KR101578239B1

KR101578239B1 - 다단 트랜스미션

Info

Publication number: KR101578239B1
Application number: KR1020107019008A
Authority: KR
Inventors: 게르트 바우크네히트; 게르하르트 굼폴츠버거; 페터 침머; 마르크 모르
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2015-12-16
Also published as: CN101970902A; JP2011513661A; KR20100124731A; EP2245335A1; CN101970902B; US20110009228A1; US8210981B2; WO2009106408A1; DE102008000428A1; RU2010139569A; EP2245335B1

Abstract

본 발명은 4개의 유성 기어 세트(P1, P2, P3, P4), 8개의 회전 가능한 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9) 및 6개의 시프팅 부재(03, 05, 13, 16, 18, 49)를 포함하는, 9개의 전진 기어 및 하나의 후진 기어를 갖춘 다단 트랜스미션에 관한 것이다. 제 1 유성 기어 세트(P1) 및 제 2 유성 기어 세트(P2)는 시프트 가능한 전방 장착 기어 세트를 형성하고, 제 3 유성 기어 세트(P3) 및 제 4 유성 기어 세트(P4)는 메인 기어 세트를 형성한다. 유성 기어 세트(P1, P2)의 연결 바아들은 샤프트(4)에 의해 서로 결합되고, 상기 샤프트(4)는 유성 기어 세트(P3)의 선 기어에 연결된다. 유성 기어 세트(P1)의 링 기어는 샤프트(8)에 의해 유성 기어 세트(P2)의 선 기어와 결합되고, 상기 샤프트(8)는 클러치(18)에 의해 구동 샤프트(1)에 연결될 수 있다. 유성 기어 세트(P1)의 선 기어는 샤프트(3)에 의해 브레이크(03)를 통해 하우징(G)에 연결될 수 있고, 클러치(13)를 통해 구동 샤프트(1)에 연결될 수 있다. 유성 기어 세트(P2)의 링 기어는 샤프트(5)에 의해 브레이크(05)를 통해 하우징(G)에 결합될 수 있다. 유성 기어 세트(P4)의 선 기어는 회전 불가능한 샤프트(7)로서 하우징(G)에 결합된다. 샤프트(6)는 유성 기어 세트(P3)의 연결 바아에 결합되고 클러치(16)를 통해 구동 샤프트(1)에 연결될 수 있다. 샤프트(9)는 유성 기어 세트(P4)의 링 기어에 연결되고 클러치(49)를 통해 샤프트(4)에 연결될 수 있다. 출력 샤프트(2)는 유성 기어 세트(P3)의 링 기어 및 유성 기어 세트(P4)의 연결 바아에 연결된다.

Description

다단 트랜스미션{MULTI-STAGE GEARBOX}

본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른, 유성 구성 방식의 다단 트랜스미션, 특히 자동차용 자동 트랜스미션에 관한 것이다.

특히 자동차용 자동 트랜스미션은 선행 기술에 따라 유성 기어 세트들을 포함하고, 상기 유성 기어 세트들은 마찰 또는 시프팅 부재들, 예컨대 클러치들 및 브레이크들에 의해 시프트되고, 통상 슬립 작용 하에 놓이며 선택적으로 록-업 클러치(lock-up clutch)를 구비한 시동 부재, 예컨대 유체 역학적 토크 변환기와 연결된다.

이러한 트랜스미션은 EP 0 434 525 A1에 나타난다. 트랜스미션은 서로 평행하게 배치된 구동 샤프트와 출력 샤프트, 상기 출력 샤프트에 대해 동심으로 배치된 2중 유성 기어 세트, 그리고 3개의 클러치 및 2개의 브레이크 형태인 5개의 시프팅 부재들을 포함한다. 상기 시프팅 부재들을 각각 쌍으로 선택적으로 차단하는 것은 구동 샤프트와 출력 샤프트 사이의 상이한 기어 변속 비를 결정한다. 이 경우, 트랜스미션이 하나의 전방 장착 기어 세트와 2개의 파워 경로를 가짐으로써, 5개의 시프팅 부재들의 선택적 쌍 결합에 의해 6개의 전진 기어가 얻어진다.

이 경우, 제 1 파워 경로에는, 전방 장착 기어 세트의 토크를 2중 유성 기어 세트의 2개의 부재들로 전달하기 위한 2개의 클러치가 필요하다. 이 클러치들은 동력 전달 방향으로 볼 때 전방 장착 기어 세트 후방에서 2중 유성 기어 세트 방향으로 배치된다. 제 2 파워 경로에는, 이 클러치들을 2중 유성 기어 세트의 다른 부재와 해제 가능하게 연결하는 다른 클러치가 제공된다. 이 경우, 상기 클러치들은 내부 박판 지지체가 출력부를 형성하도록 배치된다.

