JP2023501477A - アクチュエータ装置およびこのようなアクチュエータ装置を備えたトランスミッション装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車の駆動系に設けられた２つの切替えユニットを作動させるアクチュエータ装置であって、ケーシング（８）、アクチュエータ駆動装置（３）、ケーシング（８）内に配置されており、アクチュエータ駆動装置（３）により３つの位置に軸線方向に可動のシフトロッド（４）、シフトロッドに軸線方向に可動に配置された第１の切替え部材（６）および第２の切替え部材（７）、第１の切替え部材（６）を第１の軸ストッパ（１８）の方に押圧すると共に第２の切替え部材（７）を第２の軸ストッパ（１９）の方に押圧するばね部材（１７）、第１の切替え部材（６）を軸線方向において支持することができる第１のケーシングストッパ（２４）、第２の切替え部材（７）を軸線方向において支持することができる第２のケーシングストッパ（２５）を有する、アクチュエータ装置に関する。本発明はさらに、このようなアクチュエータ装置（２）を備えたトランスミッション装置（２０）に関する。

Description

本発明は、特に自動車の駆動系用の複数の切替えユニットを作動させるアクチュエータ装置、ならびにこのようなアクチュエータ装置を備えたトランスミッション装置に関する。

制御可能な切替えユニットは、自動車の駆動系において、例えば各駆動系部分を接続しかつ切り離すクラッチ、様々なギヤを入れるマニュアルトランスミッション、トランスミッションの様々な部材の補償運動をロックまたは解除する遊星歯車伝動装置および／またはパーキングロックに用いられてもよい。

独国特許発明第６９５１６７６６号明細書（DE 695 16 766 T2）から、ギヤチェンジ変速機用のリニアアクチュエータとシフトフォークとを備えたシフト装置が公知である。シフトフォークの動きは、リニアアクチュエータにより押しずらされた複数のばねにより導入される。

独国特許発明第２１３８６５７号明細書から、カウンタシャフトギヤチェンジ変速機用のクラッチを備えたシフト装置が公知である。クラッチは、ばねにより互いに軸線方向に離れるように押圧される２つのクラッチ部材を有している。

独国特許出願公開第１０２００７０４００４０号明細書から、２つの変速段を切り替えるための３つの切替え位置を有する切替え要素が公知である。切替え要素は、１つのシフトフォークにより操作可能な２つの切替えスリーブ半部を有している。

国際公開第２０１２００７０３１号から公知の、自動車用の電気駆動装置は、電動モータとトランスミッション装置とを有している。トランスミッション装置は、互いに同軸に配置された遊星歯車伝動装置およびディファレンシャル伝動装置、ならびにアクチュエータにより３つの切替え位置に移行可能な切替えクラッチを有している。切替えクラッチにより、遊星歯車伝動装置のサンギヤが選択的に、リングギヤに相対回動不能に結合され得るか、または位置固定されたケーシング部分において相対回動不能に支持され得るか、または空転位置に移行され得る。

国際公開第２０１５／１４９８７５号から、マニュアルトランスミッションに設けられたクラッチ用の作動ユニットが公知である。作動ユニットは、電動モータにより駆動されるボールねじ駆動装置を有している。ボールねじ駆動装置により、クラッチは選択的に３つのシフト位置、つまり第１のシフト段、第２のシフト段およびニュートラル位置に移行可能である。

国際公開第２０１９／０６３２２７号から、２つの溝軌道を備える回転可能なシフトドラムを有する自動車用トランスミッションが公知である。第１の溝軌道は、前方の軌道部分と、後方の軌道部分と、袋小路として形成された側方部分とを有している。第１の溝軌道内には、パーキングロックに連結された軌道従動部材が係合しており、これにより、軌道従動部材が側方部分に配置されると、パーキングロックの係合状態が生ぜしめられる。第２の溝軌道内には第２の軌道従動部材が係合しており、第２の軌道従動部材は、自動車の前進ギヤを切り替えるシフトフォークに連結されている。

国際公開第２０１０／０２７５８４号から、遮断可能な入力軸を備えた力伝達ユニットが公知である。このためには、アクチュエータ装置により締結位置または解除位置に移行可能なクラッチが設けられている。

独国特許出願公開第１０２０１６２０４１３３号明細書から公知のリニアアクチュエータは、セルフロック式の第１のスピンドルと第１のナットとを備えた第１のねじ山付き駆動装置、非セルフロック式の第２のスピンドルと第２のナットとを備えた第２のねじ山付き駆動装置、ならびに第１のスピンドルの回転運動と第２のスピンドルの回転運動とを互いに結合しかつ互いに分離する伝動装置を有している。

独国特許出願公開第１０２００７０５５３０７号明細書から公知の、シフトフォークを備えた常時噛合い式トランスミッション用の操作ユニットは、第１のギヤ段とニュートラル位置との間で軸線方向に移動可能である。１つの位置軸に、シフトフォーク用の２つの位置決め部材が軸線方向に移動可能に、ただし回動不能に支持されている。

自動化された多段の車両トランスミッションは、１つの中央液圧ユニットまたは複数の電気機械的なアクチュエータを介して切り替えることができる。この場合、可能な限り短い、部分的には負荷もかからないオーバラップシフトが実現されることが望ましく、これにより、このことに結び付いた大きな走行快適性と高い出力とが保証される。

本発明の課題は、自動車の駆動系内の複数の切替えユニットの切替えを可能にしかつ簡単な構造上の構成を有するアクチュエータ装置を提案することにある。課題はさらに、このようなアクチュエータ装置を備え、簡単に構成されたトランスミッション装置を提案することにある。

