KR102272418B1 - 차량용 기어박스 - Google Patents

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마르텐 달백
퍼 아르넬외프
예르겐 폴스베르그
디에터 슬라파크
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 차량(1)용 기어박스(2)에 관한 것으로, 기어박스(2)는 스플릿 기어박스(15C), 메인 기어박스(15A) 및 레인지 기어박스(15B)를 포함하며, 레인지 기어박스(15B)는 낮은 레인지 기어, 높은 레인지 기어 및 후진 기어로 시프트될 수 있고; 레인지 기어박스(15B)는 후진 기어로 시프트될 수 있는 유성 기어(14)를 포함한다. 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 5보다 큰 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치되고, 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 4:1을 초과하는 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치되며, 레인지 기어박스(15B) 내의 유성 기어(14)는 후진 기어로 시프트될 때 4:1 미만의 기어비를 갖도록 배치된다. 또한, 본 발명은 이러한 기어박스(2)가 구비된 차량(1)에 관한 것이다.

Description

차량용 기어박스
본 발명은 첨부된 청구항에 따른 차량용 기어박스 및 이러한 기어박스를 포함하는 차량에 관한 것이다.
차량 및 특히, 트럭과 같은 대형 차량의 경우, 기어박스는 메인 기어박스 및 종종 메인 기어박스에 연결된 레인지 기어박스를 포함한다. 레인지 기어박스는 기어박스의 기어 수를 두 배로 증가시킨다. 레인지 기어박스는 일반적으로 낮은 기어 및 높은 기어를 갖는 유성 기어를 포함하여, 기어박스가 낮은 레인지 기어 위치 및 높은 레인지 기어 위치로 분할될 수 있다. 낮은 레인지 기어 위치에서, 유성 기어를 통해 다운 시프트가 수행되고, 높은 레인지 기어 위치에서, 유성 기어의 기어비는 1:1이 된다.
레인지 기어박스는 일반적으로 메인 기어박스와 차량의 구동 휠에 결합된 프로펠러 샤프트 사이에 제공된다. 레인지 기어박스는 기어박스 하우징에 수용되고, 메인 기어박스에 결합된 입력 샤프트, 출력 샤프트를 포함하며, 입력 샤프트와 출력 샤프트 사이에 유성 기어가 배치된다. 유성 기어는 일반적으로 서로에 대해 회전 가능하게 배치된 3개의 구성 요소, 즉, 선기어 휠, 유성 기어 휠을 갖는 유성 캐리어 및 링기어 휠을 포함한다. 선기어 휠과 링기어 휠의 톱니의 수를 알고 있으면, 작동 중에 3개의 구성 요소의 상대 속도가 결정될 수 있다. 레인지 기어박스에서, 선기어 휠은 입력 샤프트에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 복수의 유성 기어 휠은 상기 선기어 휠과 결합되며, 유성 기어 휠은 출력 샤프트에 고정식으로 연결된 유성 캐리어 상에 회전 가능하게 장착되고, 축방향으로 변위 가능한 링기어 휠은 유성 기어 휠을 둘러싸며 결합된다.
공지된 레인지 기어박스에서, 낮은 레인지 기어 위치 및 높은 레인지 기어 위치는, 링기어 휠이 기어박스 하우징에 대해 회전식으로 잠금된 낮은 레인지 기어 위치 및 링기어 휠이 기어박스 하우징에 대해 회전될 수 있으며 링기어 휠, 유성 기어 휠 및 선기어 휠이 공통 개체로 회전하는 높은 레인지 기어 위치 사이에서 축방향으로 링기어 휠을 변위시킴으로써 얻어진다. 공지된 유성 기어는 링기어 휠의 각각의 측면에 배치된 2개의 결합 링 및 링기어 휠의 각각의 측면에 배치된 2개의 동기화 링을 포함한다. 동기화 링은 동기 시프트를 제공한다.
국제공개공보 WO0155620호는 레인지 기어박스 내의 유성 기어의 동기화 장치를 개시한다. 유성 기어는 선기어 휠, 유성 캐리어 및 링기어 휠을 포함한다. 선기어 휠은 입력 샤프트와 회전 가능하게 연결되며, 복수의 유성 기어 휠은 선기어 휠과 결합되고, 유성 기어 휠은 출력 샤프트에 연결되는 유성 캐리어 상에 회전 가능하게 장착된다. 축방향으로 변위 가능한 링 기어 휠은 유성 기어 휠을 둘러싸며 결합된다. 낮은 기어 및 높은 기어는 링기어 휠이 낮은 레인지 기어와 높은 레인지 기어 사이에서 축방향으로 변위됨으로써 얻어진다.
