セットＲＳ１、ＲＳ２は、運動学的に、第１回転可能軸１と常時接続される前置切り替え歯車セットを構成する。前置切り替え歯車セットは、いわゆる「低減２キャリア４軸型遊星歯車装置」の種類で、既知のラビニヨ式遊星歯車セットの構造で構成される。前置切り替え歯車セットは、２つの太陽歯車ＳＯ１及びＳＯ２、連結された遊星歯車キャリアＳＴ１／ＳＴ２、及び共通の内歯車ＨＯ１／ＨＯ２を備える。第１遊星歯車セットＲＳ１はこの場合、シングルピニオン式遊星歯車セットとして構成される。一方第２遊星歯車セットＲＳ２は、ダブルピニオン式遊星歯車セットとして構成される。対応して遊星歯車ＰＬ１は、回転可能な状態で、第１遊星歯車セットＲＳ１に割り当てられた遊星歯車キャリアＳＴ１に支承される。遊星歯車ＰＬ１は、第１遊星歯車セットＲＳ１に割り当てられた太陽歯車ＳＯ１、及び共通の内歯車ＨＯ１／ＨＯ２の全てと噛み合う。これに対して、内側遊星歯車ＰＬ２ｉ及び外側遊星歯車ＰＬ２ａは、回転可能な状態で、第２遊星歯車セットＲＳ２に割り当てられた遊星歯車キャリアＳＴ２に支承される。これらの内側遊星歯車ＰＬ２ｉは各々、これらの外側遊星歯車ＰＬ２ａのうちの１つ、及び第２遊星歯車セットＲＳ２に割り当てられた太陽歯車ＳＯ２と噛み合う。及び、これらの外側遊星歯車ＰＬ２ａは各々、これらの内側遊星歯車ＰＬ２ｉのうちの１つ、及び共通の内歯車ＨＯ１／ＨＯ２と噛み合う。この場合、第２遊星歯車セットの外側遊星歯車ＰＬ２ａは、同時に、第１遊星歯車セットＲＳ１の遊星歯車ＰＬ１を構成する。第１遊星歯車セットＲＳ１の太陽歯車ＳＯ１は、変速機ＧＥの第３回転可能軸３を構成する。第２遊星歯車セットＲＳ２の太陽歯車ＳＯ２は、変速機ＧＥの第５回転可能軸５を構成する。前置切り替え歯車セットの共通の内歯車ＨＯ１／ＨＯ２は、変速機ＧＥの第６回転可能軸６を構成する。

第３及び第４遊星歯車セットＲＳ３、ＲＳ４は、運動学的に、第１回転可能軸１及び第２回転可能軸２と常時接続されるメイン歯車セットを構成する。メイン歯車セットは、いわゆる２キャリア５軸型遊星歯車装置の種類で、既知のシンプソン式遊星歯車セットに類似して構成される。メイン歯車セットは、２つの太陽歯車ＳＯ３及びＳＯ４、２つの遊星歯車キャリアＳＴ３及びＳＴ４、並びに２つの内歯車ＨＯ３及びＨＯ４を備える。第３及び第４遊星歯車セットＲＳ３、ＲＳ４は、両方とも、単純なシングルピニオン式遊星歯車セットとして構成され、各々が３つの要素を備える。太陽歯車ＳＯ３は、第３遊星歯車セットＲＳ３の第１要素を構成する。太陽歯車ＳＯ４は、第４遊星歯車セットＲＳ４の第１要素を構成する。遊星歯車キャリアＳＴ３は、第３遊星歯車セットＲＳ３の第２要素を構成する。遊星歯車キャリアＳＴ４は、第４遊星歯車セットＲＳ４の第２要素を構成する。内歯車ＨＯ３は、第３遊星歯車セットＲＳ３の第３要素を構成する。内歯車ＨＯ４は、第４遊星歯車セットＲＳ４の第３要素を構成する。シングルピニオン式遊星歯車セットとしての構成に対応して、第３遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車ＰＬ３は、回転可能な状態で、遊星歯車キャリアＳＴ３に支承される。これらの遊星歯車ＰＬ３は各々、太陽歯車ＳＯ３及び内歯車ＨＯ３と噛み合う。同様に、第４遊星歯車セットＲＳ４の遊星歯車ＰＬ４は、回転可能な状態で、遊星歯車キャリアＳＴ４に支承される。これらの遊星歯車ＰＬ４は各々、太陽歯車ＳＯ４及び内歯車ＨＯ４と噛み合う。シンプソン式遊星歯車セットの場合のように、第３遊星歯車セットＲＳ３の太陽歯車ＳＯ３は、第４遊星歯車セットＲＳ４の太陽歯車ＳＯ４と常時接続される。シンプソン式遊星歯車セットとは異なり、第３遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車キャリアＳＴ３は、第４遊星歯車セットＲＳ４の内歯車ＨＯ４と、常時には接続されず、変速機ＧＥにおいてクラッチとして構成された第３シフト要素２８を介して接続可能である。この場合、第３遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車キャリアＳＴ３は、第２回転可能軸２を構成し、及びこれにより、変速機ＧＥの被動部ＡＢを構成する。一方、第４遊星歯車セットＲＳ４の内歯車ＨＯ４は、変速機ＧＥの第８回転可能軸８を構成する。第３及び第４遊星歯車セットＲＳ３、ＲＳ４の、相互に常時接続される両方の太陽歯車ＳＯ３、ＳＯ４は、変速機ＧＥの第７回転可能軸７を構成する。第３遊星歯車セットＲＳ３の内歯車ＨＯ３は、変速機ＧＥの第４回転可能軸４を構成する。

