JP5658246B2 - 車両用駆動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、互いに接続され得る２つのクラッチ部品を含むクラッチを有し、このクラッチの第１クラッチ部品は車両の駆動源に接続できるとともにこのクラッチの第２クラッチ部品は車両の変速機の入力軸に接続できる、車両用、特に貨物自動車用変速機モジュールに関する。

貨物自動車用のこの種の変速機モジュールは一般に知られている。この変速機モジュールは、貨物自動車に適用される場合、貨物自動車の駆動源と変速機との間に配置される。変速機は２つの相互に協働する歯車およびクラッチ手段により形成された少なくとも１つの切り替え可能な変速機を有する。

本発明の目的は既知の変速機モジュールを改良することである。

この目的のために、本発明による変速機モジュールは、変速機モジュールがさらに入力と出力とを有する部分モジュールを有することを特徴とする。この部分モジュールは、変速機および変速機に接続されたさらなるクラッチまたはブレーキを有し、部分モジュールの入力は第１クラッチ部品に接続されるおよび／または車両の駆動源に接続でき、部分モジュールの出力は第２クラッチ部品に接続されるおよび／または車両の変速機の入力軸に接続でき、変速機は部分モジュールの入力および出力軸の回転方向が互いに同じになるように構成される。

本発明による変速機モジュールを用いて、クラッチおよびさらなるクラッチを操作することによりトルク伝達の中断無しに１対１のギヤ比と部分モジュールの変速機のギヤ比との間を切り替えることが可能である。結果として、貨物自動車に使用された場合、本発明による変速機モジュールを用いて、この変速機モジュールのないものの２倍多くのギヤ比を作り出すことができる。

既知の変速機に対する本発明の変速機の利点は以下の通りである：
− このモジュールはトルク伝達を伴う最高速ギヤから低いギヤへの変速を可能にする。これは特に、より出力を必要とする僅かな坂道が選ばれることになっているため、最高速ギヤ（直結）のときにシフトダウンしなければならないので、重要である。
− このモジュールはまた、追加のギヤが最低速ギヤの下に作られることを可能にする。この追加の低速ギヤは、より低い回転数で駆動することを可能にするように車輪への端部の減速を変更することを可能にし、これは燃料消費を削減する。
− １−２、２−４、および５−６のギヤシフトの間でパワーシフトが可能である。
− メインクラッチはパワーシフトのためにのみ使用されもはや車両の発進のためには使用されない。結果として、より軽い構造を有し得るとともに磨耗が大幅に減少する。車両の全寿命に対するクラッチ板の設計の可能性がある。
。

クラッチを操作することにより、さらなるクラッチまたはブレーキが除苛され得るまたはシンクロされ得るので、より簡単に開放または閉鎖され得る。

部分モジュールをコスト効率良く保つために、さらなるクラッチまたはブレーキは、クラッチと比べて如何なる大きな出力も消散することが出来ないように設計される。さらなるクラッチは好ましくは、かみ合いクラッチまたはシンクロメッシュとして、或いは、クラッチと比べて如何なる大きな出力も消散することが出来ない摩擦クラッチまたは摩擦ブレーキとして構成される。

変速機は好ましくは、歯車および、歯車の少なくとも１つを配置された軸に接続するためのかみ合いクラッチまたはシンクロメッシュ等のクラッチ手段を有する、少なくとも１つの切り替え可能な変速機を含む。

変速機は好ましくは、プッシュベルトまたはチェーンバリエータ等の無段変速機要素を含む。

クラッチは好ましくは、操作されていない場合に閉じられるように（常時閉に）構成される。さらに、さらなるクラッチまたはブレーキは操作されていない場合に開くように（常時開に）構成される。

クラッチは好ましくは、クラッチを開くためにクラッチのダイヤフラムスプリングを引くプルアクチュエータにより、またはクラッチを開くためにクラッチのダイヤフラムスプリングを押すプッシュアクチュエータにより操作される。

クラッチは好ましくは、乾板摩擦クラッチとして構成されるとともにさらなるクラッチまたはブレーキは乾板摩擦クラッチとして構成され、またはクラッチは湿板摩擦クラッチとして構成されるとともにさらなるクラッチまたはブレーキは湿板摩擦クラッチとして構成される。

本発明による変速機モジュールの実施形態は、変速機が、入力に接続される第１回転部材、出力に接続される第２回転部材、およびさらなるクラッチまたはブレーキを介してしっかりした物体に接続され得る第３回転部材の少なくとも３つの回転部材を持つバイパス変速機により形成されることを特徴とする。しっかりした物体は例えば変速機ハウジングである。