그러나, 동기화 장치를 스플라인이 있는 결합 슬리브로 대체한 기어박스가 있다. 트랜스미션을 결합될 2개의 구성 요소 사이의 동기 속도로 제어함으로써, 2개의 구성 요소를 따라 결합 슬리브의 축방향 변위가 가능하게 되어서, 이들을 연결시킨다. 구성 요소가 분리되어야 할 때, 트랜스미션이 제어되어서, 구성 요소 사이에 토크 균형이 이루어지고, 결합 슬리브가 토크를 전달하지 않는다. 그런 다음, 구성 요소를 따라 결합 슬리브를 이동시켜 이들이 서로 해제될 수 있다.
미국 특허공보 US6196944호는 선기어 휠, 유성 기어 휠을 갖는 유성 캐리어 및 링기어 휠을 포함하는 유성 기어를 도시한다. 선기어 휠은 낮은 레인지 기어 위치에서 결합 슬리브에 의해 입력 샤프트에 연결되고, 높은 레인지 기어 위치에서 입력 샤프트로부터 해제될 수 있다. 높은 레인지 기어 위치에서, 입력 샤프트는 동일한 결합 슬리브를 통해 유성 캐리어에 연결된다. 링기어 휠은 기어박스 하우징에 단단히 연결된다. 공지된 유성 기어는 2개의 기어 위치만을 갖는 보조 기어박스에 배치된다.
차량의 트랜스미션의 후진 기어는 종종 메인 기어박스에 배치되고, 메인 기어박스는 차량이 역방향으로 구동될 때 결합되는 기어를 포함한다. 후진 기어를 위한 기어 휠은 메인 기어박스의 신장 및 차량 중량의 바람직하지 않은 증가를 초래한다.
국제공개공보 WO2015/183153A1호는 레인지 기어박스 내의 유성 기어에 작용하며 축방향으로 이동 가능한 제1, 제2 및 제3 결합 슬리브가 제공된 레인지 기어박스를 포함하는 차량용 기어박스를 도시한다. 결합 슬리브의 축방향 위치에 따라 기어박스의 후진 기어가 달성될 수 있다.
레인지 기어박스는 적당한 범위 내의 직경과 중량을 가져야 한다. 레인지 기어박스 내의 유성 기어 직경이 너무 크면, 차량의 기하학적 설계 한계로 인해 기어박스가 차량에 맞지 않는다. 또한, 레인지 기어박스 내의 유성 기어의 증가된 직경은 중량을 증가시켜, 차량의 전체 중량이 증가한다. 이는 차량의 연료 소비를 증가시킬 수 있다.
레인지 기어박스 내의 유성 기어가 제한된 직경으로 설계될 때, 레인지 기어박스의 기어비는 일정량으로 제한된다. 이는 엔진과 기어박스 사이의 클러치가 완전히 결합될 때 차량이 역방향으로 충분히 낮은 속도로 구동되지 않을 수 있기 때문에, 역방향으로의 차량 주행성에 영향을 줄 수 있다.
기어박스는 상당량의 토크를 전달해야하므로, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 기어비가 증가되지 않을 수 있다. 선기어 휠의 직경이 매우 작으면 필요한 상당한 양의 토크를 견딜 수 없다. 또한, 작은 선기어 휠을 사용하면 유성 기어 휠의 직경이 커지므로 유성 기어 휠의 직경이 서로 물리적으로 접촉할 수 있다.
레인지 기어박스에 후진 기어가 제공된 기어박스를 추가로 개발할 필요가 있다. 시프트 시에 낮은 에너지가 필요하도록 기어박스의 모든 구성 요소가 효과적으로 활용되는 기어박스를 개발할 필요가 있다. 또한, 가능한 토크 전달과 관련하여 작은 치수를 나타내는 기어박스를 개발할 필요가 있다. 또한, 제조 및 수리 비용을 절감하기 위해 기어박스의 전체 구성 요소의 수를 최소화하는 기어박스를 개발할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 레인지 기어박스에 후진 기어가 제공된 기어박스를 더욱 개발하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조 및 수리 비용을 절감하기 위해 기어박스의 전체 구성 요소의 수를 최소화하는 기어박스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 모든 트랜스미션 구성 요소를 효과적으로 활용하는 기어박스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가능한 토크 전달과 관련하여 작은 치수를 갖는 기어박스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시프트를 위해 낮은 에너지를 요구하는 기어박스를 제공하는 것이다.
이들 목적은 첨부된 청구항들에 따른 전술한 기어박스로 달성된다.