変速機ＧＥの第１シフト要素０３は、ブレーキとして構成され、及び変速機ＧＥの第３回転可能軸３と変速機ハウジングＧＧの間のパワーフローに配置される。そのため、第１遊星歯車セットＲＳ１の太陽歯車ＳＯ１を、この第１シフト要素０３を締結することにより、変速機ハウジングＧＧに固定可能である。

変速機ＧＥの第２シフト要素０４は、ブレーキとして構成され、及び変速機ＧＥの第４回転可能軸４と変速機ハウジングＧＧの間のパワーフローに配置される。そのため、第３遊星歯車セットＲＳ３の内歯車ＨＯ３を、この第２シフト要素０４を締結することにより、変速機ハウジングＧＧに固定可能である。

変速機ＧＥの第３シフト要素２８は、クラッチとして構成され、及び変速機ＧＥの、第８回転可能軸８と第２回転可能軸２の間のパワーフローに配置される。そのため、第４遊星歯車セットＲＳ４の内歯車ＨＯ４を、この第３シフト要素２８を締結することにより、第３遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車キャリアＳＴ３と接続可能であり、及びこれにより変速機ＧＥの被動部ＡＢと接続可能である。

変速機ＧＥの第４シフト要素４６は、クラッチとして構成され、及び変速機ＧＥの、第６回転可能軸６と第４回転可能軸４の間のパワーフローに配置される。そのため、第１及び第２遊星歯車セットＲＳ１、ＲＳ２の共通の内歯車ＨＯ１／ＨＯ２を、この第４シフト要素４６を締結することにより、第３遊星歯車セットＲＳ３の内歯車ＨＯ３と接続可能である。

変速機ＧＥの第５シフト要素５７は、クラッチとして構成され、及び変速機ＧＥの、第７回転可能軸７と第５回転可能軸５の間のパワーフローに配置される。そのため、第３及び第４遊星歯車セットＲＳ３、ＲＳ４の、相互に常時接続される太陽歯車ＳＯ３、ＳＯ４を、この第５シフト要素５７を締結することにより、第２遊星歯車セットＲＳ２の太陽歯車ＳＯ２と接続可能である。

変速機ＧＥの第６シフト要素６７は、クラッチとして構成され、及び変速機ＧＥの、第７回転可能軸７と第６回転可能軸６の間のパワーフローに配置される。そのため、第３及び第４遊星歯車セットＲＳ３、ＲＳ４の、相互に常時接続される太陽歯車ＳＯ３、ＳＯ４を、この第６シフト要素６７を締結することにより、第１及び第２遊星歯車セットＲＳ１、ＲＳ２の内歯車Ｈ０１／ＨＯ２と接続可能である。

変速機ＧＥの第７シフト要素４７は、クラッチとして構成され、及び変速機ＧＥの、第７回転可能軸７と第４回転可能軸４の間のパワーフローに配置される。そのため、第３及び第４遊星歯車セットＲＳ３、ＲＳ４の、相互に常時接続される太陽歯車ＳＯ３、ＳＯ４を、この第７シフト要素４７を締結することにより、第３遊星歯車セットＲＳ３の内歯車ＨＯ３と接続可能である。第７シフト要素４７が締結され、そのために第３遊星歯車セットＲＳ３がブロックされると、第３遊星歯車セットＲＳ３の太陽歯車ＳＯ３、遊星歯車キャリアＳＴ３及び内歯車ＨＯ３が、同一の回転数で回転する状態となる。

