KR101682741B1 - 다단 변속기 - Google Patents

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KR101682741B1
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게르하르트 굼폴츠베르거
슈테판 벡
요제프 하웁트
게르트 바우크네히트
페터 침머
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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 9단의 전진 변속 단과 하나의 후진 변속 단을 포함하는 다단 변속기에 관한 것이며, 상기 다단 변속기는 4개의 유성 기어 세트(P1, P2, P3, P4)와, 8개의 회전 가능한 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)와, 6개의 시프팅 부재(O3, O4, 05, 14, 17, 78)를 포함하며, 제1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어는 입력 샤프트(1)와 바로 연결되고, 입력 샤프트는 제1 클러치(14)를 통해 제4 샤프트(4)와, 그리고 제2 클러치(17)를 통해서는 제7 샤프트(7)와 분리 가능하게 연결될 수 있고, 제4 샤프트(4)는 제2 유성 기어 세트(P2)의 캐리어 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 링 기어와 연결되고 제1 브레이크(04)를 통해서는 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있으며, 제7 샤프트(7)는 제4 유성 기어 세트(P4)의 선 기어와 연결되고 제3 클러치(78)를 통해 제8 샤프트(8)와 분리 가능하게 연결될 수 있으며, 제8 샤프트는 제3 유성 기어 세트(P3)의 선 기어 및 제2 유성 기어 세트(P2)의 선 기어와 연결되며, 제3 샤프트(3)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 캐리어 및 제2 유성 기어 세트(P2)의 링 기어와 연결되고 제2 브레이크(03)를 통해 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있고, 제5 샤프트(5)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 링 기어와 연결되고 제3 브레이크(05)를 통해 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있고, 제6 샤프트(6)는 제3 유성 기어 세트(P3)의 캐리어 및 제4 유성 기어 세트(P4)의 링 기어와 연결되며, 출력 샤프트(2)는 제4 유성 기어 세트(P4)의 캐리어와 연결된다.

Description

다단 변속기{MULTI-RATIO TRANSMISSION}
본 발명은, 특허 청구항 제1항의 전제부에 따르는, 유성 기어 구조의 다단 변속기, 특히 자동차용 자동 변속기에 관한 것이다.
특히 자동차용 자동 변속기는 종래 기술에 따라 유성 기어 세트들을 포함하고, 이들 유성 기어 세트는 예컨대 클러치 및 브레이크 같은 마찰 또는 시프팅 부재들에 의해 시프팅되고, 예컨대 유체역학 토크 컨버터나 유체 클러치 같이 통상적으로 슬립 작용의 영향을 받으면서 선택에 따라 록업 클러치(lockup clutch)를 구비한 스타팅 부재와 연결된다.
상기 유형의 자동 변속기는 예컨대 본 출원인의 DE 199 49 507 A1호로부터 공지되었다. 상기 독일 공보에서, 입력 샤프트에는 시프팅될 수 없는 2개의 전방 장착 기어 세트(front-mounted gear set)가 제공되고, 이들 전방 장착 기어 세트는 출력 측에서 2개의 회전 속도를 생성하며, 이들 회전 속도는 입력 샤프트의 회전 속도 이외에도 선택에 따라, 일측 변속 단으로부터 각각 후속하는 더 높거나 더 낮은 변속 단으로의 전환을 위해 곧바로 작동되는 두 시프팅 부재 중에서 각각 일측 시프팅 부재만이 연결되거나 분리되기만 하면 되는 방식으로, 이용되는 시프팅 부재들의 선택적인 체결에 의해 출력 샤프트에 작용하면서 시프팅될 수 있는 이중 유성 기어 세트로 시프팅될 수 있다.
이 경우 5개의 시프팅 부재가 이용되는 조건에서 7단의 전진 변속 단이 달성되며, 6개의 시프팅 부재가 이용되는 조건에서는 9단 또는 10단의 전진 변속 단이 달성된다.