본 발명의 양태에 따르면, 차량용 기어박스가 제공된다. 기어박스는 스플릿 기어박스, 메인 기어박스 및 레인지 기어박스를 포함하며, 레인지 기어박스는 낮은 레인지 기어, 높은 레인지 기어 및 후진 기어로 시프트될 수 있고; 레인지 기어박스는 후진 기어로 시프트될 수 있는 유성 기어를 포함한다. 스플릿 기어박스와 메인 기어박스는 4:1을 넘는 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치되고, 레인지 기어박스 내의 유성 기어는 후진 기어로 시프트될 때 4:1 미만의 기어비를 갖도록 배치되는 점에서, 스플릿 기어박스 및 메인 기어박스는 5보다 큰 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치된다.
레인지 기어박스의 유성 기어가 후진 기어로 시프트될 때, 차량은 역방향으로 구동될 수 있다. 이러한 레인지 기어박스의 기어비와 함께 스플릿 기어박스와 메인 기어박스의 이러한 결합된 비율 스프레드 및 결합된 기어비에 의해, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 엔진과 기어박스 사이의 클러치가 완전하게 결합되더라도, 역방향으로의 차량 주행성이 허용될 수 있다. 기어박스의 전체 치수는 감소될 수 있다. 유성 기어의 선기어 휠에는 필요한 상당한 양의 토크를 견디는 직경이 제공될 수 있다. 따라서, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다. 비율 스프레드의 정의는 스플릿 기어박스와 메인 기어박스의 최대 공통 기어비를 스플릿 기어박스와 메인 기어박스의 최소 공통 기어비로 나눈 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 유성 기어는 링기어 휠, 선기어 휠 및 적어도 하나의 유성 기어 휠이 회전 가능하게 장착되는 유성 캐리어를 포함하며, 링기어 휠과 선기어 휠은 적어도 하나의 유성 기어 휠과 결합하고; 축방향으로 이동 가능한 제1 결합 슬리브는 유성 기어를 둘러싸는 기어박스 하우징과 유성 캐리어를 결합하도록 배치되며; 및 축방향으로 이동 가능한 제2 결합 슬리브는 기어박스의 후진 기어를 달성하기 위해 링기어 휠을 출력 샤프트와 결합하도록 배치된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스플릿 기어박스와 메인 기어박스는 5.5 - 6.3 범위의 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치된다. 스플릿 기어박스와 메인 기어박스의 이러한 결합된 비율 스프레드에 의해, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량 주행성이 허용될 수 있다. 기어박스의 전체 치수는 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스플릿 기어박스와 메인 기어박스는 5.7 - 6.1 범위의 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치된다. 스플릿 기어박스와 메인 기어박스의 이러한 결합된 비율 스프레드에 의해, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량 주행성이 개선된다. 기어박스의 전체 치수는 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스플릿 기어박스와 메인 기어박스는 4.1:1 - 4.9:1 범위의 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치된다. 스플릿 기어박스와 메인 기어박스의 이러한 결합된 최대 기어비에 의해, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량 주행성이 허용될 수 있다. 기어박스의 전체 치수는 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스플릿 기어박스와 메인 기어박스는 4.3:1 - 4.7:1 범위의 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치된다. 스플릿 기어박스와 메인 기어박스의 이러한 결합된 최대 기어비에 의해, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량 주행성이 개선된다. 기어박스의 전체 치수는 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스플릿 기어박스는 인입(incoming) 기어 및 스플릿 기어를 포함하며; 스플릿 기어의 기어비는 인입 기어의 기어비보다 크다. 스플릿 기어의 기어비가 인입 기어의 기어비보다 크면, 기어박스의 전체 기어비가 증가될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 인입 기어의 기어비는 0.9:1 - 1.1:1의 범위 내에 있다. 인입 기어의 기어비가 0.9:1 - 1.1:1의 범위에 있을 때, 기어박스의 전체 기어비는 증가될 수 있고, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량 주행성이 허용될 수 있다. 기어박스의 전체 치수는 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 인입 기어의 기어비는 0.95:1 - 1.05:1의 범위 내에 있다. 인입 기어의 기어비가 0.95:1 - 1.05:1의 범위에 있을 때, 기어박스의 전체 기어비는 증가될 수 있고, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량 주행성이 개선된다. 기어박스의 전체 치수는 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스플릿 기어박스 및 메인 기어박스는 유성 기어가 후진 기어로 시프트될 때 레인지 기어박스의 유성 기어보다 큰 결합된 기어비를 갖도록 함께 배치된다.