７つのシフト要素の空間的配置に関して、図２Ａにおいては例示的に、多板ブレーキとして構成された第１シフト要素０３が、実質的に、第１遊星歯車セットＲＳ１の駆動部に向いた側、つまり第１遊星歯車セットＲＳ１において、第２遊星歯車セットＲＳ２の反対を向いた側に配置される。ブレーキ０３のアウタプレートキャリアは、既知の通りに、変速機ハウジングＧＧに一体化される。ブレーキ０３は広範な直径で配置される。そのためブレーキ０３は、軸方向に見ても少なくとも部分的に、特にはブレーキ０３のプレートパッケージが、径方向に前置切り替え歯車セット上の領域、特に径方向に第１遊星歯車セットＲＳ１上の領域に配置可能である。

さらに、図２Ａに示された実施形態においては、多板ブレーキとして構成された第２シフト要素０４、多板クラッチとして構成された第４シフト要素４６、多板クラッチとして構成された第５シフト要素５７、及び多板クラッチとして構成された第６シフト要素６７が、共に１つのアセンブリを構成する。このアセンブリは、空間的に見て、軸上で第２及び第３遊星歯車セットＲＳ２、ＲＳ３の間の領域に配置される。この場合、クラッチ５７及び６７は、軸上で第２遊星歯車セットに隣接するダブルクラッチを構成する。ダブルクラッチは、径方向で重なり合って配置されたプレートパッケージ及び共通のプレートキャリアを備える。クラッチ６７のプレートパッケージは、このダブルクラッチ５７／６７の径方向でより外側のプレートパッケージを構成する。及びクラッチ５７のプレートパッケージは、このダブルクラッチ５７／６７の径方向でより内側のプレートパッケージを構成する。そのため、この共通のプレートキャリアは、クラッチ６７用にインナプレートキャリアとして、及びクラッチ５７用にアウタプレートキャリアとして、構成される。ブレーキ０４及びクラッチ４６は同様に、軸方向に見て、径方向で重なり合って配置される。クラッチ４６のプレートパッケージは、軸方向に見て、径方向でブレーキ０４のプレートパッケージの下に配置される。この場合、ブレーキ０４及びクラッチ４６は、ダブルクラッチ５７／６７の、第３遊星歯車セットＲＳ３に向いた側に配置される。変速機ＧＥの運動学特性に対応して、クラッチ４６及びブレーキ０４に対しても、共通のプレートキャリアが備えられる。共通のプレートキャリアは、ブレーキ０４用にインナプレートキャリアとして、クラッチ４６用にアウタプレートキャリアとして、構成される。ブレーキ０４のアウタプレートキャリアは、既知の通りに、変速機ハウジングＧＧに一体化される。変速機ＧＥの運動学特性に対応して、クラッチ４６及び６７に対しても、共通のプレートキャリアが備えられる。共通のプレートキャリアは、クラッチ４６用にインナプレートキャリアとして、クラッチ６７用にアウタプレートキャリアとして、構成される。

代替的に、３つのクラッチ５７、６７及び４６を、クラッチアセンブリとして、軸方向に見て、径方向で重なり合って配置することも可能である。この場合、クラッチ４６は径方向でより外側のシフト要素である。クラッチ６７は径方向で中央のシフト要素である。及びクラッチ５７は、径方向でより内側のシフト要素である。そしてこれらのクラッチアセンブリ５７／６７／４６は、好適には軸上で直に第２遊星歯車セットＲＳ２に隣接して、第２遊星歯車セットＲＳ２の第３遊星歯車セットＲＳ３に向いた側に配置される。この場合ブレーキ０４は、このクラッチアセンブリ５７／６７／４６の右又は左、つまり軸上でクラッチアセンブリ５７／６７／４６と第３遊星歯車セットＲＳ３の間の領域、又は第２遊星歯車セットＲＳ２の上の領域に配置可能である。変速機ハウジングＧＧ内部の構造空間が許す限り、ブレーキ０４は、軸方向に見て、クラッチアセンブリ５７／６７／４６の上、つまり径方向でクラッチ４６の上にも配置可能である。

さらに、図２Ａに示された実施形態においては、第３遊星歯車セットＲＳ３をブロックするために装備され、及び多板クラッチとして構成された第７シフト要素４７は、軸上で第３遊星歯車セットＲＳ３に隣接して、第３遊星歯車セットＲＳ３の第４遊星歯車セットＲＳ４の反対を向いた側、つまり空間的に見て、同様に軸上で第２及び第３遊星歯車セットＲＳ２、ＲＳ３の間の領域に配置される。クラッチ４７のアウタプレートキャリア及び第３遊星歯車セットＲＳ３の内歯車ＨＯ３は、共通の構成部品として構成可能である。

さらに、図２Ａに示された実施形態においては、多板クラッチとして構成された第３シフト要素２８は、少なくとも第３シフト要素２８のプレートパッケージと共に、軸方向に見て、主として径方向に第４遊星歯車セットＲＳ４の上に配置される。製造技術的観点及び費用対効果から有効に、クラッチ２８のインナプレートキャリア及び第４遊星歯車セットＲＳ４の内歯車ＨＯ４を、共通の構成部品として、例えば一個部品で構成可能である。