또한, DE 102 13 820 A1호로부터는 8단의 전진 변속 단과 하나의 후진 변속 단을 포함하는 다단 자동 변속기가 공지되어 있으며, 이 다단 자동 변속기는 제1 변속비의 제1 입력 경로(T1)와, 상기 입력 경로(T1)보다 더 큰 변속비를 갖는 입력 경로(T2)와, 4개의 부재를 포함하는 라비뇨(Ravigneaux) 타입의 유성 기어 세트이면서 상기 4개의 부재는 속도 선도에서 부재의 순서에서 제1 부재, 제2 부재, 제3 부재 및 제4 부재인 상기 유성 기어 세트와, 입력 경로(T2)의 회전을 제1 부재(S3)로 전달하는 클러치(C-2)와, 입력 경로(T2)의 회전을 제4 부재(S2)로 전달하는 클러치(C-1)와, 입력 경로(T1)의 회전을 제1 부재로 전달하는 클러치(C-4)와, 입력 경로(T1)의 회전을 제2 부재(C3)로 전달하는 클러치(C-3)와, 제4 부재의 맞물림(engagement)을 형성하는 브레이크(B-1)와, 제2 부재의 맞물림을 형성하는 브레이크(B-2)와, 제3 부재(S3)와 연결되는 출력 부재를 포함한다.
또한, 9단 다단 변속기는 DE 29 36 969 A1호로부터 공지되었다. 상기 9단 다단 변속기는 8개의 시프팅 부재와 4개의 기어 세트를 포함하고, 하나의 기어 세트는 전방 장착 기어 유닛으로서 이용되고 메인 기어 유닛은 심프슨 기어 세트(Simpson gear set)와, 후진 기어 유닛으로서 이용되는 추가 기어 세트를 포함한다.
추가의 다단 변속기는 예컨대 본 출원인의 DE 10 2005 010 210 A1호 및 DE 10 2006 006 637 A1호로부터 공지되었다.
일반적으로 자동 시프팅이 가능한 유성 기어 구조의 차량 변속기는 종래 기술에서 이미 여러 차례 설명되었고 부단히 추가 개발 및 향상되고 있다. 따라서 상기 변속기는 낮은 구성 비용, 특히 적은 개수의 시프팅 부재를 소요해야 하며, 순차적인 시프팅 방식에서는 이중 변속(double shifting)을 방지해야 하며, 그럼으로써 규정된 기어 변속 범위에서 시프팅 시에 각각 하나의 시프팅 부재만이 변경된다.
아직 미공개된 본 출원인의 DE 102008000428.3호로부터 하우징 내부에 배치되는 입력부 및 출력부를 포함하는 유성 기어 구조의 다단 변속기가 공지되었다. 공지된 변속기의 경우, 하기에서 제1, 제2, 제3 및 제4 유성 기어 세트로서 지칭되는 4개 이상의 유성 기어 세트와, 하기에서 입력 샤프트, 출력 샤프트, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 및 제8 샤프트로서 지칭되는 8개 이상의 회전 가능한 샤프트뿐 아니라, 브레이크들 및 클러치들을 포함하는 6개 이상의 시프팅 부재가 제공되며, 이들 시프팅 부재의 선택적인 맞물림은 입력부와 출력부 사이에서 다양한 변속비를 발생시키며, 그럼으로써 바람직하게는 9단의 전진 변속 단과 하나의 후진 변속 단이 실현될 수 있다.
여기서 바람직하게는 마이너스 유성 기어 세트로서 형성되는 제1 및 제2 유성 기어 세트는 시프팅 가능한 전방 장착 기어 세트를 형성하고, 제3 및 제4 유성 기어 세트는 메인 기어 세트를 형성한다.
공지된 다단 변속기의 경우, 제1 및 제2 유성 기어 세트의 캐리어들은 메인 기어 세트의 부재와 연결되는 제4 샤프트를 통해 서로 연결되고, 제1 유성 기어 세트의 링 기어는, 제1 클러치를 통해 입력 샤프트와 분리 가능하게 연결될 수 있는 제8 샤프트를 통해 제2 유성 기어 세트의 선 기어와 연결되고, 제1 유성 기어 세트의 선 기어는 제3 샤프트에 의해서 제1 브레이크를 통해 변속기의 하우징에 결합될 수 있고 제2 클러치를 통해서는 입력 샤프트와 분리 가능하게 연결될 수 있으며, 제2 유성 기어 세트의 링 기어는 제5 샤프트에 의해서 제2 브레이크를 통해 변속기의 하우징에 결합될 수 있다. 또한, 제7 샤프트는 메인 기어 세트의 하나 이상의 부재와 계속해서 연결되고 제3 브레이크를 통해서는 변속기의 하우징에 결합될 수 있고, 제6 샤프트는 메인 기어 세트의 하나 이상의 추가 부재와 계속해서 연결되고 제3 클러치를 통해서는 입력 샤프트와 분리 가능하게 연결될 수 있다. 출력 샤프트는 메인 기어 세트의 하나 이상의 추가 부재와 계속해서 연결된다.