스플릿 기어박스와 메인 기어박스의 기어비가 함께 레인지 기어박스의 유성기어의 기어비보다 큰 결합된 최대 기어비를 가지고, 유성 기어가 후진 기어로 시프트될 때, 엔진과 기어박스 사이의 클러치가 완전하게 결합되더라도 역방향으로의 차량 주행성이 허용될 수 있다. 레인지 기어박스의 기어비와 관련하여 스플릿 기어박스 및 메인 기어박스의 이러한 결합된 또는 공통 기어비에 의해, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 이와 같은 결합된 기어비에 의해, 레인지 기어박스는 제한된 직경을 가질 수 있으며, 여전히 역방향으로의 차량 주행성이 악영향을 받지 않는다. 레인지 기어박스의 제한된 직경은 기어박스의 전체 구성 요소 수를 최소로 하므로, 제조 및 수리 비용이 절감된다. 유성 기어의 선기어 휠에는 필요한 상당한 양의 토크를 견디는 직경이 제공될 수 있다. 따라서, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 유성 기어는 후진 기어로 시프트될 때 3.1:1 - 3.9:1 범위의 기어비를 갖도록 배치된다. 레인지 기어박스의 이러한 기어비에 의해, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량 주행성이 허용될 수 있다. 기어박스의 전체 치수는 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 유성 기어는 후진 기어로 시프트될 때 3.3:1 - 3.6:1 범위의 기어비를 갖도록 배치된다. 레인지 기어박스의 이러한 기어비에 의해, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량 주행성이 개선된다. 기어박스의 전체 치수는 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스의 유성 기어의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 기어박스는 낮은 레인지 기어 위치의 적어도 최고 기어에서 그리고 높은 레인지 기어 위치의 적어도 최저 기어에서 중첩 기어비를 갖도록 배치된다. 중첩 기어비는 기어박스의 총 기어비를 증가시킨다. 이러한 기어박스는 기어박스의 전체 구성 요소 수를 최소화하고 모든 트랜스미션 구성 요소를 효과적으로 활용한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 기어박스는 낮은 레인지 기어 위치의 2개의 최고 기어에서 그리고 높은 레인지 기어 위치의 2개의 최저 기어에서 중첩 기어비를 갖도록 배치된다. 낮은 레인지 기어 위치의 2개의 최고 기어에서 그리고 높은 레인지 기어 위치의 2개의 최저 기어에서 중첩 기어비는 기어박스의 전체 기어비를 증가시킨다. 이러한 방식으로, 차량은 상기 차량을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 역방향으로의 차량 주행성은 매우 좋을 것이다.
기어박스가 스플릿 기어박스, 메인 기어박스 및 레인지 기어박스로 배치되고, 유성 기어가 후진 기어로 시프트될 때, 스플릿 기어박스와 메인 기어박스의 기어 휠들은 중첩 기어비가 달성되도록 설계될 수 있다. 낮은 레인지 기어 위치의 2개의 최고 기어에서 그리고 높은 레인지 기어 위치의 2개의 최저 기어에서 중첩 기어비는 기어박스의 전체 기어비 스프레드를 증가시킨다. 이러한 기어박스는 기어박스의 전체 구성 요소 수를 최소화하고 모든 트랜스미션 구성 요소를 효과적으로 활용한다.
또한, 전술한 목적은 첨부된 청구항들에 따른 전술한 기어박스를 포함하는 차량에 의해 달성된다.
도 1은 본 발명에 따른 기어박스를 구비한 차량의 측면을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 메인 기어박스 및 스플릿 기어박스의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 3은 낮은 레인지 기어 위치에서 본 발명에 따른 기어박스의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 4는 높은 레인지 기어 위치에서 본 발명에 따른 기어박스의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5는 역방향 위치에서 본 발명에 따른 기어박스의 단면을 개략적으로 도시한다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 예로서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기어박스(2)를 포함하며 파워트레인(3)이 제공된 차량(1)의 측면을 개략적으로 도시한다. 파워트레인(3)은 또한 내연 기관(4), 프로펠러 샤프트(10) 및 구동 휠(8)을 포함한다. 구동 휠(8)은 프로펠러 샤프트(10)를 통해 기어박스(2)에 결합된다. 기어박스(2)는 기어 기회의 수를 두배로 하는 것을 목표로 하는 레인지 기어박스(15B)를 포함한다. 기어박스(2)는 기어박스 하우징(12)에 의해 둘러싸여 있다.