또한, 본 출원인의 DE 199 49 507 A1에는 다단 트랜스미션이 공지되어 있으며, 상기 다단 트랜스미션에서 구동 샤프트에는 2개의 시프트 불가능한 전방 장착 기어 세트가 제공되고, 상기 전방 장착 기어 세트는 출력 측에 2개의 회전 속도를 발생시키며, 상기 회전 속도들은 구동 샤프트의 회전 속도와 더불어, 사용되는 시프팅 부재들의 선택적인 폐쇄에 의해, 출력 샤프트에 작용하는 시프트 가능한 2중 유성 기어 세트로 선택적으로 시프트될 수 있어서, 하나의 기어로부터 각각 다음의 더 높은 기어 또는 더 낮은 기어로의 전환을 위해 2개의 직접 작동식 시프팅 부재들 중 각각 단 하나의 시프팅 부재만이 접속 또는 차단되면 된다.

DE 199 12 480 A1에는 3개의 싱글 바아-유성 기어 세트, 6개의 전진 기어 및 하나의 후진 기어를 시프트하기 위한 3개의 브레이크 및 2개의 클러치, 그리고 구동 샤프트 및 출력 샤프트를 구비한, 자동으로 시프트 가능한 자동차 트랜스미션이 공지되어 있다. 자동으로 시프트 가능한 자동차 트랜스미션은, 구동 샤프트가 제 2 유성 기어 세트의 선 기어와 직접 연결되며 구동 샤프트가 제 1 클러치를 통해 제 1 유성 기어 세트의 선 기어와 연결되고/연결되거나 제 2 클러치를 통해 제 1 유성 기어 세트의 연결 바아와 연결될 수 있도록, 형성된다. 추가로 또는 대안으로서, 제 1 유성 기어 세트의 선 기어가 제 1 브레이크를 통해 트랜스미션의 하우징과 연결될 수 있고/있거나 제 1 유성 기어 세트의 연결 바아는 제 2 브레이크를 통해 하우징과 연결될 수 있고/있거나 제 3 유성 기어 세트의 선 기어는 제 3 브레이크를 통해 하우징과 연결될 수 있다.

또한, DE 102 13 820 A1에는, 제 1 기어 비의 제 1 입력 경로(T1); 상기 입력 경로(T1)보다 큰 기어 비를 가진 입력 경로(T2); 4개의 부재들을 가진 유성 기어 세트(상기 4개의 부재들, 즉 제 1 부재, 제 2 부재, 제 3 부재 및 제 4 부재는 상기 부재들의 순서로 회전 속도 다이어그램에 있음); 입력 경로(T2)의 회전을 제 1 부재(S3)로 전달하는 클러치(C-2); 입력 경로(T2)의 회전을 제 4 부재(S2)로 전달하는 클러치(C-1); 입력 경로(T1)의 회전을 제 1 부재로 전달하는 클러치(C-4); 입력 경로(T1)의 회전을 제 2 부재(C3)로 전달하는 클러치(C-3); 제 4 부재와 맞물리는 브레이크(B-1); 제 2 부재와 맞물리는 브레이크(B-2); 및 제 3 부재(R3)와 결합하는 출력 부재를 포함하는 다단 자동 트랜스미션이 공지되어 있다.

본 출원인의 DE 101 15 983 A1의 범주에서, 전방 장착 기어 세트와 연결된 구동 샤프트, 후방 장착 기어 세트와 연결된 출력 샤프트, 및 선택적 시프트에 의해 다중 시프팅 없이 7개 이상의 전진 기어들을 시프트할 수 있는 최대 7개의 시프팅 부재를 포함하는, 다단 트랜스미션이 개시된다. 전방 장착 기어 세트는 하나의 전방 장착 유성 기어 세트 또는 최대 2개의 시프트 불가능한, 제 1 전방 장착 유성 기어 세트와 결합된 전방 장착 유성 기어 세트들로 형성되고, 후방 장착 기어 세트는 2개의 시프트 가능한 후방 장착-유성 기어 세트를 가진 2 바아-4 샤프트-트랜스미션으로서 형성되며, 4개의 자유 샤프트들을 갖는다. 상기 2 바아-4 샤프트-트랜스미션의 제 1 자유 샤프트는 제 1 시프팅 부재와 연결되고, 제 2 자유 샤프트는 제 2 시프팅 부재 및 제 3 시프팅 부재와 연결되며, 제 3 자유 샤프트는 제 4 시프팅 부재 및 제 5 시프팅 부재와 연결되고, 제 4 자유 샤프트는 출력 샤프트와 연결된다. 총 6개의 시프팅 부재들을 가진 다단 트랜스미션에 있어서, 본 발명에 따라 후방 장착 기어 세트의 제 3 자유 샤프트 또는 제 1 자유 샤프트가 추가로 제 6 시프팅 부재와 연결된다. 총 7개의 시프팅 부재들을 가진 다단 트랜스미션에 있어서, 본 발명에 따라 제 3 자유 샤프트가 추가로 제 6 시프팅 부재(D')와 연결되고 제 1 자유 샤프트는 추가로 제 7 시프팅 부재와 연결된다.