課題を解決するために、自動車の駆動系用の複数の切替えユニットを作動させるアクチュエータ装置であって、ケーシング、アクチュエータ駆動装置、ケーシング内に配置されており、アクチュエータ駆動装置により少なくとも３つの位置に可動のシフトロッド、シフトロッドに軸線方向に可動に配置された第１の切替え部材および第２の切替え部材、第１の切替え部材を第１の軸ストッパの方に押圧すると共に第２の切替え部材を反対の軸線方向で第２の軸ストッパの方に押圧するばね部材、ばね部材から第１の切替え部材に作用する力方向にシフトロッドが動かされると第１の切替え部材を軸線方向において支持する第１のケーシングストッパ、ばね部材から第２の切替え部材に作用する力方向にシフトロッドが動かされると第２の切替え部材を軸線方向において支持する第２のケーシングストッパを有するアクチュエータ装置を提案する。

当該アクチュエータ装置の１つの利点は、このアクチュエータ装置が簡単かつ廉価な構成を有している、という点にある。２つの切替え部材がシフトロッドに説明した形態で配置されていることにより、シフトロッドの１回の動作で２つの切替え部材の複数の異なるシフト位置を生ぜしめることができる。有利には、異なる切替え動作用の２つの切替え部材を作動させるために、１つの回転駆動装置のみが必要とされている。切替え部材は、自動車の駆動系に設けられた切替えユニット、例えばトランスミッション、クラッチ、特に遮断クラッチ、および／またはパーキングロックの一部であってもよい。複数の駆動源およびシフトトランスミッションもしくはマルチモードトランスミッションを備えた駆動装置では、切替え動作時の駆動出力の落込みを調整するために、複数の異なるモータが使用され得る。この場合、パワーシフトトランスミッションを省き、ギヤチェンジまたはモードチェンジ用に連続的な切替え動作を利用することが可能である。これらの切替え動作は、本発明のアクチュエータ装置により簡単に実現され得る。特に簡単なひいては廉価な構成は、切替えユニットとして、従来のシンクロ機構またはクラッチと比較可能な小さな切替え力しか必要としない形状結合クラッチを使用することにより達成され得る。

アクチュエータ駆動装置は、構成空間状況や技術的な要件に相応して選択され得、例えば電動モータ駆動装置、電磁駆動装置または液圧駆動装置の形態で形成されていてもよいもしくはこれらを含んでいてもよい。駆動装置は、リニア駆動装置または回転駆動装置として形成されていてもよい。

回転駆動装置を使用した場合、シフトロッドは回転駆動され、この場合はシフト軸と呼ぶこともできる。この場合、特にシフトロッドに導入された回転運動を、シフトロッドの軸線方向運動に変換するスピンドル機構が設けられていてもよい。回転可能なシフトロッドを備えた１つの実施形態では、２つの切替え部材が好適には回転可能にシフトロッドに支持されており、これにより、シフトロッドが回転駆動装置により回転させられた場合、切替え部材はその回転位置を保持するようになっている。回転駆動装置は、シフトロッドを２つの回転方向に回転駆動するように形成されている。好適には、回転駆動装置は電気機械的なサーボモータもしくは電動モータの形態で形成されており、この場合、液圧駆動装置または空圧駆動装置等の別の回転駆動装置も可能である。

アクチュエータ駆動装置とシフトロッドとは互いに軸線方向に間隔をあけて配置されていてもよいか、互いに同軸に配置されていてもよく、または互いに直交して配置されていてもよい。回転駆動装置とシフトロッドとの間には、２つ以上の駆動部材を備えた変速段が設けられていてもよい。出力経路内で回転駆動装置とシフトロッドとの間に配置された駆動部材は、この駆動部材と係合している駆動部材に対して相対的に軸線方向に移動可能に形成されていてもよい。これらの駆動部材は、例えば歯車であってもよい。

２つの切替え部材は、それぞれシフトロッドおよびケーシングストッパと呼ぶこともできる定置のストッパに支持され得る。定置のストッパとしては、軸の移動時に各切替え部材を軸線方向において支持することができる任意のストッパが使用され得る。例えば、ストッパはケーシングの一部またはケーシングに結合された構成部材であってもよい。

中間位置から出発して、シフトロッドは第１の軸線方向位置に動かされてもよく、このとき第１の切替え部材は第１のケーシングストッパに支持されており、第２の切替え部材は第２の軸ストッパにより連行されて第２のケーシングストッパから離れている。これに相応して、シフトロッドは中間位置から出発して、反対の第２の軸線方向位置に動かされてもよく、このとき第２の切替え部材は第２のケーシングストッパに支持されており、第１の切替え部材は第１の軸ストッパにより連行されて第１のケーシングストッパから離れている。回転駆動装置およびスピンドル機構を使用した場合、シフトロッドの軸線方向移動は、スピンドル機構による第１の回転方向もしくは反対の第２の回転方向への相応する回転により生ぜしめられる。

１つの実施形態では、ばね部材が第１の切替え部材と第２の切替え部材とを互いに軸線方向に押し離しており、この場合、第１のケーシングストッパと第２のケーシングストッパとは、好適には軸線方向において相対して向けられている。しかしまた、２つの切替え部材が１つまたは複数のばねにより互いに向かって押圧される逆の配置も可能である。この場合、定置のストッパは互いから離れる方向に向けられている。ばね部材は、特にシフトロッドにおいて第１の切替え部材と第２の切替え部材との間に配置され、例えばコイルばねとして形成されていてもよく、この場合、ばねの別の配置および構成も可能である。

１つの可能な実施形態では、第１の切替え部材および第２の切替え部材のうちの少なくとも１つは、シフトスリーブを軸線方向に移動させるように形成されたシフトフォークの形態で形成されていてもよい。さらに、第１の切替え部材は第１の切替えユニットの作動に用いられてもよく、第２の切替え部材は第２の切替えユニットの作動に用いられてもよい。切替えユニットのうちの少なくとも１つは、形状結合クラッチを有していてもよくかつ／または駆動装置に応じてディファレンシャル伝動装置を接続または遮断しかつ／または遊星歯車伝動装置をロックまたは解放するように形成されていてもよい。