바람직하게는 공지된 변속기의 경우 제4 샤프트는 제3 유성 기어 세트의 링 기어와 계속해서 연결되고, 제6 샤프트는 제4 유성 기어 세트의 링 기어 및 제3 유성 기어 세트의 캐리어와 계속해서 연결되고 제3 클러치를 통해서는 입력 샤프트와 분리 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 제7 샤프트는 제3 및 제4 유성 기어 세트의 선 기어들과 계속해서 연결되고 제3 브레이크를 통해서는 변속기의 하우징에 결합될 수 있다. 여기서 출력은 제4 유성 기어 세트의 캐리어와 계속해서 연결되는 출력 샤프트를 통해 이루어진다. 또한, 제3 및 제4 유성 기어 세트는 공동의 캐리어 및 공동의 링 기어를 포함하는 라비뇨 기어 세트로 구성되거나 감소될 수 있다.
본 발명의 목적은, 충분한 변속비를 갖는 9단의 전진 변속 단 및 하나 이상의 후진 변속 단을 포함하는 최초에 언급한 유형의 다단 변속기에 있어서, 구성 비용 및 장착 크기, 특히 장착 길이 및 중량이 최적화되고 또한 드래그 손실(drag loss) 및 톱니 마찰 손실(tooth friction loss)과 관련하여 효율도 개선되는 상기 다단 변속기를 제안하는 것에 있다. 본 발명의 추가 목적은 본 발명에 따른 다단 변속기에서 적은 지지 모멘트가 시프팅 부재들에 작용하도록 하는 것에 있다. 특히 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 변속기를 앞바퀴 굴림 횡방향 구조에 적합하도록 구성하는 것에 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라 특허 청구항 제1항의 특징들에 의해 달성된다. 추가의 장점 및 바람직한 구현예들은 종속항들로부터 제시된다.
그에 따라서 하우징 내에 배치되는 입력부 및 출력부를 포함하는 유성 기어 구조의 본 발명에 따른 다단 변속기가 제안된다. 또한, 하기에서 제1, 제2, 제3 및 제4 유성 기어 세트로서 지칭되는 4개 이상의 유성 기어 세트와, 하기에서 입력 샤프트, 출력 샤프트, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 및 제8 샤프트로서 지칭되는 8개의 회전 가능한 샤프트뿐 아니라, 브레이크들 및 클러치들을 포함하는 6개 이상의 시프팅 부재가 제공되고, 이들 시프팅 부재의 선택적인 맞물림은 입력부와 출력부 사이에서 다양한 변속비를 발생시키며, 그럼으로써 바람직하게는 9단의 전진 변속 단과 하나의 후진 변속 단이 실현될 수 있다.
유성 기어 세트들은 축 방향으로 볼 때 제1 유성 기어 세트, 제2 유성 기어 세트, 제3 유성 기어 세트, 제4 유성 기어 세트의 순서로 배치되고 바람직하게는 마이너스 유성 기어 세트로서 형성된다.
간단한 마이너스 유성 기어 세트는 공지된 바대로 선 기어와, 링 기어와, 캐리어를 포함하고, 캐리어에는 선 기어 및 링 기어와 각각 맞물리는 유성 기어들이 회전 가능하게 장착된다. 그럼으로써 링 기어는 캐리어가 고정된 경우 선 기어에 대해 반대되는 회전 방향을 취한다. 그에 반해서 단순한 플러스 유성 기어 세트는 선 기어와, 링 기어와, 캐리어를 포함하고, 캐리어에는 내부 및 외부 유성 기어들이 회전 가능하게 장착되며, 모든 내부 유성 기어들은 선 기어와 맞물리고 모든 외부 유성 기어들은 링 기어와 맞물리며, 각각의 내부 유성 기어는 각각의 외부 유성 기어와 맞물린다. 그럼으로써 링 기어는 캐리어가 고정된 경우 선 기어와 동일한 회전 방향을 취한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 제1 유성 기어 세트의 선 기어는 입력 샤프트와 바로 연결되고, 입력 샤프트는 제1 클러치를 통해 제4 샤프트와, 그리고 제2 클러치를 통해서는 제7 샤프트와 분리 가능하게 연결될 수 있고, 제4 샤프트는 제2 유성 기어 세트의 캐리어 및 제3 유성 기어 세트의 링 기어와 연결되고 제1 브레이크를 통해서는 변속기의 하우징에 결합될 수 있다.