全体で７つのシフト要素０３、０４、２８、４６、５７、６７、４７により、前進１１速及び後退１速の選択的切り替えを実現可能である。これは、以下に図２Ｂを参照して詳述される。従って図２Ｂは、図２Ａに示された自動変速機の例示的なシフトプランを示す。各速度において、７つのシフト要素のうちの３つのシフト要素が締結される。図２Ｂにおいて個々のシフト要素０３、０４、２８、４６、４７、５７、６７が割り当てられた欄に、Ｘが付されて締結が示される。従って、前進第１速においてはシフト要素０４、５７及び６７が、前進第２速においてはシフト要素０３、０４及び６７が、前進第３速においてはシフト要素０３、０４及び５７が、前進第４速においてはシフト要素０３、０４及び２８が、前進第５速においてはシフト要素０３、２８及び５７が、前進第６速においてはシフト要素０３、２８及び６７が、前進第７速においてはシフト要素２８、４６及び６７が、前進第８速においてはシフト要素０３、２８及び４６が、前進第９速においてはシフト要素０３、４６及び６７が、前進第１０速においてはシフト要素０３、４６及び５７が、前進第１１速においてはシフト要素０３、４７及び５７が、後退速においてはシフト要素０４、４６及び５７が、トルクを導くか又は締結される。

このシフトロジックに従い、連続的な切り替えの際、つまりその都度１つの速度をアップシフト又はダウンシフトする際に、いわゆるグループ切り替えが回避される。なぜなら、シフトロジックで隣接された２つの変速段は、常に２つのシフト要素を共に使用するためである。全体的にこれらの前進１１速及び後退１速は、実地において有用な変速比を有して切り替え可能である。各速度で３つのシフト要素が締結されることは、開放された摩擦型シフト要素で必然的に発生する引きずり損失が低減されるために、変速機の効率性にプラスに影響する。

原則的に、変速機ＧＥの７つのシフト要素０３、０４、２８、４６、５７、６７、４７の変速機ハウジングＧＧ内部の空間的配置は、広範囲に亘って変化可能であり、及び変速機ハウジングＧＧの寸法及び外側設計によってのみ限定される。対応して、図２Ａに示された構成部品の配置は、多数の可能な構成部品の配置バリエーションのうちの１つのみを表現したもの、と理解されるべきである。同様に、図２Ａに示された多板クラッチ又は多板ブレーキとしてのシフト要素の構成も、例示的な表現としてのみ、理解されるべきである。代替的な構成においては、例えば、形状結合的に切り替え可能な噛合クラッチ若しくはコーンクラッチも、摩擦結合的に切り替え可能なバンドブレーキも、又は形状結合的に切り替え可能な噛合ブレーキ又はコーンブレーキも、適用可能である。こうした例として、図２Ｃは、図２Ａに示された変速機ＧＥの変形形態を示す。この場合、図２Ａと異なり、第７シフト要素４７は、形状結合型クラッチとして構成される。この構成は、変速機ＧＥの運動学特性から与えられる利点を利用している。その利点とは、第７シフト要素４７は、前進第１０速から前進第１１速への速度変更の際にのみ締結され、及び前進第１１速から前進第１０速への速度変更の際にのみ開放される。つまり切り替え操作の際に、小さな回転数差のみを同期する、というものである。第２シフト要素０４も、変速機ＧＥのシフトロジックに基づいて、形状結合型シフト要素として実現するのに良く適している。

図３Ａには、本発明による自動変速機の第２実施形態の変速機フロー図が、特に自動車の例示的なドライブトレインにおいて示される。この第２実施形態は、図２Ａを参照して詳述された本発明による自動変速機の第１実施形態とは、単に、第３遊星歯車セットＲＳ３の状況に応じたブロックをどのように実行するか、という点で異なる。図２Ａと異なり、第３遊星歯車セットＲＳ３をブロックするために、今度は符号２７が付された第７シフト要素が備えられる。第７シフト要素２７は、第７回転可能軸７と第２回転可能軸２の間のパワーフローに配置される。クラッチとして構成されたこの第７シフト要素２７は、締結された状態において、従って今度は、第３遊星歯車セットＲＳ３の太陽歯車ＳＯ３と遊星歯車キャリアＳＴ３を相互に接続する。