シフトロッドは、ケーシング内に軸線方向に可動に、かつアクチュエータ駆動装置に応じて場合により回転可能に支持されている。回転駆動装置とスピンドル機構とを備えた１つの実施形態では、シフトロッドは、一方の端部ではスピンドル機構によりかつ他方の端部では滑り軸受により回転軸線を中心として回転可能にケーシング内に支持されていてもよい。この場合、シフトロッドの一方の軸受箇所は、スピンドル駆動装置の固定部分に結合されている。このようにして、シフトロッドの軸受箇所と、駆動装置の回転運動の軸線方向運動への変換とが１つの構成部材で実現される。さらに、各構成部材の小さな質量慣性モーメントに基づき、迅速な切替え時間が可能になる。反対側に位置する軸受箇所は、軸の軸線方向移動を可能にする滑り軸受により形成されている。

スピンドル機構は、ケーシングに相対回動不能にかつ軸線方向に不動に結合された支持部分と、シフトロッドに固く結合された回転部分とを有していてもよい。回転部分は、支持部分に螺合させられており、これにより、シフトロッドひいてはシフトロッドに結合された回転部分が支持部分に対して相対的に回転すると、シフトロッドの軸線方向移動が生じることになる。

前記課題はさらに、前記実施形態のうちの１つまたは複数に基づき形成されていてもよいアクチュエータ装置を備えた自動車用のトランスミッション装置であって、駆動装置部分により回転駆動可能なディファレンシャルケースと、第１の駆動軸を駆動する第１のディファレンシャル出力部材と、第２の駆動軸を駆動する第２のディファレンシャル出力部材とを備えたディファレンシャル伝動装置、ディファレンシャルケースを選択的に、トルクを伝達する駆動装置部分に結合する、または駆動装置部分から切り離すために駆動装置部分とディファレンシャルケースとの間に配置された第１の切替えユニット、および第１のディファレンシャル出力部材もしくは第２のディファレンシャル出力部材を、第１の出力軸もしくは第２の出力軸にトルクを伝達するように結合可能なまたは第１の出力軸もしくは第２の出力軸から切離し可能な第２の切替えユニットを有する、トランスミッション装置により解決される。

これに相応して当該トランスミッション装置はアクチュエータ装置と同じ利点を有しているため、簡略的に前記説明を参照されたい。アクチュエータ装置に関連して説明した全ての特徴が、当該トランスミッション装置において実現され得る。当該トランスミッション装置は、それぞれ個別にまたは共に重畳してディファレンシャル伝動装置を駆動することができる電気機械と内燃機関とを備えたハイブリッド駆動装置の一部であってもよい。

本発明のアクチュエータ装置を作動させる方法は、以下のステップ、すなわち、シフトロッドの中間位置において、２つの切替え部材をばね部材により各軸ストッパもしくはケーシングストッパの方に押圧するステップであって、このとき２つの切替え部材は、それぞれの第１の切替え位置（Ｓ６ａ，Ｓ７ａ）を占めるステップ、シフトロッドが第１の軸線方向に移動すると、第２の軸ストッパが第２の切替え部材を軸線方向に連行して第２の切替え部材を第２の切替え位置（Ｓ７ｂ）に移行させるステップであって、このとき第１の切替え部材は第１のケーシングストッパに軸線方向において支持されておりかつ第１の切替え部材の第１の切替え位置（Ｓ６ａ）を占めているステップ、および、シフトロッドが第２の軸線方向に移動すると、第１の軸ストッパが第１の切替え部材を軸線方向に連行して第１の切替え部材の第２の切替え位置（Ｓ６ｂ）に移行させるステップであって、このとき第２の切替え部材は第２のケーシングストッパに軸線方向において支持されておりかつ第２の切替え部材の第１の切替え位置（Ｓ７ａ）を占めているステップを含んでいてもよい。

以下に、好適な実施例を図面に基づき説明する。

自動車の駆動系用の２つの切替えユニットを作動させる本発明によるアクチュエータ装置を第１の実施形態で示す図である。 図１に示したアクチュエータ装置のシフト群を、シフトロッドの第１のシフト位置（Ｐ１）で示す図である。 図１に示したアクチュエータ装置のシフト群を、シフトロッドの中間のシフト位置（Ｐ０）で示す図である。 図１に示したアクチュエータ装置のシフト群を、シフトロッドの第２のシフト位置（Ｐ２）で示す図である。 図１に示したアクチュエータ装置を備えたトランスミッション装置を示す断面図である。 図１に示したアクチュエータ装置を備えたハイブリッド駆動装置を示す概略図である。 自動車の駆動系用の２つの切替えユニットを作動させる本発明によるアクチュエータ装置を別の実施形態で示す図である。

以下で一緒に説明する図１～図３には、自動車（図示せず）の駆動系用の少なくとも２つの切替えユニットを作動させるアクチュエータ装置２が示されている。アクチュエータ装置２は、複数の切替えユニットの切替え、例えばマニュアルトランスミッションの少なくとも２つのギヤ段の切替え、パーキングロックの作動、切替えクラッチの作動および／またはディファレンシャル伝動装置のロックに用いられてもよい。回転駆動装置３は、例えば電動モータの形態で形成されていてもよいが、これに限定されていなくてもよい。