또한, 제7 샤프트는 제4 유성 기어 세트의 선 기어와 연결되고 제3 클러치를 통해 제8 샤프트와 분리 가능하게 연결될 수 있으며, 제8 샤프트는 제3 유성 기어 세트의 선 기어 및 제2 유성 기어 세트의 선 기어와 연결된다.
또한, 제3 샤프트는 제1 유성 기어 세트의 캐리어 및 제2 유성 기어 세트의 링 기어와 연결되고 제2 브레이크를 통해 변속기의 하우징에 결합될 수 있고, 제5 샤프트는 제1 유성 기어 세트의 링 기어와 연결되고 제3 브레이크를 통해 변속기의 하우징에 결합될 수 있고, 제6 샤프트는 제3 유성 기어 세트의 캐리어 및 제4 유성 기어 세트의 링 기어와 연결되며, 출력 샤프트는 본 발명에 따라 제4 유성 기어 세트의 캐리어와 연결된다.
다단 변속기의 본 발명에 따른 구현예에 의해서는 다단 변속기의 증가된 총 변속비 스프레드(total ratio spread) 및 특히 승용차에 적합한 변속비가 제공되며, 그럼으로써 주행 쾌적성의 향상 및 유의미한 연비 절감이 달성된다.
그 외에도 본 발명에 따른 다단 변속기의 이용으로 적은 개수의 시프팅 부재를 통해서 구성 비용이 대폭 절감된다. 바람직하게는 본 발명에 따른 다단 변속기에 의해서는, 유체역학 컨버터, 외부 스타팅 클러치 또는 기타 적합한 외부 스타팅 부재들을 이용한 스타팅을 실행할 수 있다. 또한, 변속기 내부에 통합된 스타팅 부재를 이용하여 스타팅 과정을 가능하게 하는 점도 생각해볼 수 있다. 바람직하게는 제1 전진 변속 단과 후진 변속 단에서 작동되는 시프팅 부재가 적합하다.
또한, 본 발명에 따른 다단 변속기의 경우, 드래그 손실 및 톱니 마찰 손실과 관련하여 주요 주행 변속 단들(main driving gears)에서 우수한 효율이 제공된다.
또한, 다단 변속기의 유성 기어 세트들 및 시프팅 부재들 내에는 적은 모멘트가 존재하며, 그럼으로써 다단 변속기에서 마모는 바람직하게 감소된다. 또한, 적은 모멘트에 의해, 그에 상응하게 작은 치수화가 가능해지며, 그럼으로써 필요한 장착 공간 및 대응하는 비용도 절감된다. 그 외에도 샤프트들, 시프팅 부재들 및 유성 기어 세트들에서 낮은 회전 속도도 존재한다.
그 외에도 본 발명에 따른 변속기는, 동력 흐름 방향에서 뿐 아니라 공간상 관점에서도 다양한 동력 전달 장치 구성에 적합한 맞춤 형성도 가능해진다.
본 발명은 다음에서 첨부된 도들에 따라 예시로서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 다단 변속기의 바람직한 제1 실시예를 도시한 개략도이다.
도 2는 도 1에 따른 다단 변속기에 대한 예시의 시프팅 패턴이다.
도 1에는, 하우징(G) 내부에 배치되는 입력 샤프트(1)와, 출력 샤프트(2)와 4개의 유성 기어 세트(P1, P2, P3 및 P4)를 포함하는 본 발명에 따른 다단 변속기가 도시되어 있다. 유성 기어 세트들(P1, P2, P3 및 P4)은 도 1에 도시된 실시예의 경우 마이너스 유성 기어 세트로서 형성된다. 본 발명에 따라, 동시에 캐리어 및 링 기어 연결이 교환되고 표준 변속비의 값이 1만큼 증가한다면, 하나 이상의 유성 기어 세트가 플러스 유성 기어 세트로서 형성될 수 있다.
도시된 실시예의 경우 유성 기어 세트들은 축 방향으로 볼 때 P1, P2, P3, P4의 순서로 배치된다.