도 2는 본 발명에 따른 기어박스(2)의 개략적인 단면도이다. 기어박스(2)는 메인 기어박스(15A), 스플릿 기어박스(15C) 및 레인지 기어박스(15B)를 포함한다. 레인지 기어박스(15B)는 낮은 레인지 기어, 높은 레인지 기어 및 후진 기어로 시프트될 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 보다 상세히 설명한다. 레인지 기어박스(15B)가 후진 기어로 시프트될 때, 차량(1)은 역방향으로 구동될 수 있다. 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 5보다 큰 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치될 수 있다. 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 4:1을 초과하는 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치될 수 있고, 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)는 후진 기어로 시프트될 때 4:1 미만의 기어비를 갖도록 배치될 수 있다. 레인지 기어박스(15B)의 기어비와 관련하여 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)의 이러한 결합된 비율 스프레드 및 결합된 기어비에 의해, 엔진(4)과 기어박스(2)의 클러치(11)가 완전하게 결합되더라도 차량(1)은 상기 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 전술한 기어비를 갖는 기어에서 그리고 클러치(11)가 완전히 결합된 상태에서 역방향으로 구동되는 차량(1)의 속도는 3km/h 미만이 될 것이다. 유성 기어(14)가 후진 기어로 시프트될 때, 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)의 함께 결합된 기어비는 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)(도 3)의 기어비보다 클 수 있다. 비율 스프레드의 정의는 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)의 최대 공통 또는 결합된 기어비를 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)의 최소 공통 또는 결합된 기어비로 나눈 것이다.
기어박스(2)에 전술한 기어비를 배치하기 위해, 낮은 레인지 기어 위치의 2개의 최고 기어 및 높은 레인지 기어 위치의 2개의 최저 기어가 중첩될 수 있다. 따라서, 낮은 레인지 기어 위치의 2개의 최고 기어는 높은 레인지 기어 위치의 2개의 최저 기어와 실질적으로 동일한 기어비를 가져야 한다. 그러나, 낮은 레인지 기어 위치의 적어도 최고 기어 및 높은 레인지 기어 위치의 적어도 최저 기어는 중첩되어야 한다. 따라서, 낮은 레인지 기어 위치의 적어도 최고 기어는 높은 레인지 기어 위치의 적어도 최저 기어와 실질적으로 동일한 기어비를 가져야 한다. 이러한 중첩 기어비는 기어박스(2)의 비율 스프레드를 증가시킨다. 이는 기어박스(2)의 전체 구성 요소 수를 최소화하고 모든 트랜스미션 구성 요소를 효과적으로 활용한다.
스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 5.5 - 6.3의 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치될 수 있다. 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)의 이러한 결합된 비율 스프레드에 의해, 차량(1)은 상기 차량(1)의 운전자가 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량(1) 주행성이 허용될 수 있다. 기어박스(2)의 전체 치수는 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
대안적으로, 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 5.7 - 6.1의 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치될 수 있다. 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)의 이러한 결합된 비율 스프레드에 의해, 차량(1)은 상기 차량(1)의 운전자가 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량(1) 주행성이 개선된다. 기어박스(2)의 전체 치수는 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 대안에 따르면, 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 4.1:1 - 4.9:1 범위의 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치된다. 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)의 이러한 결합된 최대 기어비에 의해, 차량(1)은 상기 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량(1) 주행성이 허용될 수 있다. 기어박스(2)의 전체 치수는 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 대안에 따르면, 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 4.3:1 - 4.7:1 범위의 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치된다. 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)의 이러한 결합된 최대 기어비에 의해, 차량(1)은 상기 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량(1) 주행성이 개선된다. 기어박스(2)의 전체 치수는 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