アクチュエータ装置２は、アクチュエータ駆動装置３、アクチュエータ駆動装置３により軸線方向に可動のシフトロッド４、ならびにシフトロッド４に結合された２つの切替え部材６，７を有している。本実施例では、アクチュエータ駆動装置３は、シフトロッド４を回転駆動する回転駆動装置、特に電気機械的なサーボモータの形態で形成されている。スピンドル機構５が、シフトロッド４の回転運動を軸線方向運動に変換する。回転駆動装置３は、第１の回転方向Ｒ１と、反対の第２の回転方向Ｒ２とに回転駆動可能であり、これにより、駆動結合されたシフトロッド４も相応して２つの回転方向に回転させられてもよい。択一的な駆動装置を備えたもしくはスピンドル駆動装置無しの、例えば並進式にシフトロッドに作用する電磁駆動装置を備えた別の構成も可能である、ということは自明である。

本実施形態では、回転駆動装置３とシフトロッド４とは２つの平行な軸線Ａ３，Ａ４上でケーシング８（ここでは部分的にのみ図示）内に配置されている。シフトロッド４に回転駆動装置のモータ軸９の回転運動を伝達するために、本実施形態では任意の伝動装置１０もしくは伝達段が設けられている。伝動装置は、モータ軸９に固く結合された第１の歯車１２と、第１の歯車１２に噛合い、シフトロッド４に固く結合された第２の歯車１３とを有している。回転駆動装置３の回転運動のシフトロッド４への伝達手段は、構成空間の状況や技術的な要件に従って形成され得る、ということは自明である。

シフトロッド４は、ケーシング８内に軸線方向に可動にかつ回転軸線Ａ４を中心として回転可能に支持されている。支持は、シフトロッド４の一方の端部ではスピンドル機構５を介して行われ、反対側の端部では滑り軸受１４を介して行われる。スピンドル機構５により、シフトロッド４の軸受箇所と、回転運動の軸線方向運動への変換とが１つの構成部材で実現される。

スピンドル機構５は、ケーシング８に相対回動不能にかつ軸線方向に不動に結合された支持部分１５と、シフトロッド４に固く結合された回転部分１６とを有している。回転部分１６と支持部分１５とは、２つの部分相互の相対的な回転運動が相対的な移動動作を生ぜしめるように形成され、互いに結合されている。このために支持部分１５は、本実施形態ではスピンドルナットの形態で形成されており、回転部分１６は、スピンドル軸もしくはスピンドル軸部分の形態で形成されている。スピンドル軸部分１６は、スピンドルナット１５に螺合させられており、これにより、シフトロッド４ひいてはシフトロッド４に結合されたスピンドル部分１６がスピンドルナット１５に対して相対的に回転すると、シフトロッド４の軸線方向移動が生じることになる。

第１の切替え部材６および第２の切替え部材７は、それぞれシフトロッド４に回転可能に支持されかつ軸線方向に可動に配置されている。２つの切替え部材６，７の間には、ばね部材１７が作用するように配置されており、ばね部材１７は、第１の切替え部材６を第１の軸ストッパ１８の方に、かつ第２の切替え部材７を第２の軸ストッパ１９の方に、互いに離反する軸線方向に押圧している。ばね部材１７は、本実施形態ではシフトロッド４に対して同軸に配置されたコイルばねとして形成されている。切替え部材６，７は、本実施形態では各１つの付属の支持体スリーブ２２，２３を有しており、支持体スリーブ２２，２３は、シフトロッド４に回転可能にかつ軸線方向に移動可能に支持されている。支持体スリーブ２２，２３は、各１つのスリーブ部分を有しており、スリーブ部分には、コイルばね１７がその端部でもって被せ嵌められている。このようにして、コイルばねがシフトロッドに接触することが防止される。切替え部材６，７は、特にシフトフォークの形態で形成されており、シフトフォークは、付属のシフトスリーブを軸線方向に移動させるように構成されていてもよい。

第１の定置ストッパ２４が設けられており、シフトロッド４が、ばね部材１７から第１の切替え部材６に作用する力方向Ｆ１に移動させられると、第１の切替え部材６は軸線方向において第１の定置ストッパ２４に支持され得る。これに相応して、第２の切替え部材７用に第２の定置ストッパ２５が設けられており、シフトロッド４が、ばね部材１７から第２の切替え部材７に作用する反対の力方向Ｆ２に移動させられると、第２の切替え部材７は軸線方向において第２の定置ストッパ２５に支持され得る。

アクチュエータ装置の機能形式は以下の通りである。

図１および図２Ｂに示すシフトロッド４の中間位置Ｐ０において、第１の切替え部材６および第２の切替え部材７は、それぞれ第１のシフト位置Ｓ６ａ，Ｓ７ａに位置している。

中間位置Ｐ０から出発して、シフトロッド４はスピンドル機構５により第１の回転方向に回転させられることにより、第１の軸線方向位置Ｐ１（図２Ａに図示）に移動させられてもよい。シフトロッド４が軸線方向に移動すると、第１の切替え部材６は軸線方向において第１のケーシングストッパ２４に支持されるのに対し、シフトロッド４はケーシングストッパ２４に対して軸線方向に引き続き移動する。すなわち、第１の支持部材６は、その第１のシフト位置Ｓ６ａに留まる。これに対して第２の切替え部材７は、第２の軸ストッパ１９により軸線方向に連行され、シフトロッド４と共に軸線方向に移動しており、このとき第２のケーシングストッパ２５から軸線方向に離れ、第２のシフト位置Ｓ７ｂを占めている（図２Ａ）。

同様にシフトロッド４は、再び中間位置Ｐ０から出発して、スピンドル機構５により反対の第２の回転方向に回転させられることにより、第２の軸線方向位置Ｐ２（図２Ｃに図示）に移動させられてもよい。シフトロッド４が軸線方向に移動すると、第２の切替え部材７は軸線方向において第２のケーシングストッパ２５に支持されるのに対し、シフトロッド４は第２のケーシングストッパ２５に対して軸線方向に引き続き移動する。すなわち、第２の支持部材７はその第１のシフト位置Ｓ７ａに留まるのに対し、第１の切替え部材６は第１の軸ストッパ１８により軸線方向に連行され、シフトロッド４と共に軸線方向に移動しており、このとき第１のケーシングストッパ２４から軸線方向に離れ、第２のシフト位置Ｓ６ｂを占めている（図２Ｃ）。