図３Ａにおいて、この第７シフト要素２７は、空間的に見て例示的に、軸上で第２及び第３遊星歯車セットＲＳ２、ＲＳ３の間の領域に配置され、軸上で第３遊星歯車セットＲＳ３に隣接して、第３遊星歯車セットＲＳ３の第４遊星歯車セットＲＳ４の反対を向いた側に配置される。これに対して代替的に、第７シフト要素２７は、第７シフト要素２７が第３遊星歯車セットＲＳ３の遊星歯車キャリアＳＴ３と連結することに起因して、軸上で第３及び第４遊星歯車セットの間の領域にも配置可能である。

全体で７つのシフト要素０３、０４、２８、４６、５７、６７、２７により、変更無く、前進１１速をグループ切り替え無しで切り替え可能であり、及び後退１速をも実現可能である。これには、図３Ｂに示されたシフトロジックを適用する。

原則的に、図３Ｂに示されたシフトプランは、図２Ｂに示されたシフトプランと、単に第７シフト要素に対する符号が変更された点で異なる。従って、変更無く、前進第１速においてはシフト要素０４、５７及び６７が、前進第２速においてはシフト要素０３、０４及び６７が、前進第３速においてはシフト要素０３、０４及び５７が、前進第４速においてはシフト要素０３、０４及び２８が、前進第５速においてはシフト要素０３、２８及び５７が、前進第６速においてはシフト要素０３、２８及び６７が、前進第７速においてはシフト要素２８、４６及び６７が、前進第８速においてはシフト要素０３、２８及び４６が、前進第９速においてはシフト要素０３、４６及び６７が、前進第１０速においてはシフト要素０３、４６及び５７が、後退速においてはシフト要素０４、４６及び５７が、トルクを導くか又は締結される。第７シフト要素が速度構成に関与する前進第１１速においては、従ってシフト要素０３、２７及び５７がトルクを導く。

原則的に、変速機ＧＥの４つの遊星歯車セットＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４及び７つのシフト要素０３、０４、２８、４６、５７、６７、２７の変速機ハウジングＧＧ内部の空間的配置は、広範囲に亘って変化可能であり、及び変速機ハウジングＧＧの寸法及び外側設計によってのみ限定される。対応して、図３Ａに示された構成部品の配置は、多数の可能な構成部品の配置バリエーションのうちの１つのみを表現したもの、と理解されるべきである。同様に、図３Ａに示された多板クラッチ又は多板ブレーキとしてのシフト要素の構成も、例示的な表現としてのみ、理解されるべきである。代替的な構成においては、例えば、形状結合的に切り替え可能な噛合クラッチ若しくはコーンクラッチも、摩擦結合的に切り替え可能なバンドブレーキも、又は形状結合的に切り替え可能な噛合ブレーキ若しくはコーンブレーキも、適用可能である。こうした例として、図３Ｃは、図３Ａに示された変速機ＧＥの変形形態を示す。この場合、図３Ａと異なり、第７シフト要素２７は、形状結合型クラッチとして構成される。この構成は、変速機ＧＥの運動学特性から与えられる利点を利用している。その利点とは、第７シフト要素２７は、前進第１０速から前進第１１速への速度変更の際にのみ締結され、及び前進第１１速から前進第１０速への速度変更の際にのみ開放される。つまり切り替え操作の際に、小さな回転数差のみを同期する、というものである。

図４Ａには、本発明による自動変速機の第３実施形態の変速機フロー図が、特に自動車の例示的なドライブトレインにおいて示される。この第３実施形態は、図２Ａに示された本発明による自動変速機の第１実施形態及び図３Ａに示された第２実施形態とは、再度、第３遊星歯車セットＲＳ３の状況に応じたブロックをどのように実行するか、という点で異なる。図２Ａ及び図３Ａと異なり、第３遊星歯車セットＲＳ３をブロックするために、今度は符号２４が付された第７シフト要素が備えられる。第７シフト要素２４は、第４回転可能軸４と第２回転可能軸２の間のパワーフローに配置される。クラッチとして構成されたこの第７シフト要素２４は、締結された状態において、今度は第３遊星歯車セットＲＳ３の内歯車ＨＯ３と遊星歯車キャリアＳＴ３を相互に接続する。

図４Ａにおいて、この第７シフト要素２４は、空間的に見て例示的に、軸上で第２及び第３遊星歯車セットＲＳ２、ＲＳ３の間の領域に配置され、軸上で第３遊星歯車セットＲＳ３に隣接して、第３遊星歯車セットＲＳ３の第４遊星歯車セットＲＳ４の反対を向いた側に配置される。