스플릿 기어박스(15C)는 인입 기어(17) 및 스플릿 기어(19)를 포함한다. 스플릿 기어(19)의 기어비가 인입 기어(17)의 기어비보다 클 수 있어서, 기어박스(2)의 전체 기어비가 증가될 수 있다. 예를 들어, 인입 기어(17)의 기어비는 0.9:1 - 1.1:1의 범위 내에 있을 수 있고, 따라서, 스플릿 기어(19)의 기어비는 0.9:1 - 1.1:1보다 클 수 있다. 인입 기어(17)의 기어비가 0.9:1 - 1.1:1의 범위에 있을 때, 기어박스(2)의 전체 기어비는 증가될 수 있고, 차량(1)은 상기 차량(1)의 운전자가 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량(1) 주행성이 허용될 수 있다. 기어박스(2)의 전체 치수는 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
다른 예에 따르면, 인입 기어(17)의 기어비는 0.95:1 - 1.05:1의 범위 내에 있을 수 있고, 따라서, 스플릿 기어(19)의 기어비는 0.95:1 - 1.05:1보다 클 수 있다. 인입 기어(17)의 기어비가 0.95:1 - 1.05:1의 범위에 있을 때, 기어박스(2)의 전체 기어비는 증가될 수 있고, 차량(1)은 상기 차량(1)의 운전자가 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량(1) 주행성이 개선된다. 기어박스(2)의 전체 치수는 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
또한, 인입 기어(17)의 기어비는 실질적으로 1:1일 수 있고, 따라서, 스플릿 기어(19)의 기어비는 1:1보다 클 수 있다. 인입 기어(17)의 기어비가 실질적으로 1:1일 때, 기어박스(2)의 전체 기어비는 증가될 수 있고, 차량(1)은 상기 차량(1)의 운전자가 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량(1) 주행성은 매우 좋을 것이다. 기어박스(2)의 전체 치수는 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 대안에 따르면, 유성 기어(14)는 후진 기어로 시프트될 때 3.1:1 - 3.9:1 범위의 기어비를 갖도록 배치된다. 레인지 기어박스(15B)의 이러한 기어비에 의해, 차량(1)은 상기 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량(1) 주행성이 허용될 수 있다. 기어박스(2)의 전체 치수는 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
본 발명의 다른 대안에 따르면, 유성 기어(14)는 후진 기어로 시프트될 때 3.3:1 - 3.6:1 범위의 기어비를 갖도록 배치된다. 레인지 기어박스(15B)의 이러한 기어비에 의해, 차량(1)은 상기 차량(1)을 제어하기에 충분히 낮은 속도로 역방향으로 구동될 수 있다. 따라서, 역방향으로의 차량(1) 주행성이 개선된다. 기어박스(2)의 전체 치수는 더욱 감소될 수 있다. 또한, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 레인기 기어박스의 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
도 2에 따르면, 메인 기어박스(15A)만이 4개의 상이한 기어비로 설정될 수 있다. 레인지 기어박스(15B)는 메인 기어박스(15A)의 하류에 배치된다. 레인지 기어박스(15B)는 기어박스 하우징(12)에 의해 둘러싸이고, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된다. 스플릿 기어박스(15C)는 연소 엔진(4)에서 구동 휠(8)로의 토크 방향에서 메인 기어박스(15A)의 상류에 위치된다. 스플릿 기어박스(15C)는 기어박스(2)의 더 많은 기어비를 제공하기 위해 메인 기어박스(15A)의 각각의 기어를 상이한 기어비를 갖는 2개의 기어 단계로 제공한다.
해제 가능한 클러치(11) 대신에, 제1 및 제2 전기 기계(도시되지 않음)를 갖는 장치는 파워트레인(3) 내에 배치되고 기어박스(2)의 상류에 위치하는 유성 기어(도시되지 않음)를 회전 및 제동시키도록 배치될 수 있다. 이러한 장치에서, 제1 전기 기계는 유성 기어(14)의 선기어 휠(도시되지 않음)에 배치될 수 있고, 제2 전기 기계는 유성 기어의 제1 링기어 휠(도시되지 않음)에 배치되어야 한다. 제1 및 제2 전기 기계는 동력원일 수 있거나 또는 동력원의 일부를 형성할 수 있다.
메인 기어박스(15A)와 관련하여, 레이 샤프트(202)는 레이 샤프트(202)에 회전 가능하게 고정되는 기어 휠(203A, 204A, 205A)을 포함한다. 예를 들어, 기어 휠(203A)은 제2 기어를 나타내고, 기어 휠(204A)은 제1 기어를 나타내며, 기어 휠(205A)은 제3 기어를 나타낸다. 메인 샤프트(206)는 상기 메인 샤프트(206)에 대해 자유롭게 회전하지만 기어를 결합시키기 위해 메인 샤프트(206)와 함께 회전하도록 선택적으로 로킹될 수 있는 대응하는 기어 휠(203B, 204B, 205B)을 포함한다. 예를 들어, 제2 메인 기어박스 기어는 메인 샤프트(206)와 회전하도록 배치된 제1 메인 슬리브(207)를 기어 휠(203B)이 결합되는 위치, 즉, 도면의 좌측으로 이동시킴으로써, 기어 휠(203B)이 메인 샤프트(206)를 회전시키고, 또한, 기어 휠(203A)을 통해 레이 샤프트(202)를 메인 샤프트(206)에 결합시킨다. 레이 샤프트(202)와 메인 샤프트(206) 상의 각각의 기어 휠 쌍은 기어비를 나타낸다.