図３には、トランスミッション装置２０に設けられた本発明によるアクチュエータ装置の１つの適用例が、図１と比べてやや変更された実施形態で示されている。アクチュエータ装置２の構成および機能形式は比較可能であり省略するため、上記説明を参照されたい。この場合、個々の同一の部分には、図１および図２と同一の符号を付してある。本実施例のトランスミッション装置２０は、ディファレンシャル伝動装置２６と、アクチュエータ装置２により作動可能な２つの切替えユニット２７，２８とを有している。

ディファレンシャル伝動装置２６はディファレンシャルケース２９を有しており、ディファレンシャルケース２９は、軸受３０，３０’により、回転軸線Ａ２９を中心として駆動装置部分３１内で回転可能に支持されている。ディファレンシャルは、ディファレンシャルケース２９内に導入された駆動トルクを自動車の左右のサイドシャフトに均等に伝達するために設けられている。ディファレンシャル伝動装置２６は、ディファレンシャルケース２９と共に回転軸線Ａ２９を中心として回転する複数のディファレンシャルギヤ３２と、ディファレンシャルギヤ３２と歯列係合している２つのサイドシャフトギヤ３３，３３’とを有している。サイドシャフトギヤ３３，３３’は、ディファレンシャルの出発部分として用いられ、中間軸３４，３５を介して自動車の各サイドシャフトに駆動結合され得る。

本実施形態では、駆動装置部分３１とディファレンシャルケース２９との間に、制御可能な第１の切替えユニット２７が設けられている。切替えユニット２７は、回転可能な駆動装置部分３１に固く結合された第１のクラッチ部材３６、ディファレンシャルケース２９に相対回動不能に結合された第２のクラッチ部材３７、ならびに２つのクラッチ部材３６，３７を選択的に互いに結合するまたは互いに切り離す連結部材３８を備える形状結合クラッチを有している。連結部材３８は、第２のクラッチ部材３７に相対回動不能にかつ軸線方向に可動に結合されたシフトスリーブの形態で形成されている。シフトスリーブは、アクチュエータ装置２の第１の切替え部材６に結合されている。駆動装置部分３１とディファレンシャルケース２９とは、クラッチ２７の開位置では互いに自由に回転することができるのに対し、クラッチの閉位置では互いに相対回動不能に結合されており、回転軸線Ａ２９を中心として共に回転する。

第２の切替えユニット２８は、サイドシャフトギヤ３３’と、車軸に付属するサイドシャフトとの間の出力経路内に配置されている。第２の切替えユニット２８は選択的に、トルクをディファレンシャル伝動装置２６と駆動軸のサイドシャフトとの間に伝達するため、または前記コンポーネントを互いに切り離すために設けられている。第２の切替えユニット２８は、特にサイドシャフトギヤ３３’に相対回動不能に結合された第１のクラッチ部材３９、軸部分４２に相対回動不能に結合された第２のクラッチ部材４０、ならびに連結部材４３を備えた形状結合クラッチを有している。第１のクラッチ部材３９と第２のクラッチ部材４０とは選択的に、駆動軸にトルクを伝達するために連結部材４３を介して互いに結合可能であるか、または駆動軸を、その前に位置する出力経路から切り離すように、互いに切離し可能である。連結部材４３は、第１のクラッチ部材３９に相対回動不能にかつ軸線方向に可動に結合されたシフトスリーブの形態で形成されている。第１のクラッチ部材３９は、サイドシャフトギヤ３３’に相対回動不能に結合された中間軸４４のフランジ部分の半径方向外側に形成されている。軸部分４２は、軸受４５により定置のケーシング８内に回転可能に支持されており、付属のサイドシャフトにトルクを伝達するために用いられる。

第１および第２のクラッチ２７，２８は、本実施形態ではアクチュエータ装置２により作動可能であり、アクチュエータ装置２は、構成および機能形式に関して図１および図２に示した実施形態に相応するため、この点についてはアクチュエータ装置２の説明を簡略的に参照されたい。

アクチュエータ装置２により、以下のシフト位置が実現され得る。すなわち：シフトロッド４の中間位置Ｐ０（図３に図示）では、２つの切替え部材６，７は各端部ストッパ２４，２５（図示せず）に軸線方向において支持されており、これにより、２つのクラッチ２７，２８は締結されている。シフトロッド４の第１の軸線方向位置Ｐ１では、第１の切替え部材６が第１の端部ストッパに支持されており、この場合、第１の切替え部材６を介して第１のクラッチ２７が締結されている。第２の切替え部材７は、第２の端部ストッパから離れており、この場合、第２の切替え部材７を介して第２のクラッチ２８は解除されている。シフトロッド４の第２の軸線方向位置Ｐ２では、第２の切替え部材７が第２の端部ストッパに支持されており、この場合、第２のクラッチ２８が締結されている。第１の切替え部材６は、第１の端部ストッパから離れており、この場合、第１のクラッチ２７は解除されている。

図４には、車軸を駆動する本発明によるトランスミッション装置２０もしくはハイブリッド駆動装置５０が示されている。ハイブリッド駆動装置５０には、内燃機関５１と、電気機械５２と、本発明によるアクチュエータ装置２を備えたトランスミッション装置２０とが含まれる。