도 1로부터 알 수 있듯이, 6개의 시프팅 부재, 즉 3개의 브레이크(O3, O4, 05)와 3개의 클러치(14, 17, 및 78)가 제공된다. 시프팅 부재들의 공간상 배치는 임의로 이루어질 수 있고 치수와 외부 형상에 의해서만 제한된다. 변속기의 클러치들 및 브레이크들은 바람직하게는 마찰 시프팅 부재 또는 다판 시프팅 부재로서 형성된다.
상기 시프팅 부재들에 의해서는 9단의 전진 변속 단 및 하나의 후진 변속 단의 선택적인 시프팅이 실현될 수 있다. 도 1에 따른 본 발명의 다단 변속기는 총 8개의 회전 가능한 샤프트, 즉 샤프트들(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 및 8)을 포함하며, 입력 샤프트가 변속기의 제1 샤프트를 형성하고 출력 샤프트는 변속기의 제2 샤프트를 형성한다.
도 1에 도시된 실시예의 경우 제1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어는 입력 샤프트(1)와 직접 연결되고, 입력 샤프트는 제1 클러치(14)를 통해 제4 샤프트(4)와, 그리고 제2 클러치(17)를 통해서는 제7 샤프트(7)와 분리 가능하게 연결될 수 있으며, 제4 샤프트(4)는 제2 유성 기어 세트(P2)의 캐리어 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 링 기어와 연결되고 제1 브레이크(O4)를 통해서는 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있다. 또한, 제7 샤프트(7)는 제4 유성 기어 세트(P4)의 선 기어와 연결되고 제3 클러치(78)를 통해 제8 샤프트(8)와 분리 가능하게 연결될 수 있으며, 제8 샤프트는 제3 유성 기어 세트(P3)의 선 기어 및 제2 유성 기어 세트(P2)의 선 기어와 연결된다.
도 1에서 알 수 있듯이, 제3 샤프트(3)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 캐리어 및 제2 유성 기어 세트(P2)의 링 기어와 연결되고 제2 브레이크(O3)를 통해서는 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있으며, 제5 샤프트(5)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 링 기어와 연결되고 제3 브레이크(O5)를 통해서는 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있으며, 제6 샤프트(6)는 제3 유성 기어 세트(P3)의 캐리어 및 제4 유성 기어 세트(P4)의 링 기어와 연결되며, 출력 샤프트(2)는 제4 유성 기어 세트(P4)의 캐리어와 연결된다.
본 발명에 따라 제2 클러치(17)와 제3 클러치(78)는 축 방향으로 볼 때 제3 유성 기어 세트(P3)와 제4 유성 기어 세트(P4) 사이에 배치될 수 있고 공동의 외부 디스크 캐리어를 포함할 수 있으며, 제1 클러치(14)는 축 방향으로 볼 때 제1 유성 기어 세트(P1)와 제2 유성 기어 세트(P2) 사이에 배치될 수 있다.
도 2에는 도 1에 따른 다단 변속기의 예시적인 시프팅 패턴이 도시되어 있다. 각각의 변속 단에 대해 3개의 시프팅 부재가 체결된다. 시프팅 패턴으로부터는 개별 변속 단들의 각각의 변속비(i)와, 더 높은 후속 변속 단에 대해 상기 각각의 변속비로부터 결정되는 인접 변속비 차이 또는 인접 기어비 차이(phi)를 예시로서 알 수 있으며, 값 8.993은 변속기의 스프레드를 나타낸다.
마이너스 유성 기어 세트로서 형성되는 유성 기어 세트들(P1, P2, P3 및 P4)의 표준 변속비에 대한 표준값은 각각 -1.80, -3.554, -1.851 및 -2.265이다. 도 2로부터 알 수 있듯이, 순차적인 시프팅 방식에서 이중 시프팅 또는 그룹 시프팅이 방지되는데, 그 이유는 2개의 인접한 변속 단이 2개의 시프팅 부재를 공동으로 이용하기 때문이다. 또한, 알 수 있듯이, 인접 변속비 차이가 작은 조건에서 큰 스프레드가 달성된다.