또한, 본 출원인의 DE 101 15 987의 범주에서 7개 이상의 기어를 가진 다단 트랜스미션이 개시된다. 상기 트랜스미션은 구동 샤프트 및 출력 샤프트와 더불어 시프트 불가능한 전방 장착 기어 세트와 2 바아-4 샤프트-트랜스미션 형태의 시프트 가능한 후방 장착 기어 세트로 이루어진다. 전방 장착 기어 세트는 구동 샤프트의 입력 회전 속도와 더불어 제 2 회전 속도를 제공하는 제 1 유성 기어 세트로 이루어지고, 상기 제 2 회전 속도는 선택적으로 후방 장착 기어 세트로 시프트될 수 있다. 후방 장착 기어 세트는 6개의 시프팅 부재들에 의해 7개 이상의 기어들을 시프트 시킬 수 있는 2개의 시프트 가능한 유성 기어 세트로 이루어지고, 2 개의 파워 경로가 형성된다. 매 시프트 과정마다 바람직하게는 항상 다중 시프팅이 방지된다.

9-기어-다단 트랜스미션은 또한 DE 29 36 969에 공지되어 있다. 트랜스미션은 8개의 시프팅 부재들 및 4개의 기어 세트를 포함하고, 하나의 기어 세트는 전방 장착 기어 트랜스미션으로서 사용되며, 메인 트랜스미션은 심프슨 기어 세트 및 리버스 기어로서 사용되는 다른 기어 세트를 포함한다.

다른 다단 트랜스미션들은, 예컨대 본 출원인의 DE 102004040597 A1, DE 102005010210 A1 및 DE 102006006637 A1에 공지되어 있다.
DE 102006006636 A1에는 9개의 전진 기어 및 하나의 후진 기어를 가진 유성 트랜스미션이 공지되어 있으며, 상기 트랜스미션은 4개의 유성 기어 세트들, 6개의 시프팅 부재들 및 7개의 회전 샤프트들을 포함한다.

유성 구성 방식의 자동 시프트 가능한 차량 트랜스미션은 일반적으로 선행 기술에 많이 개시되어 있으며 지속적으로 개발 및 개선된다. 즉, 이 트랜스미션은 적은 비용, 특히 적은 수의 시프팅 부재들을 필요로 해야 하고, 순차적 시프팅 방식에서 2중 시프팅을 방지함으로써, 시프팅 시에 규정된 기어 그룹에서 각각 단 하나의 시프팅 부재만이 교체된다.

본 발명의 과제는 비용 및 크기, 특히 길이 또는 중량이 최적화되며 드래그 및 맞물림 손실과 관련해서 효율이 개선된, 9개 이상의 전진 기어 및 충분한 감속을 가진 하나 이상의 후진 기어를 구비하는 전술한 방식의 다단 트랜스미션을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명에 따른 다단 트랜스미션에서는 적은 지지 모멘트가 시프팅 부재들에 작용해야 한다. 특히, 본 발명에 따른 트랜스미션은 프론트-크로스 구성 방식에 적합해야 한다.

상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제 1항의 특징에 의해 해결된다. 다른 장점 및 바람직한 실시예는 종속 청구항들에 제시된다.

하우징 내에 배치된 구동부와 출력부를 포함하는 유성 구성 방식의 본 발명에 따른 다단 트랜스미션이 제공된다. 또한, 바람직하게는 마이너스 기어 세트로서 형성된 4개 이상의 유성 기어 세트(이하에서는, 제 1 유성 기어 세트, 제 2 유성 기어 세트, 제 3 유성 기어 세트 및 제 4 유성 기어 세트라 함), 8개 이상의 회전 샤프트(이하에서는, 구동 샤프트, 출력 샤프트, 제 3 샤프트, 제 4 샤프트, 제 5 샤프트, 제 6 샤프트, 제 8 샤프트 및 제 9 샤프트라 함), 회전 불가능한 샤프트(이하에서는, 제 7 샤프트라 함), 및 브레이크들과 클러치들을 포함하는 6개 이상의 시프팅 부재들이 제공되고, 상기 시프팅 부재들의 선택적 맞물림은 구동부와 출력부 사이의 상이한 기어 비를 야기하므로, 바람직하게는 9개의 전진 기어 및 하나의 후진 기어가 구현될 수 있다.

본 발명에 따라 바람직하게는 마이너스-유성 기어 세트로서 형성된 제 1 유성 기어 세트 및 제 2 유성 기어 세트는 시프트 가능한 전방 장착 기어 세트를 형성하고, 제 3 유성 기어 세트 및 제 4 유성 기어 세트는 메인 기어 세트를 형성한다.

본 발명에 따른 다단 트랜스미션에서, 제 1 유성 기어 세트 및 제 2 유성 기어 세트의 연결 바아는 제 4 샤프트를 통해 서로 결합되고, 상기 제 4 샤프트는 제 3 유성 기어 세트의 선 기어와 연결되며, 제 1 유성 기어 세트의 링 기어는 제 8 샤프트를 통해 제 2 유성 기어 세트의 선 기어와 결합되고, 상기 제 8 샤프트는 제 1 클러치를 통해 구동 샤프트와 해제 가능하게 연결될 수 있으며, 제 1 유성 기어 세트의 선 기어는 제 3 샤프트에 의해 제 1 브레이크를 통해 트랜스미션의 하우징에 결합될 수 있고, 제 2 클러치를 통해 구동 샤프트와 해제 가능하게 연결될 수 있고, 제 2 유성 기어 세트의 링 기어는 제 5 샤프트에 의해 제 2 브레이크를 통해 트랜스미션의 하우징에 결합될 수 있다.