제1 메인 기어박스 기어는 기어 휠(203B)로부터 제1 메인 슬리브(207)를 해제시키고, 대신에 제2 메인 슬리브(208)를 기어 휠(204B)이 결합되는 도면의 우측 위치로 이동시킴으로써 결합될 수 있고, 따라서, 기어 휠(204B)이 메인 샤프트(206)를 회전시킨다. 이에 대응하여, 제3 메인 기어박스 기어는 제2 메인 슬리브(208)를 기어 휠(205B)이 결합되는 도면의 좌측 위치로 이동시킴으로써 결합될 수 있고, 따라서, 메인 기어박스(15A)를 제3 기어로 설정한다. 제1 내지 제3 기어 각각은 기어박스(2)에 의해 전체적으로 제공된 다수의 기어의 전체 수에 대해 사용된다. 예를 들어, 메인 기어박스(15A)의 제1 기어는 기어박스(2)의 제1 및 제2 기어, 낮은 스플릿 및 높은 스플릿, 낮은 레인지에 대해 사용되고, 또한, 제7 및 제8 기어, 낮은 스플릿 및 높은 스플릿, 높은 레인지에 대해 사용된다. 또한, 스플릿 기어박스(15C) 및 메인 기어박스(15A)의 다양한 기어들은 레인지 기어박스(15B)가 후진 기어로 시프트될 때 사용될 수 있다.
또한, 메인 기어박스(15A)에는 크롤러 기어 휠 쌍(211A, 211B)을 포함하는 크롤러 기어(211)가 제공된다. 크롤러 기어 휠(211A)은 레이 샤프트 상에 배치되고, 크롤러 기어 휠(211B)은 메인 샤프트(206)에 대해 자유롭게 회전할 수 있지만, 크롤러 기어(211)를 결합시키기 위해 메인 샤프트(206)와 회전하도록 선택적으로 로킹될 수 있다.
또한, 스플릿 기어박스(15C)와 관련하여, 인입 기어(17)는 상기와 유사하게 레이 샤프트(202)에 회전 가능하게 고정되는 인입 기어 휠(209A) 및 입력 샤프트(201)에 대해 자유롭게 회전하지만 스플릿 슬리브(210)를 통해 입력 샤프트(201)와 회전하도록 선택적으로 로킹되는 대응 인입 기어 휠(209B)을 포함하며, 스플릿 슬리브(210)에는 스플릿 동기화 유닛이 제공될 수 있다. 스플릿 슬리브(210)는 또한 기어박스 입력 샤프트(201)를 기어 휠(205B)에 직접 연결하는데 사용될 수 있다. 기어 휠 쌍(209A-B)을 포함하는 인입 기어(17)는 스플릿 슬리브(210)와 함께 메인 기어박스(15A)의 각각의 기어에 대해 2개의 상이한 스플릿 기어비를 제공할 수 있다.
예를 들어, 제1 기어가 결합될 때, 스플릿 슬리브(210)는 스플릿 기어 휠(205B)을 결합시키도록 배치된다. 이는 입력 샤프트(201)가 스플릿 기어 휠(205B)에 직접 연결되고, 스플릿 기어 휠(205A)을 통해 입력 샤프트(201)와 레이 샤프트(202) 사이에 제1 기어비를 설정하는 결과를 초래한다. 그러나, 기어 휠(205B)은 메인 샤프트(206)에 연결되지 않지만, 레이 샤프트(202)는 제2 메인 슬리브(208)를 이용하여 기어 휠 쌍(204A-B)을 통해 메인 샤프트(206)에 연결된다.
제2 기어가 결합될 때, 즉, 제1 메인 기어박스 기어의 높은 스플릿일 때, 차량(1)은 대신에 결합된 기어 휠 쌍(209A-B)에 의해 입력 샤프트(201)와 레이 샤프트(202) 사이의 제2 기어비로 구동된다. 기어 휠(204B)은 전술한 바에 따라 제2 메인 슬리브(208)에 의해 여전히 결합되어 각각의 기어의 레인지를 확장시킨다.
이러한 스플릿은 메인 기어박스(15A)의 각각의 기어에 대해 수행될 수 있다. 그러나, 결합 유닛(210)이 기어 휠(205B)을 결합시키고, 또한 제2 메인 슬리브(208)가 기어 휠(205B)을 결합시킬 때, 스플릿 기어박스(15C) 및 메인 기어박스(15A)를 통해 1:1의 기어비가 얻어진다.
본 발명에 따르면, 후진 기어가 레인지 기어박스(15B)에 결합될 때, 크롤러 기어(211)가 결합된다. 제1 후진 기어는 스플릿 슬리브(210)가 스플릿 기어 휠(205B)을 결합시키도록 배치될 때 결합된다. 이는 입력 샤프트(201)가 스플릿 기어 휠(205B)에 직접 연결되고, 스플릿 기어 휠(205A)을 통해 입력 샤프트(201)와 레이 샤프트(202) 사이에 기어비를 설정하는 결과를 초래한다.