トランスミッション装置２０は、内燃機関５１の第１の駆動トルクおよび／または電気機械５２の第２の駆動トルクを車両の駆動軸に伝達するように形成されている。このためにトランスミッション装置２０は、内燃機関に対応して配置された第１のトランスミッションユニット５３と、電気機械に対応して配置された第２のトランスミッションユニット５４と、オーバラップトランスミッション５５とを有しており、オーバラップトランスミッション５５は、第１のトランスミッションユニット５３に結合された第１の入力部材５６と、第２のトランスミッションユニット５４に結合された第２の入力部材５７と、出力経路内に後置されたディファレンシャル伝動装置２６に結合された出力部材５８とを備えている。オーバラップトランスミッション５５の第１の入力部材５６と出力部材５８とを選択的に、互いに結合する、または互いに切り離すために、制御可能な第１のクラッチ２７が設けられている。制御可能な第２のクラッチ２８は、出力経路内でディファレンシャル伝動装置２６の後ろ、すなわちディファレンシャル伝動装置２６と車軸の一方のサイドシャフトとの間に配置されており、サイドシャフト遮断手段として用いられる。

第１のトランスミッションユニット５３は、本実施形態では多段トランスミッションとして形成されているが、これに限定されるものではない。多段トランスミッション５３は、内燃機関５１からオーバラップトランスミッション５６への出力伝達を異なる変速比で可能にする、もしくは出力伝達の中断を可能にする。切替え用には、切替えユニットと呼ぶこともできる制御可能な切替えクラッチ５９が設けられている。

特に多段トランスミッション５３は、入力軸６０に回転可能に支持された第１の駆動ギヤ６１および第２の駆動ギヤ６２、ならびに入力軸６０に平行な中間軸６３を有しており、中間軸６３は、第１の駆動ギヤ６１に噛み合う第１の中間ギヤ６４と、第２の駆動ギヤ６２に噛み合う第２の中間ギヤ６５とを備えている。切替えクラッチ５９は選択的に、第１の駆動ギヤ６１または第２の駆動ギヤ６２を入力軸６０に結合する、または入力軸６０から切り離すために設けられている。第１のシフト段は、第１のギヤ対（６１，６４）により形成されており、これによりトルクを、入力軸６０からオーバラップトランスミッション５５の第１の入力部材５６に第１の変速比で伝達することができる（第１のギヤ段）。第２のシフト段は、第２のギヤ対（６２，６５）により形成されており、これによりトルクを第２の変速比でもってオーバラップトランスミッション５５に伝達することができる（第２のギヤ段）。ニュートラル位置では、２つの駆動ギヤ６１，６２は入力軸６０から切り離されている。

中間軸６３は、オーバラップトランスミッション５５もしくはディファレンシャル伝動装置２６の回転軸線Ａ２６，Ａ５５に対して平行に配置されている。出力を伝達するために、第１の中間ギヤ６４は、オーバラップトランスミッション５５の第１の入力部材５６を駆動するリングギヤ６６に噛み合っている。リングギヤ６６は、オーバラップトランスミッション５５の支持体部材３１に固く結合されており、支持体部材３１は、オーバラップトランスミッション５５の出力部材５８に対して回転可能に支持されておりかつクラッチ２７を介して出力部材５８に駆動結合可能である。この点で、支持体部材３１は駆動部材と呼ばれることもある。

第２のトランスミッションユニット５４は、電気機械５２に駆動結合されている。電気機械５２は、特にステータと、ステータに対して回転可能なロータとを有しており、ロータは、機械の給電時に駆動軸６７を回転駆動する。駆動軸６７は、第２のトランスミッションユニット５４を介してオーバラップトランスミッション５５の第２の入力部材５７に駆動結合されている。第２のトランスミッションユニット５４は、好適には減速伝動装置として、特に平歯車伝動装置として形成されており、これにより、電気機械５２により導入された回転運動を、高速から低速に変速することができる。減速トランスミッション５４もしくは平歯車伝動装置は、第１の駆動ギヤ６８と、第１の駆動ギヤ６８に噛み合う第１の中間ギヤ６９とを備えた第１の変速段、ならびに第２の中間ギヤ７０と、第２の中間ギヤ７０に噛み合う第２の駆動ギヤ７２とを備えた第２の変速段を有している。第２の駆動ギヤ７２は、中空軸７３を介して第２の入力部材５７に結合されている。

オーバラップトランスミッション５５は、本実施例では遊星歯車伝動装置として形成されており、第１の入力部材としてのリングギヤ５６と、リングギヤに対して同軸に配置された第２の入力部材としてのサンギヤ５７と、サンギヤとリングギヤとに噛み合う複数のプラネタリギヤ７１と、プラネタリギヤが回転可能に支持された出力部材５８としてのプラネタリキャリアとを有している。プラネタリキャリア５８は、ディファレンシャルケース２９に固く結合されており、この場合、両構成部材は共にキャリア部材と呼ばれてもよい。支持体部材３１とキャリア部材もしくはプラネタリキャリア５８との結合により、オーバラップトランスミッション５５の回転自由度が制限される、すなわち相対的な回転運動が解消される。クラッチ２７の締結状態では、オーバラップトランスミッション５５の部材５６，５７，５８は互いにロックされており、共通の回転軸線Ａ５５を中心として共に回転する。

第１のクラッチ２７および第２のクラッチ２８は、本発明によるアクチュエータ装置２（本実施形態では概略的にのみ図示）により作動可能である。構成および機能形式は、図１～図３に示した実施形態に相応するため、共通点については簡略的に前記説明を参照されたい。この場合、個々の同一の部分には同一の符号を付してある。