全体で７つのシフト要素０３、０４、２８、４６、５７、６７、２４により、変更無く、前進１１速をグループ切り替え無しで切り替え可能であり、及び後退１速をも実現可能である。これには、図４Ｂに示されたシフトロジックを適用する。原則的に、図４Ｂに示されたシフトプランは、図１Ｂ及び図２Ｂに示されたシフトプランと、単に第７シフト要素に対する符号が変更された点で異なる。従って、変更無く、前進第１速においてはシフト要素０４、５７及び６７が、前進第２速においてはシフト要素０３、０４及び６７が、前進第３速においてはシフト要素０３、０４及び５７が、前進第４速においてはシフト要素０３、０４及び２８が、前進第５速においてはシフト要素０３、２８及び５７が、前進第６速においてはシフト要素０３、２８及び６７が、前進第７速においてはシフト要素２８、４６及び６７が、前進第８速においてはシフト要素０３、２８及び４６が、前進第９速においてはシフト要素０３、４６及び６７が、前進第１０速においてはシフト要素０３、４６及び５７が、後退速においてはシフト要素０４、４６及び５７が、トルクを導くか又は締結される。第７シフト要素が速度構成に関与する前進第１１速においては、従ってシフト要素０３、２４及び５７がトルクを導く。

原則的に、変速機ＧＥの４つの遊星歯車セットＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４、及び７つのシフト要素０３、０４、２８、４６、５７、６７、２４の変速機ハウジングＧＧ内部の空間的配置は、広範囲に亘って変化可能であり、及び変速機ハウジングＧＧの寸法及び外側設計によってのみ限定される。対応して、図４Ａに示された構成部品の配置は、多数の可能な構成部品の配置バリエーションのうちの１つのみを表現したもの、と理解されるべきである。同様に、図４Ａに示された多板クラッチ又は多板ブレーキとしてのシフト要素の構成も、例示的な表現としてのみ、理解されるべきである。代替的な構成においては、例えば、形状結合的に切り替え可能な噛合クラッチ若しくはコーンクラッチも、摩擦結合的に切り替え可能なバンドブレーキも、又は形状結合的に切り替え可能な噛合ブレーキ若しくはコーンブレーキも、適用可能である。こうした例として、図４Ｃは、図４Ａに示された変速機ＧＥの変形形態を示す。この場合、図４Ａと異なり、第７シフト要素２４は、形状結合型クラッチとして構成される。この構成は、変速機ＧＥの運動学特性から与えられる利点を利用している。その利点とは、第７シフト要素２４は、前進第１０速から前進第１１速への速度変更の際にのみ締結され、及び前進第１１速から前進第１０速への速度変更の際にのみ開放される。つまり切り替え操作の際に、小さな回転数差のみを同期する、というものである。

ＡＢ 被動軸
ＡＮ 駆動軸
ＡＫ 発進クラッチ
ＥＭ 電気機械
ＥＭＲ 電気機械のロータ
ＥＭＳ 電気機械のステータ
ＴＤ ねじりダンパ
ＶＭ 内燃機関
ＧＥ 変速機；自動変速機
ＧＧ 変速機ハウジング
ＲＳ１ 変速機の第１遊星歯車セット
ＨＯ１ 第１遊星歯車セットの内歯車
ＰＬ１ 第１遊星歯車セットの遊星歯車
ＳＯ１ 第１遊星歯車セットの太陽歯車
ＳＴ１ 第１遊星歯車セットの遊星歯車キャリア
ＲＳ２ 変速機の第２遊星歯車セット
ＨＯ２ 第２遊星歯車セットの内歯車
ＰＬ２ａ 第２遊星歯車セットの外側遊星歯車
ＰＬ２ｉ 第２遊星歯車セットの内側遊星歯車
ＳＯ２ 第２遊星歯車セットの太陽歯車
ＳＴ２ 第２遊星歯車セットの遊星歯車キャリア
ＲＳ３ 変速機の第３遊星歯車セット
ＨＯ３ 第３遊星歯車セットの内歯車
ＳＯ３ 第３遊星歯車セットの太陽歯車
ＳＴ３ 第３遊星歯車セットの遊星歯車キャリア
ＲＳ４ 変速機の第４遊星歯車セット
ＳＯ４ 第４遊星歯車セットの太陽歯車
ＳＴ４ 第４遊星歯車セットの遊星歯車キャリア
ＨＯ４ 第４遊星歯車セットの内歯車
１ 変速機の第１回転可能軸；変速機入力軸
２ 変速機の第２回転可能軸；変速機出力軸
３ 変速機の第３回転可能軸
４ 変速機の第４回転可能軸
５ 変速機の第５回転可能軸
６ 変速機の第６回転可能軸
７ 変速機の第７回転可能軸
８ 変速機の第８回転可能軸
０３ 変速機の第１シフト要素；第１ブレーキ
０４ 変速機の第２シフト要素；第２ブレーキ
２８ 変速機の第３シフト要素；第１クラッチ
４６ 変速機の第４シフト要素；第２クラッチ
５７ 変速機の第５シフト要素；第３クラッチ
６７ 変速機の第６シフト要素；第４クラッチ
４７、２７、２４ 変速機の第７シフト要素：第５クラッチ