第１回転部材は好ましくはリングギヤにより形成され、第２回転部材は遊星歯車がベアリングで取り付けられる遊星歯車キャリアにより形成され、第３回転部材はサンギヤにより形成される、または、第１回転部材はサンギヤにより形成され、第２回転部材は第２サンギヤにより形成され、第３回転部材は遊星歯車がベアリングで取り付けられる遊星歯車キャリアにより形成される。

好ましくはトーションダンパが第１回転部材と第１クラッチ部品の一部を形成するクラッチカバーとの間に配置される。

さらに、好ましくは中間ハウジング部分がクラッチと変速機の変速機ハウジングとの間に配置される。

好ましくは、回転シールが第１回転部材と中間ハウジング部分との間に存在する。さらに、好ましくは、回転シールが第１回転部材と変速機のプライマリ軸との間に存在する。

クラッチカバーと第１回転部材との間の接続は好ましくは接続スリーブを経由してクラッチアクチュエータの下を通る。

さらに、好ましくは第１および第３回転部材は、変速機のプライマリ軸に直接ベアリングで取付けられる。

変速機がバイパス変速機により形成される上述の実施形態の代替を形成する本発明による変速機モジュールの他の実施形態は、それぞれが入力軸および出力軸を有する２つの部分変速機を有し、部分変速機の第１の部分変速機の入力軸は入力に接続され、部分変速機の第２の部分変速機の出力軸は出力に接続され、第１の部分変速機の出力軸と第２の部分変速機の入力軸とがさらなるクラッチにより互いに接続され得る、ことを特徴とする。部分変速機は例えばギヤトレーン、チェーン伝動装置またはベルト伝動装置であり得る。

本発明による変速機モジュールのさらなる実施形態は、出力の方向において第１の部分変速機が加速するとともに第２の部分変速機が減速することを特徴とする。結果として、作動中にさらなるクラッチにより伝達されるトルクは減少されるので、さらなるクラッチはより低い程度に負荷がかけられる。

本発明による変速機モジュールのさらなる実施形態は、出力の回転数により除された運転中の入力の回転数により規定される部分モジュールのギヤ比が１より大きいことを特徴とする。好ましくは部分モジュールのギヤ比は１．３以上である。

部分モジュールは貨物自動車の既存の駆動系に組み込まれ得る独立したモジュールとして構成され得る。この目的のために、部分モジュールの入力および出力は好ましくは第１クラッチ部品および／または駆動源または貨物自動車の変速機の入力軸および／または第２クラッチ部品にそれぞれ接続するための歯を備える。歯は例えばスプラインであり得る。次に、出力は好ましくは第２クラッチ部品に接続される延長軸により形成される。この延長軸は、変速機モジュールが貨物自動車に使用されるときに貨物自動車の変速機の入力軸を延長するために使用されるので、この入力軸は第２クラッチ部品に接続され得る。

好ましくは、クラッチを操作するための操作手段および／またはさらなるクラッチを操作するためのさらなる操作手段が部分モジュールの一部を形成する。操作手段およびさらなる操作手段は好ましくは圧縮空気が供給される。この空気の供給は好ましくは中間ハウジング部分を経由して操作手段およびさらなる操作手段に導かれる。

本発明はまた、本発明による変速機モジュールに適用され得る部分モジュールに関する。

クラッチを操作（駆動）することにより、単純な方法で開放または閉鎖され得るように、さらなるクラッチまたはブレーキが除苛され得るまたはシンクロされ得る。

クラッチおよびさらなるクラッチまたはブレーキを操作（駆動）することにより、トルクの中断無しに、１：１と、駆動軸および変速機の入力軸の間の伝動との間で、ギヤを切り替えることが可能である。

さらなるクラッチまたはブレーキを操作（駆動）することにより、車両は前方あるいは後方に発進し得る。

さらなるクラッチまたはブレーキを操作（駆動）することにより、車両は前方あるいは後方に発進し得るとともに次にクラッチを操作（駆動）することにより、車両の車輪のトルクの中断無しにより高いギヤに変速することができる。