본 발명에 따라, 제 4 유성 기어 세트의 선 기어는 제 7 샤프트를 통해 트랜스미션의 하우징에 영구 결합되고, 제 6 샤프트는 제 3 유성 기어 세트의 연결 바아와 영구 연결되며, 제 3 클러치를 통해 구동 샤프트와 해제 가능하게 연결될 수 있고, 제 9 샤프트는 제 4 유성 기어 세트의 링 기어와 영구 연결되며, 제 4 클러치를 통해 제 4 샤프트와 해제 가능하게 연결될 수 있다. 출력 샤프트는 본 발명에 따라 제 3 유성 기어 세트의 링 기어와 영구 연결되고 제 4 유성 기어 세트의 연결 바아와 연결된다.

바람직하게는 전방 장착 기어 세트를 형성하는 유성 기어 세트들이 방사 방향으로 볼 때 중첩 배치됨으로써, 총 4개의 유성 기어 세트가 공간적으로 축 방향으로 볼 때 3개의 기어 세트 평면으로 제한된다. 바람직한 실시예에 따라, 이에 대해 추가로 또는 대안으로서 메인 기어 세트를 형성하는 유성 기어 세트가 방사 방향으로 볼 때 중첩 배치됨으로써, 총 4개의 유성 기어 세트가 바람직하게는 공간적으로 축 방향으로 볼 때 2개의 기어 세트 평면으로 제한될 수 있다. 이 디자인에 의해 트랜스미션이 축 방향으로 작게 설계될 수 있어서, 프론트-크로스 구성 방식이 가능해진다.

2개의 유성 기어 세트의 중첩 배치는 특히 유성 기어 세트의 고정 기어 비가 충분히 작은 경우에 가능해진다.

다단 트랜스미션의 본 발명에 따른 구조에 의해, 특히 승용차에 적합한 기어 비가 주어지고 다단 트랜스미션의 전체 스프레딩이 현저히 커짐으로써, 주행 쾌적성의 향상 및 현저한 연료 소비 감소가 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 다단 트랜스미션은 적은 수의 시프팅 부재들만을 필요로 하기 때문에, 제작 비용이 현저히 감소한다. 바람직하게는 본 발명에 따른 다단 트랜스미션에 의해, 유체 역학적 변환기, 외부 시동 클러치 또는 그 밖의 적합한 외부 시동 부재에 의한 시동이 이루어질 수 있다. 또한, 트랜스미션 내에 통합된 시동 부재에 의한 시동 과정도 가능하다. 제 1 전진 기어 및 후진 기어에서 작동되는 하나의 시프팅 부재가 적합하다.

또한, 본 발명에 따른 다단 트랜스미션에서는 메인 주행 기어들에서 드래그 및 맞물림 손실과 관련한 매우 양호한 효율이 얻어진다.

또한, 다단 트랜스미션의 유성 기어 세트 및 시프팅 부재들에서 적은 모멘트가 주어짐으로써, 다단 트랜스미션에서의 마모가 바람직하게 감소한다. 또한, 적은 모멘트 및 유성 기어 세트의 배치에 의해 상응하게 작은 치수의 디자인이 가능해지므로, 필요한 설치 공간 및 비용이 감소한다. 또한, 샤프트들, 시프팅 부재들 및 유성 기어 세트들에서 낮은 회전 속도가 주어진다.

또한, 본 발명에 따른 트랜스미션은 동력 전달 방향 및 공간적 관점에 있어서, 상이한 구동 트레인 구조에 대한 조정이 가능하게 설계된다.

본 발명에 의해, 비용 및 크기, 특히 길이 또는 중량이 최적화되며 드래그 및 맞물림 손실과 관련해서 효율이 개선된, 9개 이상의 전진 기어 및 하나 이상의 후진 기어를 갖춘 다단 트랜스미션이 제공된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 다단 트랜스미션의 바람직한 실시예의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 다단 트랜스미션의 다른 바람직한 실시예의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 다단 트랜스미션의 바람직한 제 3 실시예의 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 다단 트랜스미션의 바람직한 제 4 실시예의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 다단 트랜스미션의 바람직한 제 5 실시예의 개략도.
도 6은 도 1, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5에 따른 다단 트랜스미션의 예시적인 시프트 표.

도 1에는 하우징(G) 내에 배치된 구동 샤프트(1)와 출력 샤프트(2)를 가진 본 발명에 따른 다단 트랜스미션이 도시되어 있다. 4개의 유성 기어 세트(P1, P2, P3 및 P4)가 제공되고, 바람직하게는 마이너스-유성 기어 세트로서 형성된 제 1 유성 기어 세트(P1) 및 제 2 유성 기어 세트(P2)는 시프트 가능한 전방 장착 기어 세트를 형성하고, 바람직하게는 마찬가지로 마이너스-유성 기어 세트로서 형성된 제 3 유성 기어 세트(P3) 및 제 4 유성 기어 세트(P4)는 메인 기어 세트를 형성한다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 6개의 시프팅 부재, 즉 2개의 브레이크(03, 05) 및 4개의 클러치(13, 16, 18 및 49)가 제공된다. 시프팅 부재들의 공간적 배치는 임의적일 수 있고, 치수 및 외형에 의해서만 제한된다.