Claims (12)

1. 特に自動車用の自動変速機（ＧＥ）であって、変速機ハウジング（ＧＧ）、駆動可能な第１回転可能軸（１）、前記自動変速機（ＧＥ）の被動部としての第２回転可能軸（２）、第１遊星歯車セット（ＲＳ１）、第２遊星歯車セット（ＲＳ２）、第３遊星歯車セット（ＲＳ３）、第４遊星歯車セット（ＲＳ４）、第１シフト要素（０３）、第２シフト要素（０４）、第３シフト要素（２８）、第４シフト要素（４６）、第５シフト要素（５７）並びに第６シフト要素（６７）を備え、多様な変速比を第１軸（１）と第２軸（２）の間で切り替える自動変速機（ＧＥ）において、
   前記第１、第３及び第４遊星歯車セット（ＲＳ１、ＲＳ３、ＲＳ４）は各々、シングルピニオン式遊星歯車セットとして構成され、一方前記第２遊星歯車セット（ＲＳ２）は、ダブルピニオン式遊星歯車セットとして構成され、
   前記第１遊星歯車セット（ＲＳ１）の遊星歯車キャリア（ＳＴ１）及び前記第２遊星歯車セット（ＲＳ２）の遊星歯車キャリア（ＳＴ２）及び前記第４遊星歯車セット（ＲＳ４）の遊星歯車キャリア（ＳＴ４）は、相互に常時接続され及び前記自動変速機（ＧＥ）の前記第１回転可能軸（１）を構成し、
   前記第３遊星歯車セット（ＲＳ３）の遊星歯車キャリア（ＳＴ３）は、前記自動変速機（ＧＥ）の前記第２回転可能軸（２）を構成し、
   前記第１遊星歯車セット（ＲＳ１）の太陽歯車（ＳＯ１）は、前記自動変速機（ＧＥ）の第３回転可能軸（３）を構成し、
   前記第３遊星歯車セット（ＲＳ３）の内歯車（ＨＯ３）は、前記自動変速機（ＧＥ）の第４回転可能軸（４）を構成し、
   前記第２遊星歯車セット（ＲＳ２）の太陽歯車（ＳＯ２）は、前記自動変速機（ＧＥ）の第５回転可能軸（５）を構成し、
   前記第１遊星歯車セット（ＲＳ１）の内歯車（ＨＯ１）及び前記第２遊星歯車セット（ＲＳ２）の内歯車（ＨＯ２）は、相互に常時接続されるか、又は共通の構成部品として構成され、及び前記自動変速機（ＧＥ）の第６回転可能軸（６）を構成し、
   前記第３遊星歯車セット（ＲＳ３）の太陽歯車（ＳＯ３）及び前記第４遊星歯車セット（ＲＳ４）の太陽歯車（ＳＯ４）は、相互に常時接続され、及び前記自動変速機（ＧＥ）の第７回転可能軸（７）を構成し、
   前記第４遊星歯車セット（ＲＳ４）の内歯車（ＨＯ４）は、前記自動変速機（ＧＥ）の第８回転可能軸（８）を構成する自動変速機（ＧＥ）において、
   前記第１シフト要素（０３）は、前記第３回転可能軸（３）と前記変速機ハウジング（ＧＧ）の間のパワーフローに配置され、
   前記第２シフト要素（０４）は、前記第４回転可能軸（４）と前記変速機ハウジング（ＧＧ）の間のパワーフローに配置され、
   前記第３シフト要素（２８）は、前記第２回転可能軸（２）と前記第８回転可能軸（８）の間のパワーフローに配置され、
   前記第４シフト要素（４６）は、前記第４回転可能軸（４）と前記第６回転可能軸（６）の間のパワーフローに配置され、
   前記第５シフト要素（５７）は、前記第５回転可能軸（５）と前記第７回転可能軸（７）の間のパワーフローに配置され、
   前記第６シフト要素（６７）は、前記第６回転可能軸（６）と前記第７回転可能軸（７）の間のパワーフローに配置される自動変速機（ＧＥ）において、
   第７シフト要素（４７；２７；２４）は、前記第４回転可能軸（４）と前記第７回転可能軸（７）の間、又は前記第２回転可能軸（２）と前記第７回転可能軸（７）の間、又は前記第２回転可能軸（２）と前記第４回転可能軸（４）の間のパワーフローに配置されることを特徴とする自動変速機（ＧＥ）。
2. 請求項１に記載の自動変速機であって、各速度において、前記シフト要素のうちの３つのシフト要素が締結され、１つの速度から次に高い又は低い速度へ変更する際に、その都度、従前に締結されていたシフト要素のうちの１つのみのシフト要素が開放され、及び従前に開放されていた１つのみのシフト要素が締結されることを特徴とする自動変速機。
3. 請求項２に記載の自動変速機であって、前進１１速及び後退１速を切り替え可能な変速機において、
   前進第１速において、第２、第５及び第６シフト要素（０４、５７、６７）がトルクを導き、
   前進第２速において、第１、第２及び第６シフト要素（０３、０４、６７）がトルクを導き、
   前進第３速において、第１、第２及び第５シフト要素（０３、０４、５７）がトルクを導き、
   前進第４速において、第１、第２及び第３シフト要素（０３、０４、２８）がトルクを導き、
   前進第５速において、第１、第３及び第５シフト要素（０３、２８、５７）がトルクを導き、
   前進第６速において、第１、第３及び第６シフト要素（０３、２８、６７）がトルクを導き、