本発明は、図に示された本発明にしたがって変速機モジュールの実施形態の例に基づいてより詳細に以下に記載される。

図１は、貨物自動車に使用された本発明による変速機モジュールの第１実施形態の図式的な表示を示す。 図２は、貨物自動車に使用された本発明による変速機モジュールの第２実施形態の図式的な表示を示す。 図３は、湿式板クラッチを備える図１に示された変速機モジュールの構造的な実施形態の図式的な表示を示す。 図４は、乾式板クラッチを備える図１に示された変速機モジュールの図式的な表示を示す。 図５は、湿式板クラッチを備える図２に示された変速機モジュールの構造的な実施形態の図式的な表示を示す。 図６は、乾式板クラッチを備える図２に示された変速機モジュールの構造的な実施形態の図式的な表示を示す。 図７は、別の実施形態の図を示す。 図８は、別の実施形態の図を示す。 図９は、別の実施形態の図を示す。 図１０は、別の実施形態の図を示す。 図１１は、別の実施形態の図を示す。 図１２は、別の実施形態の図を示す。 図１３は、別の実施形態の図を示す。 図１４は、別の実施形態の図を示す。 図１５は、別の実施形態の図を示す。 図１６は、別の実施形態の図を示す。 図１７は、別の実施形態の図を示す。 図１８は、別の実施形態の図を示す。 図１９は、別の実施形態の図を示す。 図２０は、別の実施形態の図を示す。 図２１は、別の実施形態の図を示す。 図２２は、別の実施形態の図を示す。 図２３は、別の実施形態の図を示す。

図１は、貨物自動車に使用された本発明による変速機モジュールの第１実施形態の図式的な表示を示す。貨物自動車１は、変速機モジュール５を経由して例えば切り替え可能な伝動装置を有する自動変速機９の入力軸７に接続される燃焼機関３を有する。変速機９の出力軸１１は差動装置１３を用いて貨物自動車の車輪１５に接続される。

変速機モジュール５は、互いに接続され得る２つのクラッチ部品１７Ａおよび１７Ｂを有するクラッチ１７を有する。変速機モジュール５はさらに、入力２１および出力２３を含む部分モジュール１９を有する。入力２１はクラッチ部品１７Ａに接続され、出力２３はクラッチ部品１７Ｂに接続される。

部分モジュール１９は、入力２１に接続される第１回転部材２７、出力２３に接続される第２回転部材２９およびブレーキ３３を介して例えば変速機のハウジング等により形成されたしっかりした物体３５に接続され得る第３回転部材３１の３つの回転部材を持つバイパス変速機２５を有する。バイパス変速機２５は、第１回転部材２７および第２回転部材２９の回転方向が互いに等しくなるように作られる。ブレーキ３３はクラッチ１７と比べて大きな出力を消散することが出来ない。

図２は、貨物自動車に使用された本発明による変速機モジュールの第２実施形態の図式的な表示を示す。第１実施形態のものと同じ全ての部品は同様の符号により示される。

この変速機モジュール３７の部分モジュール３９は、それぞれ入力軸４５、４９および出力軸４７、５１を有する２つの部分変速機４１および４３を有する。部分変速機は歯車対により形成される。入力軸４５は入力２１に接続され、出力軸５１は出力２３に接続される。出力軸４７および入力軸４９はさらなるクラッチ５３を用いて互いに接続され得る。さらなるクラッチ５３は、クラッチ１７と比べて大きな出力を消散することが出来ず、かみ合いクラッチまたはシンクロメッシュとして、或いは、クラッチと比べて大きな出力を消散することが出来ない摩擦クラッチまたは摩擦ブレーキとして構成される。部分変速機４１は加速効果を有するとともに部分変速機４３は出力２３の方向に減速効果を有する。

出力２３の回転数により除された入力２１の運転中の回転数により規定される変速機モジュール５および３７のギヤ比は、約１．３である。

図３は、図１に示された変速機モジュールの構造的な実施形態の図式的な表示を示す。この実施形態に与えられたクラッチ１７は、湿式板クラッチである。

図４は、図１に示された変速機モジュールの別の構造的な実施形態の図式的な表示を示す。ここではクラッチ１７は、乾式板クラッチとして与えられる。入力は、スプライン歯５７または他の機械的な接続を介してクラッチカバーにより形成されたクラッチ部品１７Ａに接続される接続板５５により構成される。出力は、同様にスプライン接続６１または他の機械的な接続を介してクラッチ板により形成された第２クラッチ部品１７Ｂに接続される延長軸５９により形成されるとともに、変速機９の入力軸７にスプライン接続６３を介して接続される。