제1 전진 변속 단은 제1 및 제3 브레이크(O4, 05)와 제2 클러치(17)의 체결에 의해, 제2 전진 변속 단은 제1 및 제2 브레이크(O4, O3)와 제2 클러치(17)의 체결에 의해, 제3 전진 변속 단은 제1 브레이크(O4)와 제2 및 제3 클러치(17, 78)의 체결에 의해, 제4 전진 변속 단은 제2 브레이크(O3)와 제2 및 제3 클러치(17, 78)에 의해, 제5 전진 변속 단은 제3 브레이크(O5)와 제2 및 제3 클러치(17, 78)의 체결에 의해, 바람직하게는 직결 변속 단(direct gear)으로서 형성되는 제6 전진 변속 단은 제1, 제2 및 제3 클러치(14, 17, 78)의 체결에 의해, 제7 전진 변속 단은 제3 브레이크(O5)와 제1 및 제2 클러치(14, 17)의 체결에 의해, 제8 전진 변속 단은 제3 브레이크(O5)와 제1 및 제3 클러치(14, 78)의 체결에 의해, 제9 전진 변속 단은 제2 브레이크(O3)와 제1 및 제3 클러치(14, 78)의 체결에 의해, 후진 변속 단은 제1 및 제3 브레이크(04, O5)와 제3 클러치(78)의 체결에 의해 이루어진다.
제1 전진 변속 단과 제1 후진 변속 단에서 제1 브레이크(O4)와 제3 브레이크(O5)가 체결됨으로써, 상기 시프팅 부재들은 스타팅 부재로서 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따라, 변속기 선도가 동일한 경우에도, 각각의 변속 논리에 따라, 다양한 인접 변속비 차이가 제공되며, 그럼으로써 적용별 특유의 변형예 또는 차량별 특유의 변형예가 가능해진다.
본 발명에 따라서는 다단 변속기의 각각 적합한 위치에, 예컨대 일측 샤프트와 하우징 사이에, 또는 2개의 샤프트를 경우에 따라 연결하기 위해, 추가의 원웨이 클러치들을 제공할 수 있다.
입력 측에, 또는 출력 측에, 본 발명에 따라 차축 차동 장치 및/또는 축간 차동 장치가 배치될 수 있다.
바람직한 개선 실시예의 범주에서 입력 샤프트(1)는 클러치 부재에 의해 필요에 따라 구동 엔진으로부터 분리될 수 있고, 클러치 부재로서는 유체역학 컨버터, 유체 클러치, 또는 건식 스타팅 클러치, 습식 스타팅 클러치, 전자분 클러치, 또는 원심 클러치가 이용될 수 있다. 또한, 상기 유형의 스타팅 부재를 동력 흐름 방향에서 변속기 후방에 배치할 수도 있으며, 이런 경우 입력 샤프트(1)는 엔진의 크랭크 샤프트와 계속해서 연결된다.
그 외에도 본 발명에 따른 다단 변속기는 엔진과 변속기 사이에 비틀림 진동 방지기(torsional vibration damper)를 배치할 수 있게 한다.
본 발명의 추가의 미도시된 실시예의 범주에서, 각각의 샤프트 상에, 바람직하게는 입력 샤프트(1) 또는 출력 샤프트(2) 상에, 예컨대 유압식 또는 전기식 리타터 등과 같은 무마모 브레이크(wear-free brake)가 배치될 수 있고, 이런 점은 특히 상용 자동차에서의 이용을 위해 특히 중요하다. 또한, 추가적인 유닛의 구동을 위해 각각의 샤프트 상에, 바람직하게는 입력 샤프트(1) 또는 출력 샤프트(2) 상에 동력 인출 장치가 제공될 수 있다.
이용되는 마찰 시프팅 부재들은 출력 시프팅(power-shifting) 클러치 또는 브레이크로서 형성될 수 있다. 특히 예컨대 다판 클러치, 밴드 브레이크 및/또는 콘 클러치와 같은 넌-포지티브 클러치들 또는 브레이크들이 이용될 수 있다.
본원에서 소개되는 다단 변속기의 추가 장점은, 각각의 샤프트 상에 제너레이터 및/또는 추가적인 구동 기계로서 전기 기계가 장착될 수 있다.
또한, 자명한 사실로서, 각각의 구조적인 형상, 특히 유성 기어 세트들 및 시프팅 부재들의 자체 및 상호 간 각각의 공간상 배치는, 기술적으로 중요한 점에 한해서, 비록 상기 형상이 명시적으로 도들에 도시되어 있지 않거나 명세서에 기재되어 있지 않다고 하더라도, 특허청구범위에 명시된 바와 같은 변속기의 기능에 영향을 미치지 않으면서, 본원의 특허청구범위의 보호 범위에 속한다.