内燃機関５１と電気機械５２とを備えた本実施形態のトランスミッション装置２０もしくはハイブリッド駆動装置５０は、有利には特に、無段変速機（Continuously Variable Transmission, CVT）、２つの駆動源、すなわち内燃機関および電気機械による並行駆動、後退駆動、内燃機関の引きずり始動、無負荷のシフト、車両停止時の内燃機関によるバッテリー充電の可能性、ならびに自動車停止時の電気機械による内燃機関の始動機能の技術的な特性を提供する。よって全体としてこのトランスミッション装置は、多数の運転モードと同時に簡単かつコンパクトな構成を兼ね備えている。この場合、これらの運転モードは、各切替え部材６，７を介してクラッチ２７，２８をその「閉」位置もしくは「開」位置に移行させることができる単一のアクチュエータ装置２のみを用いて簡単に実現され得る。

図５には、本発明によるアクチュエータ装置２が第２の実施形態で示されており、第２の実施形態は大部分において図１～図４に示した実施形態に相応するため、共通点に関しては前記説明を参照されたい。この場合、個々の同一のもしくは互いに対応する部分には同一の符号を付してある。図５に示す本実施形態の相違点は、シフトロッド４がモータ軸９に対して同軸に配置されておりかつ結合手段４６を介してモータ軸９に相対回動不能に結合されている点である。この場合、変速比は想定されていない。

２ アクチュエータ装置
３ アクチュエータ駆動装置
４ シフトロッド
５ スピンドル機構
６ 第１の切替え部材
７ 第２の切替え部材
８ ケーシング
９ モータ軸
１０ 伝動装置
１２ 第１の歯車
１３ 第２の歯車
１４ 滑り軸受
１５ 支持部分
１６ 回転部分
１７ ばね部材
１８ 第１の軸ストッパ
１９ 第２の軸ストッパ
２０ トランスミッション装置
２２ 第１の支持体スリーブ
２３ 第２の支持体スリーブ
２４ 第１のケーシングストッパ
２５ 第２のケーシングストッパ
２６ ディファレンシャル伝動装置
２７ 第１の切替えユニット
２８ 第２の切替えユニット
２９ ディファレンシャルケース
３０，３０’ 軸受
３１ 駆動装置部分／支持体部材
３２ ディファレンシャルギヤ
３３，３３’ 出力部材／サイドシャフトギヤ
３４ 中間軸
３５ 中間軸
３６ 第１のクラッチ部材
３７ 第２のクラッチ部材
３８ 連結部材
３９ 第１のクラッチ部材
４０ 第２のクラッチ部材
４２ 軸部分
４３ 連結部材
４４ 中間軸
４５ 軸受
４６ 結合手段
５０ ハイブリッド駆動装置
５１ 内燃機関
５２ 電気機械
５３ 第１のトランスミッションユニット／多段トランスミッション
５４ 第２のトランスミッションユニット／減速トランスミッション
５５ オーバラップトランスミッション
５６ 第１の入力部材
５７ 第２の入力部材
５８ 出力部材
５９ 切替えクラッチ
６０ 入力軸
６１ 第１の駆動ギヤ
６２ 第２の駆動ギヤ
６３ 中間軸
６４ 第１の中間ギヤ
６５ 第２の中間ギヤ
６６ 出力部材／リングギヤ
６７ 入力部材／駆動軸
６８ 第１の駆動ギヤ
６９ 第１の中間ギヤ
７０ 第２の中間ギヤ
７１ プラネタリギヤ
７２ 第２の駆動ギヤ
７３ 出力部材／中空軸
Ａ 軸線
Ｆ 力方向
Ｐ 軸位置
Ｒ 回転方向
Ｓ シフト位置

Claims (15)