部分モジュール１９はクラッチ１７を操作するための操作手段を有する。ブレーキを操作するためのさらなる操作手段（図示せず）もまた部分モジュール１９の一部を形成する。

図５は、図２に示された変速機モジュールの構造的な実施形態の図式的な表示を示す。クラッチ１７は再び湿式板クラッチとして構成される。

図６は、図２に示された変速機モジュールの他の構造的な実施形態の図式的な表示を示す。図４に示された第１実施形態のものと同じ全ての部品は同様の符号により示される。クラッチ１７はここでは乾式板クラッチとして構成される。部分モジュールの一部を形成するさらなる操作手段（ここではさらなるクラッチのための）はここにも示されていない。

図７乃至１０は、乾式板クラッチおよび乾式板ブレーキを持つ実施形態の図を示す。図７に示された実施形態は、バイパス変速機への特定の接続およびシール（ペレット）の特定の構造を有する。７１が接続板７２のトーションばねおよびクラッチカバーへの接続を示すために使用される。ブレーキアクチュエータおよびクラッチアクチュエータはそれぞれ７３および７４により示され、バイパス変速機は７５によりそしてクラッチは７６により示される。入力軸はスプライン接続７７を経由してクラッチ板に接続される。図８では、バイパス変速機はクラッチハウジング内に配置される。

図９および１０は、クラッチアクチュエータが変速機ハウジングから直接駆動され得るように配置された実施形態の図を示す。これは２つの軸方向ベアリングおよび貫通接続を必要とする。貫通接続が、ライマリ軸とバイパス変速機との間で接続板を貫通する歯／スプライン／キー接続として構成される。貫通接続７８は接続板と同じ速度で回転するが、この接続板に対して軸方向にスライド可能である。

図１１乃至１８は、乾式板クラッチおよび湿式板ブレーキ８２を持つ実施形態の図を示す。図１２は図１１に図式的に示された実施形態の具体的な設計であり、図１４は図１３に図式的に示された実施形態の具体的な設計である。ここで、中間部材は７９として示されるとともに変速機ハウジングは８０として示される。クラッチアクチュエータ７４と第１クラッチ部品のレバーとの間にはスラストベアリング８１が配置される。変速機のプライマリ軸８３はここでは延長されているが、一体で（分離した軸延長部無しに）作られる。図１５はさらなる変形を示す。

図１６および１７に示された実施形態では、クラッチアクチュエータ７４は、変速機ハウジングから直接駆動され得るように配置される。これは２つの軸方向ベアリングおよび貫通接続を必要とする。貫通接続７８が、ライマリ軸とバイパス変速機との間で接続板を貫通する歯／スプライン／キー接続として構成される。貫通接続は接続板と同じ速度で回転するが、この接続板に対して軸方向にスライド可能である。図１８は再び図１７に図式的に表示の具体的な設計である。

図１９および２０は、湿式板クラッチおよび乾式板ブレーキを持つ実施形態を示す。８４は乾いた空間を示し８５は湿った空間を示す。駆動力はベアリング８６を介して支持される。図１９に示された実施形態は、発進要素（ブレーキ）が乾式であるとともにパワーシフト要素（クラッチ）が湿式であるという利点を有する。クラッチおよびブレーキアクチュエータの支持力は中間ハウジング部分に直接支持されることができ、これは有利である。図２０に示された実施形態では、プライマリ軸が延長される。

図２１、２２および２３に示された実施形態では、湿式板クラッチおよび湿式板ブレーキを持つ実施形態が示される。パワーシフトモジュールがここではトルクコンバータの代替として構成される。変速機の変速比の範囲はしたがって、切り替え可能な事前減速により減少され得る。この事前減速は（トルクコンバータが持たない）高効率をもたらす。接続（ロックアップ）は９０として示されブレーキは９１として示される。遊星ギヤセットは参照符号として９２を有しハウジングは９３を有する。オイルポンプへの接続は９４として示される。図２２では、変速機サンプが９５として示され、９６はオイルを使用するための接続を示す。サンプモジュールは９７として示されるとともに９８は遊星ギヤセットの潤滑および冷却のための電動オイルポンプである。変速機のオイルサンプはパワーシフトモジュールのオイルサンプに接続される。パワーシフトモジュールのオイルサンプでは、湿式ブレーキまたはクラッチがオイル内で継続的に回転する必要がないように仕切壁／容器が設置され、これは摩擦損失を減少させる。図２３では、ブレーキが少ないスリップ損失を有するようにオイルをブレーキから遠ざけるための仕切壁は９９として示される。