   前進第７速において、第３、第４及び第６シフト要素（２８、４６、６７）がトルクを導き、
   前進第８速において、第１、第３及び第４シフト要素（０３、２８、４６）がトルクを導き、
   前進第９速において、第１、第４及び第６シフト要素（０３、４６、６７）がトルクを導き、
   前進第１０速において、第１、第４及び第５シフト要素（０３、４６、５７）がトルクを導き、
   前進第１１速において、第１、第５及び第７シフト要素（０３、５７、４７；０３、５７、２７；０３、５７、２４）がトルクを導き、及び
   後退速において、第２、第４及び第５シフト要素（０４、４６、５７）がトルクを導くことを特徴とする自動変速機。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の自動変速機であって、遊星歯車セットは、相互に同軸で及び軸方向に相前後して、「第１、第２、第３、第４遊星歯車セット（「ＲＳ１，ＲＳ２、ＲＳ３、ＲＳ４」）の順番で配置されることを特徴とする自動変速機。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の自動変速機であって、第７シフト要素（４７；２７；２４）は空間的に見て、軸上で第２及び第３遊星歯車セット（ＲＳ２、ＲＳ３）の間の領域に配置されることを特徴とする自動変速機。
6. 請求項１〜４の何れか一項に記載の自動変速機であって、第７シフト要素（２７）は空間的に見て、軸上で第３及び第４遊星歯車セット（ＲＳ３、ＲＳ４）の間の領域に配置されることを特徴とする自動変速機。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の自動変速機であって、第７シフト要素（４７；２７；２４）は空間的に見て、第３遊星歯車セット（ＲＳ３）に隣接して配置されることを特徴とする自動変速機。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の自動変速機であって、第４、第５及び第６シフト要素（４６、５７、６７）が、軸上で第２遊星歯車セット（ＲＳ２）に隣接するクラッチアセンブリを構成し、該クラッチアセンブリは、第５シフト要素（５７）用のアウタプレートキャリア及び第６シフト要素（６７）用のインナプレートキャリアとして構成された第１プレートキャリア、第６シフト要素（６７）用のアウタプレートキャリア及び第４シフト要素のインナプレートキャリアとして構成された第２プレートキャリア、第５シフト要素（５７）のインナプレート及びアウタプレートを備えるプレートパッケージ、第５シフト要素（５７）のプレートパッケージに作用する第５シフト要素（５７）の駆動装置、第６シフト要素（６７）のインナプレート及びアウタプレートを備えるプレートパッケージ、第６シフト要素（６７）のプレートパッケージに作用する第６シフト要素（６７）の駆動装置、第４シフト要素（４６）のインナプレート及びアウタプレートを備えるプレートパッケージ、並びに第４シフト要素（４６）のプレートパッケージに作用する第４シフト要素（４６）の駆動装置、を備える自動変速機において、
   第４シフト要素（４６）のプレートパッケージは、軸方向に見て、実質的に径方向に第６シフト要素（６７）のプレートパッケージの上に配置され、一方第６シフト要素（６７）のプレートパッケージは、軸方向に見て、実質的に径方向に第５シフト要素（５７）のプレートパッケージの上に配置されることを特徴とする自動変速機。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の自動変速機であって、第１回転可能軸（１）は、電気機械（ＥＭ）のロータ（ＥＭＲ）と常時接続されることを特徴とする自動変速機。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の自動変速機であって、第２回転可能軸（２）は、電気機械（ＥＭ）のロータ（ＥＭＲ）と常時接続されることを特徴とする自動変速機。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の自動変速機であって、第４回転可能軸（４）は、電気機械（ＥＭ）のロータ（ＥＭＲ）と常時接続されることを特徴とする自動変速機。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の自動変速機であって、第６回転可能軸（６）は、電気機械（ＥＭ）のロータ（ＥＭＲ）と常時接続されることを特徴とする自動変速機。

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