1. 自動車の駆動系に設けられた２つの切替えユニットを作動させるアクチュエータ装置であって、
   ケーシング（８）と、
   アクチュエータ駆動装置（３）と、
   前記ケーシング（８）内に配置されており、前記アクチュエータ駆動装置（３）により少なくとも３つの位置（Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２）に軸線方向に可動のシフトロッド（４）と、
   前記シフトロッドに軸線方向に可動に配置された第１の切替え部材（６）および第２の切替え部材（７）と、
   前記第１の切替え部材（６）を第１の軸ストッパ（１８）の方に押圧すると共に前記第２の切替え部材（７）を反対の軸線方向で第２の軸ストッパ（１９）の方に押圧するばね部材（１７）と、
   前記ばね部材（１７）から前記第１の切替え部材（６）に作用する力方向（Ｆ１）に前記シフトロッド（４）が動かされると前記第１の切替え部材（６）を軸線方向において支持する第１のケーシングストッパ（２４）と、
   前記ばね部材（１７）から前記第２の切替え部材（７）に作用する力方向（Ｆ２）に前記シフトロッド（４）が動かされると前記第２の切替え部材（７）を軸線方向において支持する第２のケーシングストッパ（２５）と
   を有する、アクチュエータ装置。
2. 前記アクチュエータ駆動装置（３）は、回転駆動装置の形態で形成されており、前記シフトロッド（４）は、前記回転駆動装置により回転駆動可能であり、前記シフトロッド（４）の回転運動を、前記シフトロッド（４）の軸線方向運動に変換するスピンドル機構（５）が設けられている、請求項１記載のアクチュエータ装置。
3. 前記シフトロッド（４）は、中間位置（Ｐ０）から出発して、前記アクチュエータ駆動装置（３）により第１の軸線方向位置（Ｐ１）に移動可能であり、このとき前記第１の切替え部材（６）は前記第１のケーシングストッパ（２４）に支持されており、前記第２の切替え部材（７）は前記第２のケーシングストッパ（２５）から離れており、かつ
   前記シフトロッド（４）は、前記中間位置（Ｐ０）から出発して、前記アクチュエータ駆動装置（３）により反対の第２の軸線方向位置（Ｐ２）に移動可能であり、このとき前記第２の切替え部材（７）は前記第２のケーシングストッパ（２５）に支持されており、前記第１の切替え部材（６）は前記第１のケーシングストッパ（２４）から離れている、請求項１または２記載のアクチュエータ装置。
4. 前記ばね部材（１７）は、前記第１の切替え部材（６）と前記第２の切替え部材（７）とを互いに軸線方向に押し離しており、前記第１のケーシングストッパ（２４）と前記第２のケーシングストッパ（２５）とは、軸線方向において相対して向けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置。
5. 前記ばね部材（１７）は、前記シフトロッド（４）において前記第１の切替え部材（６）と前記第２の切替え部材（７）との間に配置されており、前記ばね部材（１７）は、特にコイルばねの形態で形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置。
6. 前記第１の切替え部材（６）および前記第２の切替え部材（７）のうちの少なくとも１つは、シフトスリーブを軸線方向に移動させるように形成されたシフトフォークの形態で形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置。
7. 前記第１の切替え部材（６）は第１の切替えユニット（２７）の作動に用いられ、前記第２の切替え部材（７）は第２の切替えユニット（２８）の作動に用いられる、請求項１から６までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置。
8. 前記第１および第２の切替えユニット（２７，２８）のうちの少なくとも１つは、形状結合クラッチを有している、請求項７記載のアクチュエータ装置。
9. 前記第１および第２の切替えユニット（２７，２８）のうちの少なくとも１つは、駆動装置に応じてディファレンシャル伝動装置（２６）を接続または遮断するように形成されている、請求項７または８記載のアクチュエータ装置。
10. 前記シフトロッド（４）は、一方の端部では前記スピンドル機構（５）によりかつ他方の端部では滑り軸受（１４）により回転軸線（Ａ４）を中心として回転可能に前記ケーシング（８）内に支持されている、請求項２から９までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置。
11. 前記スピンドル機構（５）は、前記ケーシング（８）に相対回動不能にかつ軸線方向に不動に結合された支持部分（１５）と、前記シフトロッド（４）に固く結合されかつ前記支持部分（１５）に螺合させられた回転部分（１６）とを有し、これにより、前記シフトロッド（４）ひいては前記シフトロッド（４）に結合された前記回転部分（１６）が前記支持部分（１５）に対して相対的に回転すると、前記シフトロッド（４）の軸線方向移動が生じることになる、請求項２から１０までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置。
12. 出力経路内で前記回転駆動装置と前記シフトロッド（４）との間に配置された駆動部材（１２）は、前記駆動部材（１２）と係合している駆動部材（１３）に対して相対的に軸線方向に移動可能である、請求項２から１１までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置。
13. 前記アクチュエータ駆動装置と前記シフトロッド（４）との間には変速段が設けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置（２）を備えたトランスミッション装置であって、
    回転駆動可能なディファレンシャルケース（２９）と、第１のサイドシャフトを駆動する第１のディファレンシャル出力部材（３３）と、第２のサイドシャフトを駆動する第２のディファレンシャル出力部材（３３’）とを備えたディファレンシャル伝動装置（２６）と、
    前記ディファレンシャルケース（２９）を選択的に、トルクを伝達する駆動装置部分（３１）に結合する、または前記駆動装置部分（３１）から切り離すために前記ディファレンシャルケース（２９）と前記駆動装置部分（３１）との間に配置された第１の切替えユニット（２７）と、
    前記ディファレンシャル出力部材（３３，３３’）のうちの１つを、トルクを伝達する付属のサイドシャフトに結合可能なまたは前記サイドシャフトから切離し可能な第２の切替えユニット（２８）と
    を有し、
    前記第１の切替えユニット（２７）は、前記アクチュエータ装置（２）の前記第１の切替え部材（６）により作動可能であり、前記第２の切替えユニット（２８）は、前記第２の切替え部材（７）により作動可能である、トランスミッション装置。
15. 内燃機関と電気機械とを備えたハイブリッド駆動装置用の、請求項１から１３までのいずれか１項記載のアクチュエータ装置（２）を備えたトランスミッション装置であって、
    内燃機関（５１）に駆動結合可能であり、多段トランスミッション入力部材（６０）と多段トランスミッション出力部材（６６）とを選択的に、第１のシフト段または第２のシフト段を介して結合する、または互いに切り離すための切替えクラッチ（５９）を有する多段トランスミッション（５３）と、
    前記電気機械（５２）に結合可能な変速トランスミッション入力部材（６７）を有し、前記変速トランスミッション入力部材（６７）に導入された回転運動を、変速トランスミッション出力部材（７３）に対して低速に変速するように形成された減速トランスミッション（５４）と、
    前記多段トランスミッション出力部材（６６）に駆動結合された第１の入力部材（５６）と、オーバラップトランスミッション出力部材（７３）に駆動結合された第２の入力部材（５７）と、出力部材（５８）とを備えたオーバラップトランスミッション（５５）であって、前記第１の入力部材（５６）と前記第２の入力部材（５７）と前記出力部材（５８）とは互いに補償作用を有する、オーバラップトランスミッション（５５）と、
    前記オーバラップトランスミッション（５５）の前記出力部材（５８）に駆動結合されており、前記出力部材（５８）に対して同軸に配置されたディファレンシャルケース（２９）と、第１のサイドシャフトを駆動するための第１のディファレンシャル出力部材（３３）と、第２のサイドシャフトを駆動するための第２のディファレンシャル出力部材（３３’）とを備えたディファレンシャル伝動装置（２６）と、
    前記オーバラップトランスミッション（５５）の前記第１の入力部材（５６）、前記第２の入力部材（５７）および前記出力部材（５８）のうちの２つの部材の間に作用するように配置された制御可能な第１の切替えユニット（２７）と、
    出力経路内で前記オーバラップトランスミッション（５５）の前記出力部材（５８）と、前記第１のサイドシャフトと前記第２のサイドシャフトのうちの１つとの間に配置された制御可能な第２の切替えユニット（２８）と
    を有する、トランスミッション装置。

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