상기 시프팅 부재들에 의해 9개의 전진 기어 및 하나의 후진 기어의 선택적 시프트가 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 다단 트랜스미션은 총 8개의 회전 가능한 샤프트들, 즉 샤프트들(1, 2, 3, 4, 5, 6, 8 및 9)을 갖는다.

본 발명에 따라 도 1에 따른 다단 트랜스미션에서, 제 1 유성 기어 세트(P1) 및 제 2 유성 기어 세트(P2)의 연결 바아들은 샤프트(4)를 통해 서로 결합되고, 상기 샤프트(4)는 메인 기어 세트의 유성 기어 세트(P3)의 선 기어와 연결된다. 제 1 유성 기어 세트(P1)의 링 기어는 샤프트(8)를 통해 제 2 유성 기어 세트(P2)의 선 기어와 결합되고, 상기 샤프트(8)는 클러치(18)를 통해 구동 샤프트(1)와 해제 가능하게 연결 가능하다.

또한, 제 1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어는 샤프트(3)에 의해 브레이크(03)를 통해 트랜스미션의 하우징(G)과 결합될 수 있고, 클러치(13)를 통해 구동 샤프트(1)와 해제 가능하게 연결 가능하다. 제 2 유성 기어 세트(P2)의 링 기어는 샤프트(5)에 의해 브레이크(05)를 통해 트랜스미션의 하우징(G)과 결합될 수 있다. 바람직하게는 클러치(13) 및 브레이크(03)가 공통의 내부 박판 지지체를 갖는다.

또한, 제 4 유성 기어 세트(P4)의 선 기어는 샤프트(7)를 통해 트랜스미션의 하우징에 영구 결합된다. 샤프트(6)는 제 3 유성 기어 세트(P3)의 연결 바아와 영구 연결되며, 클러치(16)를 통해 구동 샤프트(1)와 해제 가능하게 연결 가능하고, 샤프트(9)는 제 4 유성 기어 세트(P4)의 링 기어와 영구 연결되며 클러치(49)를 통해 샤프트(4)와 해제 가능하게 연결 가능하다. 본 발명에 따라 출력 샤프트(2)는 제 3 유성 기어 세트(P3)의 링 기어 및 제 4 유성 기어 세트(P4)의 연결 바아와 영구 연결된다.

특히, 프론트-크로스 구성 방식에 적합한, 도면에 도시된 실시예에서, 전방 장착 기어 세트를 형성하는 유성 기어 세트들(P1, P2) 및 메인 기어 세트를 형성하는 유성 기어 세트들이 각각 방사 방향으로 볼 때 중첩 배치됨으로써, 총 4개의 유성 기어 세트들은 공간적으로 축 방향으로 볼 때 2개의 기어 세트 평면으로 제한된다. 다른 실시예에 따라, 유성 기어 세트들은 축 방향으로 볼 때 P4, P3, P2, P1의 순서로 배치될 수 있다.

또한, 도 1 및 다른 도면에 도시된 바와 같이, 클러치(18) 및/또는 클러치(49)는 형상 끼워맞춤(positive fit) 결합 방식 시프팅 부재들로서 또는 클로 시프팅 부재로서 형성될 수 있다. 이는 상기 시프팅 부재들이 도 6을 참고로 설명되는 바와 같이, 업시프팅(upshifting) 시에만 차단됨으로써 가능해진다. 다른 시프팅 부재들은 바람직하게 마찰 시프팅 부재로서 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 클러치들(16, 18)은 축 방향으로 볼 때 메인 기어 세트와 전방 장착 기어 세트 사이에 배치되고, 이로 인해 바람직하게는 마찰 시프팅 부재로서 형성된 클러치(16)의 작동에 의해 야기되는 인지 가능한 소음이 감소되거나 방지된다.

도 2에 도시된 실시예는 클러치(16)가 축 방향으로 볼 때 동력 전달 방향으로 메인 기어 세트 앞에 배치됨으로써, 클러치(16), 메인 기어 세트, 전방 장착 기어 세트의 순서로 주어진다는 점에서, 도 1에 따른 실시예와 다르다.

도 3에는 클러치들(16, 18)이 축 방향으로 볼 때 메인 기어 세트와 전방 장착 기어 세트 사이에 배치되는 다른 실시예가 도시된다. 도 1에 도시된 트랜스미션과는 달리, 출력 샤프트(2)는 기어 세트(P4)를 통해 안내된다.

도 4에 도시된 본 발명에 따른 트랜스미션은 클러치들(16, 18)에 추가해서 클러치(13)가 축 방향으로 볼 때 메인 기어 세트와 전방 장착 기어 세트 사이에 배치된다는 점에서 도 1에 따른 실시예와는 다르다. 클러치들(13, 16)이 박판 시프팅 부재로서 형성되는 경우, 클러치들(13, 16)은 공통의 외부 박판 지지체를 갖는다. 이러한 배치에 의해, 마찰 시프팅 부재들(13, 16)에 의해 인지 가능하게 야기되는 소음이 현저히 감소되거나 또는 방지된다. 또한, 출력 샤프트(2)는 도 2에서와 같이 기어 세트(P4)를 통해 안내된다.