1 : 제1 샤프트, 입력 샤프트
2 : 제2 샤프트, 출력 샤프트
3 : 제3 샤프트
4 : 제4 샤프트
5 : 제5 샤프트
6 : 제6 샤프트
7 : 제7 샤프트
8 : 제8 샤프트
8' : 제8 샤프트
O3 : 제2 브레이크
O4 : 제1 브레이크
05 : 제3 브레이크
13 : 제1 클러치
16 : 제2 클러치
18': 제4 클러치
48 : 제4 클러치
67 : 제3 클러치
P1 : 제1 유성 기어 세트
P2 : 제2 유성 기어 세트
P3 : 제3 유성 기어 세트
P4 : 제4 유성 기어 세트
i : 변속비
phi: 인접 기어비 차이
G : 하우징

Claims (4)

  1. 하우징(G) 내부에 배치되는 입력 샤프트(1), 출력 샤프트(2) 및 4개의 유성 기어 세트(P1, P2, P3, P4)와, 총 8개의 회전 가능한 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)뿐 아니라, 브레이크들(O3, O4, 05) 및 클러치들(14, 17, 78)을 구비하는 6개의 시프팅 부재(O3, O4, 05, 14, 17, 78)를 포함하는 유성 기어 구조의 다단 변속기이며,
    상기 시프팅 부재들의 선택적 맞물림은 상기 입력 샤프트(1)와 상기 출력 샤프트(2) 사이에서 다양한 변속비를 발생시킴으로써 9단의 전진 변속 단과 하나의 후진 변속 단이 실현될 수 있는, 상기 다단 변속기에 있어서,
    제1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어는 입력 샤프트(1)와 바로 연결되고, 입력 샤프트는 제1 클러치(14)를 통해 제4 샤프트(4)와, 그리고 제2 클러치(17)를 통해서는 제7 샤프트(7)와 분리 가능하게 연결될 수 있고, 제4 샤프트(4)는 제2 유성 기어 세트(P2)의 캐리어 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 링 기어와 연결되고 제1 브레이크(04)를 통해서는 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있으며, 제7 샤프트(7)는 제4 유성 기어 세트(P4)의 선 기어와 연결되고 제3 클러치(78)를 통해 제8 샤프트(8)와 분리 가능하게 연결될 수 있으며, 제8 샤프트는 제3 유성 기어 세트(P3)의 선 기어 및 제2 유성 기어 세트(P2)의 선 기어와 연결되며, 제3 샤프트(3)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 캐리어 및 제2 유성 기어 세트(P2)의 링 기어와 연결되고 제2 브레이크(03)를 통해 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있고, 제5 샤프트(5)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 링 기어와 연결되고 제3 브레이크(05)를 통해 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있고, 제6 샤프트(6)는 제3 유성 기어 세트(P3)의 캐리어 및 제4 유성 기어 세트(P4)의 링 기어와 연결되며, 출력 샤프트(2)는 제4 유성 기어 세트(P4)의 캐리어와 연결되는, 다단 변속기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유성 기어 세트들(P1, P2, P3, P4)은 마이너스 유성 기어 세트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 전진 변속 단은 제1 및 제3 브레이크(O4, 05)와 제2 클러치(17)의 체결에 의해, 제2 전진 변속 단은 제1 및 제2 브레이크(O4, O3)와 제2 클러치(17)의 체결에 의해, 제3 전진 변속 단은 제1 브레이크(O4)와 제2 및 제3 클러치(17, 78)의 체결에 의해, 제4 전진 변속 단은 제2 브레이크(O3)와 제2 및 제3 클러치(17, 78)에 의해, 제5 전진 변속 단은 제3 브레이크(O5)와 제2 및 제3 클러치(17, 78)의 체결에 의해, 제6 전진 변속 단은 제1, 제2 및 제3 클러치(14, 17, 78)의 체결에 의해, 제7 전진 변속 단은 제3 브레이크(O5)와 제1 및 제2 클러치(14, 17)의 체결에 의해, 제8 전진 변속 단은 제3 브레이크(O5)와 제1 및 제3 클러치(14, 78)의 체결에 의해, 제9 전진 변속 단은 제2 브레이크(O3)와 제1 및 제3 클러치(14, 78)의 체결에 의해, 후진 변속 단은 제1 및 제2 브레이크(04, O5)와 제3 클러치(78)의 체결에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
  4. 제1항에 있어서, 자동차용 자동 변속기인 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
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