本発明は図面に基づいて前述されているが、本発明は、図面に示された実施形態に決して限定されないことに留意すべきである。本発明はまた、請求項により規定された精神および範囲内で図面に示された実施形態から離れる全ての実施形態に広がる。

Claims (16)

1. 車両用駆動ユニットであって、
   変速機及び、互いに接続され得る２つのクラッチ部品を含むクラッチを有する変速機モジュールを有し、
   前記クラッチの第１クラッチ部品は前記車両の駆動源に接続できるとともに前記クラッチの第２クラッチ部品は前記車両の前記変速機の入力軸に接続でき、
   前記変速機モジュールは、さらに入力と出力とを有する部分モジュールを有し、
   前記部分モジュールは、速度変更ギアおよび前記ギアに接続されたさらなるクラッチまたはブレーキを有し、
   前記部分モジュールの前記入力は、前記第１クラッチ部品に接続されるまたは前記車両の前記駆動源に接続でき、
   前記部分モジュールの前記出力は、前記第２クラッチ部品に接続されるまたは前記駆動ユニットの前記変速機の前記入力軸に接続でき、
   前記ギアは、前記部分モジュールの前記入力および前記出力の回転方向が互いに同じになるように構成され、
   前記駆動ユニットの前記変速機は、歯車および、前記歯車の少なくとも１つを配置された軸に接続するためのかみ合いクラッチまたはシンクロメッシュ等のクラッチ手段を有する、少なくとも１つの切り替え可能なさらなる速度変更ギアを含む、又は前記駆動ユニットの前記変速機は、プッシュベルトまたはチェーンバリエータ等の無段変速機要素を含み、
   前記クラッチは、摩擦クラッチとして構成されるとともに、前記さらなるクラッチまたはブレーキは、かみ合いクラッチまたはシンクロメッシュとして、或いは、前記クラッチと比べて大きな出力を消散することが出来ない摩擦クラッチまたは摩擦ブレーキとして構成される、
   駆動ユニット。
2. 前記クラッチは、操作されていない場合に閉じられるように構成される、
   請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記さらなるクラッチまたはブレーキは、操作されていない場合に開くように構成される、
   請求項１又は２に記載の駆動ユニット。
4. 前記クラッチは、湿板摩擦クラッチとして構成されるとともに、前記ブレーキは、湿板摩擦クラッチとして構成される、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
5. 前記部分モジュールの前記ギアは、前記入力に接続される第１回転部材、前記出力に接続される第２回転部材、および前記さらなるクラッチまたはブレーキを使用して回転を停止できる第３回転部材の少なくとも３つの回転部材を持つバイパスギアにより形成され、
   前記第１回転部材と前記第１クラッチ部品の一部を形成するクラッチカバーとの間にトーションダンパが配置される、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
6. 前記部分モジュールの前記ギアは、前記入力に接続される第１回転部材、前記出力に接続される第２回転部材、および前記さらなるクラッチまたはブレーキを使用して回転を停止できる第３回転部材の少なくとも３つの回転部材を持つバイパスギアにより形成され、
   中間ハウジング部分が前記クラッチと前記変速機の変速機ハウジングとの間に配置される、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
7. 回転シールが前記第１回転部材と前記中間ハウジング部分との間に存在する、
   請求項６に記載の駆動ユニット。
8. 回転シールが前記第１回転部材と前記変速機のプライマリ軸との間に存在する、
   請求項５乃至７のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
9. 前記クラッチカバーと前記第１回転部材との間の接続は接続スリーブを経由してクラッチアクチュエータの下を通る、
   請求項５乃至８のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
10. 前記第１回転部材および前記第３回転部材は、前記変速機の前記プライマリ軸に直接ベアリングで取付けられる、
    請求項５乃至９のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
11. 前記変速機は、オイルが留まることが可能である独自のサンプを有する独立したハウジングに収容される、
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
12. 前記出力の回転数により除された運転中の前記入力の回転数により規定される前記部分モジュールのギヤ比が１より大きい、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
13. 前記部分モジュールの前記ギヤ比が１．３以上である、
    請求項１２に記載の駆動ユニット。
14. 前記部分モジュールは前記クラッチを操作するための操作手段を有する、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
15. 前記部分モジュールは前記ブレーキを操作するためのさらなる操作手段を有する、
    請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の駆動ユニット。
16. 前記操作手段および前記さらなる操作手段は圧縮空気が供給される、
    請求項１４または１５に記載の駆動ユニット。
    

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