도 5에는 동축 구동부 및 출력부를 가지고 표준 구성 방식으로 구현된다는 점에서, 도 3에 따른 실시예와는 다른 본 발명에 따른 트랜스미션이 도시된다.

도 6은 도 1, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5에 따른 다단 트랜스미션의 시프트 표가 예시적으로 도시된다. 여기서는, 클러치들(18, 49)이 클로 시프팅 부재[즉, 클로 클러치(claw clutch)]로서 형성된다고 가정한다. 각각의 기어(제 4 기어 제외)에 대해, 3개의 시프팅 부재들이 폐쇄된다. 시프트 표에는 개별 기어 단의 변속비 i, 맞물림 효율 η 및 기어 전이 φ가 예시적으로 나타난다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 맞물림 효율 η은 모든 전진 기어들에서 0.98 을 초과한다.

유성 기어 세트들(P1, P2, P3 및 P4)의 고정 기어 비에 대한 전형적인 값은 각각 -1.80, -1.62, -1.60 및 -1.90 이다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 순차 시프트 방식에서는 2중 시프팅 또는 다중 시프팅이 방지되는데, 그 이유는 2개의 인접한 기어 단들이 2개의 시프팅 부재들을 공통으로 사용하기 때문이다. 또한, 기어 전이가 작은 경우 큰 스프레딩이 얻어지는 것이 나타난다.

또한, 바람직하게는 메인 주행 기어들에서 적은 마찰 시프팅 부재들이 개방되어 있다. 예컨대, 제 8 기어 및 제 9 기어에서 단 하나의 마찰 시프팅 부재만이 개방되어 있다. 제 5 기어, 제 6 기어 및 제 7 기어에서는 2개의 마찰 시프팅 부재들이 필요 없다. 이로 인해, 개방 상태에서 마찰 시프팅 부재의 마찰 면들 사이의 작은 간격으로 인해 그리고 그 안에 포함된 오일 또는 공기-오일 혼합물로 인해 드래그 모멘트(drag moment)가 감소한다.

제 1 기어는 클러치(18 및 49) 및 브레이크(05)의 폐쇄에 의해, 제 2 기어는 브레이크(03) 및 클러치(18 및 49)의 폐쇄에 의해, 제 3 기어는 클러치(13, 49 및 18)의 폐쇄에 의해, 그리고 제 4 기어는 클러치(16 및 49)의 폐쇄에 의해 주어진다. 제 4 기어는 메인 기어 세트에 의해서만 형성된다. 본 발명에 따라 제 4 기어에서는 전방 장착 기어 세트의 시프팅 부재들(03, 05, 13, 18) 중 하나의 시프팅 부재가 추가로 시프트될 수 있으며, 이 경우 상기 시프팅 부재는 부하 없이 유지된다.

도시된 실시예에서는 전방 장착 기어 세트의 시프팅 부재들을 대표해서 클로 클러치(18)가 제 4 기어에 대해 선택적으로 시프트될 시프팅 부재로서 선택된다. 예컨대, 제 4 기어에서 클러치(16 및 49)와 더불어 브레이크(03)가 폐쇄되면, 하나의 시프팅 부재의 차단 및 다른 시프팅 부재의 접속에 의해 제 8 기어로부터 제 4 기어로의 역 시프트가 가능하다. 클러치(16 및 49)와 더불어 브레이크(05)가 폐쇄되면, 제 9 기어로부터 제 4 기어로의 역 시프트에 대해 동일한 것이 적용된다.

또한, 바람직하게는 직접 기어로서 형성된 제 5 기어가 클러치(13, 16 및 18)의 폐쇄에 의해, 제 6 기어는 브레이크(03) 및 클러치(16 및 18)의 폐쇄에 의해, 제 7 기어는 브레이크(05) 및 클러치(16 및 18)의 폐쇄에 의해, 제 8 기어는 브레이크(03 및 05) 및 클러치(16)의 폐쇄에 의해, 그리고 제 9 기어는 브레이크(05) 및 클러치(13 및 16)의 폐쇄에 의해 주어진다. 시프트 표에 제시한 바와 같이, 후진 기어는 브레이크(05) 및 클러치(13 및 49)의 폐쇄에 의해 주어진다.

제 1 전진 기어 및 후진 기어에서 브레이크(05) 및 클러치(49)가 폐쇄됨으로써, 이 시프팅 부재들(마찰 시프팅 부재들로서 형성됨)이 시동 부재로서 사용될 수 있다.

본 발명에 따라, 동일한 트랜스미션 패턴에서도 시프팅 로직에 따라 상이한 기어 전이가 주어질 수 있으므로, 사용자 및 차량 사양에 따른 변화가 가능해진다.

또한, 다단 트랜스미션의 모든 적합한 위치에, 예컨대 샤프트와 하우징 사이에, 또는 2개의 샤프트들을 경우에 따라 연결하기 위해, 추가의 프리휠을 제공하는 것이 가능하다.

구동 측에 또는 출력 측에 본 발명에 따라 액슬 디퍼렌셜 및/또는 분배기 디퍼렌셀이 배치될 수 있다.

바람직한 실시예의 범주에서, 구동 샤프트(1)는 필요에 따라 클러치 부재에 의해 구동 모터로부터 분리될 수 있고, 클러치 부재로서 유체 역학적 변환기, 유압식 클러치, 건식 시동 클러치, 습식 시동 클러치, 자기 분말 클러치 또는 원심력 클러치가 사용될 수 있다. 또한, 이러한 시동 부재가 동력 전달 방향으로 트랜스미션 후방에 배치될 수 있고, 이 경우 구동 샤프트(1)가 엔진의 크랭크 샤프트와 영구 연결된다.

본 발명에 따른 다단 트랜스미션은 또한 엔진과 트랜스미션 사이에 비틀림 진동 댐퍼의 배치를 가능하게 한다.

본 발명의 도시되지 않은 다른 실시예의 범주에서, 샤프트 상에, 바람직하게는 구동 샤프트(1) 또는 출력 샤프트(2) 상에 마모 없는 브레이크, 예컨대 유압식 리타더 또는 전기 리타더 등이 배치될 수 있고, 이는 특히 상용차에 사용하는 데 매우 중요하다. 또한, 추가의 집합체를 구동하기 위해 각각의 샤프트 상에, 바람직하게는 구동 샤프트(1) 또는 출력 샤프트(2) 상에 보조 출력부가 제공될 수 있다.

사용되는 마찰 시프팅 부재들은 파워 시프팅 클러치 또는 브레이크로서 형성될 수 있다. 특히, 비형상 끼워맞춤(non-positive fit) 결합 방식 클러치 또는 브레이크, 예컨대 다판 클러치, 밴드 브레이크 및/또는 콘 클러치(cone clutch)가 사용될 수 있다.

여기에 제시된 다단 트랜스미션의 다른 장점은 각각의 샤프트 상에서 제너레이터로서 및/또는 추가의 구동 기계로서 전기 기계가 장착될 수 있다는 것이다.

모든 구조적 디자인, 특히 유성 기어 세트 및 시프팅 부재들 자체 및 서로 간의 모든 공간적 배치가 가능하며, 이들 디자인이 도면 및 상세한 설명에 명시되지 않더라도, 트랜스미션의 기능에 영향을 주지 않으면, 청구범위의 보호 범위 하에서, 청구범위에 제시된 바와 같이, 기술적으로 바람직하다.

1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 : 샤프트
2 : 출력 샤프트
03, 05 : 브레이크
13, 16, 18, 49 : 클러치
P1, P2, P3, P4 : 유성 기어 세트
i : 변속 비
φ : 기어 전이
η : 맞물림 효율
G : 하우징

Claims

유성 구성 방식의 다단 트랜스미션으로서, 하우징(G) 내에 배치된 구동 샤프트(1) 및 출력 샤프트(2), 4개의 유성 기어 세트(P1, P2, P3, P4), 및 제 1 브레이크(03), 제 2 브레이크(05), 제 1 클러치(13), 제 2 클러치(16), 제 3 클러치(18) 및 제 4 클러치(49)를 포함하는 6개의 시프팅 부재들을 포함하며, 상기 시프팅 부재들의 선택적 맞물림은 상기 구동 샤프트(1)와 상기 출력 샤프트(2) 사이의 상이한 기어 비를 야기함으로써, 9개의 전진 기어 및 하나의 후진 기어가 구현될 수 있고, 제 1 유성 기어 세트(P1) 및 제 2 유성 기어 세트(P2)는 시프트 가능한 전방 장착 기어 세트를 형성하며, 제 3 유성 기어 세트(P3) 및 제 4 유성 기어 세트(P4)는 메인 기어 세트를 형성하는, 다단 트랜스미션에 있어서,
8개의 회전 샤프트, 즉 제 1 샤프트(1), 제 2 샤프트(2), 제 3 샤프트(3), 제 4 샤프트(4), 제 5 샤프트(5), 제 6 샤프트(6), 제 7 샤프트(8) 및 제 8 샤프트(9)가 제공되고, 상기 제 1 유성 기어 세트(P1) 및 제 2 유성 기어 세트(P2)의 연결 바아들은 상기 제 4 샤프트(4)에 의해 서로 결합되며, 상기 제 4 샤프트(4)는 상기 제 3 유성 기어 세트(P3)의 선 기어와 연결되고, 상기 제 1 유성 기어 세트(P1)의 링 기어는 상기 제 7 샤프트(8)에 의해 상기 제 2 유성 기어 세트(P2)의 선 기어와 결합되며, 상기 제 7 샤프트(8)는 상기 제 3 클러치(18)에 의해 상기 구동 샤프트(1)와 해제 가능하게 연결될 수 있고, 상기 제 1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어는 상기 제 3 샤프트(3)에 의해 상기 제 1 브레이크(03)를 통해 상기 트랜스미션의 하우징(G)에 결합될 수 있으며, 상기 제 1 클러치(13)를 통해 상기 구동 샤프트(1)와 해제 가능하게 연결될 수 있고, 상기 제 2 유성 기어 세트(P2)의 링 기어는 상기 제 5 샤프트(5)에 의해 상기 제 2 브레이크(05)를 통해 상기 트랜스미션의 상기 하우징(G)과 결합될 수 있으며, 상기 제 4 유성 기어 세트(P4)의 선 기어는 회전 불가능한 제 9 샤프트(7)로서 상기 트랜스미션의 상기 하우징(G)과 영구 결합되고, 상기 제 6 샤프트(6)는 상기 제 3 유성 기어 세트(P3)의 연결 바아와 영구 연결되며, 상기 제 2 클러치(16)를 통해 상기 구동 샤프트(1)와 해제 가능하게 연결될 수 있고, 상기 제 8 샤프트(9)는 상기 제 4 유성 기어 세트(P4)의 링 기어와 영구 연결되며 상기 제 4 클러치(49)를 통해 상기 제 4 샤프트(4)와 해제 가능하게 연결될 수 있고, 상기 출력 샤프트(2)는 상기 제 3 유성 기어 세트(P3)의 링 기어 및 상기 제 4 유성 기어 세트(P4)의 연결 바아와 영구 연결되는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 1항에 있어서, 상기 유성 기어 세트들은 축 방향으로 볼 때 제 4 유성 기어 세트(P4), 제 3 유성 기어 세트(P3), 제 2 유성 기어 세트(P2), 제 1 유성 기어 세트(P1)의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 1항에 있어서, 상기 전방 장착 기어 세트를 형성하는 상기 유성 기어 세트들(P1, P2)이 방사 방향으로 볼 때 중첩 배치되는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 메인 기어 세트를 형성하는 상기 유성 기어 세트들(P3, P4)이 방사 방향으로 볼 때 중첩 배치되는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 클러치(18)는 축 방향으로 볼 때 상기 메인 기어 세트와 상기 전방 장착 기어 세트 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 5항에 있어서, 상기 제 2 클러치(16)는 축 방향으로 볼 때 상기 메인 기어 세트와 상기 전방 장착 기어 세트 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 6항에 있어서, 상기 제 1 클러치(13)는 축 방향으로 볼 때 상기 메인 기어 세트와 상기 전방 장착 기어 세트 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 7항에 있어서, 상기 제 1 클러치(13) 및 제 2 클러치(16)는 박판 시프팅 부재로서 하나의 공통 외부 박판 지지체를 갖는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 6항에 있어서, 상기 출력 샤프트(2)가 제 4 유성 기어 세트(P4)를 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 클러치(18), 상기 제 4 클러치(49) 또는 양자 모두는 클로 시프팅 부재로서 구현되고, 상기 제 1 클러치(13) 및 제 2 클러치(16) 그리고 상기 제 1 브레이크(03) 및 제 2 브레이크(05)는 마찰 시프팅 부재로서 구현되는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 9개의 전진 기어가 구현될 수 있고, 제 1 기어는 상기 제 3 클러치(18) 및 제 4 클러치(49) 그리고 상기 제 2 브레이크(05)의 폐쇄에 의해 주어지며, 제 2 기어는 상기 제 1 브레이크(03) 그리고 상기 제 3 클러치(18) 및 제 4 클러치(49)의 폐쇄에 의해 주어지고, 제 3 기어는 상기 제 1 클러치(13), 제 3 클러치(18) 및 제 4 클러치(49)의 폐쇄에 의해 주어지며, 제 4 기어는 상기 제 2 클러치(16) 및 제 4 클러치(49) 그리고 선택적으로 시프팅 부재들, 즉 제 1 브레이크(03), 제 2 브레이크(05), 제 1 클러치(13) 또는 제 3 클러치(18) 중 하나의 폐쇄에 의해 주어지고, 제 5 기어는 상기 제 1 클러치(13), 제 2 클러치(16) 및 제 3 클러치(18)의 폐쇄에 의해 주어지며, 제 6 기어는 상기 제 1 브레이크(03) 그리고 상기 제 2 클러치(16) 및 제 3 클러치(18)의 폐쇄에 의해 주어지고, 제 7 기어는 상기 제 2 브레이크(05) 그리고 상기 제 2 클러치(16) 및 제 3 클러치(18)의 폐쇄에 의해 주어지며, 제 8 기어는 상기 제 1 브레이크(03) 및 제 2 브레이크(05) 그리고 상기 제 2 클러치(16)의 폐쇄에 의해 주어지고, 제 9 기어는 상기 제 2 브레이크(05) 그리고 상기 제 1 클러치(13) 및 제 2 클러치(16)의 폐쇄에 의해 주어지는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 후진 기어는 상기 제 2 브레이크(05) 그리고 상기 제 1 클러치(13) 및 제 4 클러치(49)의 폐쇄에 의해 주어지는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스미션의 하나의 시프팅 부재(05, 49)에 의해 시동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 샤프트 상에 제너레이터 또는 추가의 구동 기계로서 전기 기계가 장착될 수 있는 것을 특징으로 하는 다단 트랜스미션.
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