또한, 크롤러 기어(211)는 기어박스(2)가 정방향으로 시프트되고, 레인지 기어박스(15B)가 높은 레인지 위치가 아닌 낮은 레인지 위치로 시프트될 때 결합된다. 메인 기어박스(15A)의 제1 기어를 나타내는 기어 휠 쌍(204A-B)과 같이, 차량(1)을 정방향으로 구동할 때 사용되는 다른 기어와 비교하여, 후진 기어는 덜 사용되며, 또한 정방향에서 크롤러 기어(211)는 덜 사용된다. 또한, 크롤러 기어(211)를 통해 전달된 토크는 크롤러 기어(211)의 높은 기어비로 인해 기어 휠 쌍(204A-B)과 같은 기어박스(2) 내의 다른 기어를 통해 전달되는 토크보다 작다. 이러한 이유로 크롤러 기어 휠 쌍(211A, 211B)의 마모는 제한될 것이다.
도 2에 따르면, 크롤러 기어(211)는 메인 기어박스(15A)에 배치된다. 그러나, 크롤러 기어(211)을 스플릿 기어박스(15C)에 배치할 수도 있어서, 크롤러 기어 휠(211A)이 입력 샤프트(201) 상에 배치되고, 크롤러 기어 휠(211B)이 레이 샤프트(202) 상에 배치된다.
도 3은 본 발명에 따른 기어박스(2)의 개략적인 단면도이다. 기어박스(2)는 메인 기어박스(15A), 스플릿 기어박스(15C) 및 레인지 기어박스(15B)를 포함한다. 레인지 기어박스(15B)는 낮은 기어 및 높은 기어를 갖는 유성 기어(14)를 포함하여, 기어박스(2)의 전환 능력이 낮은 레인지 기어 위치 및 높은 레인지 기어 위치로 분할될 수 있다. 낮은 레인지 기어 위치에 대응하는 제1 기어 위치에서, 유성 기어(14)의 다운시프트가 발생한다. 높은 레인지 위치에서, 유성 기어(14)의 기어비는 1:1이다. 도 3에서, 유성 기어(14)는 낮은 레인지 기어 위치에 대응하는 제1 기어 위치로 시프트된다.
레인지 기어박스(15B)는 기어박스 하우징(12) 내에 수용되고, 메인 기어박스(15A)의 메인 샤프트(26)일 수 있는 레인지 기어박스 입력 샤프트(16)를 포함한다. 유성 기어(14)는 서로에 대해 회전 가능하게 배치되는 3개의 구성 요소, 즉, 선기어 휠(18), 유성 캐리어(20) 및 링기어 휠(22)을 포함한다. 복수의 유성 기어 휠(24)은 유성 캐리어(20) 상의 베어링에 의해 회전 가능하게 배치된다. 선기어 휠(18)과 링기어 휠(22)의 톱니(32)의 수를 알고 있으면, 3개의 구성 요소의 상대 기어비가 결정될 수 있다. 선기어 휠(18)은 입력 샤프트(16)에 회전 가능하게 연결되고, 유성 기어 휠(24)은 선기어 휠(18)과 결합된다. 링기어 휠(22)은 유성 기어 휠(24)을 둘러싸며 결합된다.
축방향으로 변위 가능한 제1 결합 슬리브(42)는 제1 기어 위치에서 트랜스미션 케이스(12)를 링기어 휠(22)과 연결하고, 제2 기어 위치에서 링기어 휠(22)로부터 트랜스미션 케이스(12)를 해제하도록 배치된다. 축방향으로 이동 가능한 제1 결합 슬리브(42)는 제1 기어 위치에서 유성 캐리어(20)로부터 입력 샤프트(16)를 해제하도록 배치된다.
축방향으로 변위 가능한 제2 결합 슬리브(43)는 제3 기어 위치에서 링기어 휠(22)을 기어박스(2)의 출력 샤프트(28)와 결합하도록 배치된다. 출력 샤프트(28)는 차량(1)의 프로펠러 샤프트(10)에 결합된다. 후진 기어에 대응하는 제3 기어 위치에서, 축방향으로 변위 가능한 제1 결합 슬리브(42)는 유성 캐리어(20)로부터 입력 샤프트(16)를 해제하도록 배치되고, 대신에 유성 캐리어(20)를 기어박스 하우징(12)과 상호 연결하도록 배치된다. 제1 및 제2 기어 위치에서, 축방향으로 변위 가능한 제2 결합 슬리브(43)는 유성 캐리어(20)를 출력 샤프트(28)와 상호 연결하도록 배치된다.
축방향으로 변위 가능한 제1 결합 슬리브(42)는 링기어 휠(22) 상에 배치된 대응하는 제1 스플라인(50)과 상호 작용하도록 배치된 제1 스플라인(50)이 제공된 내부 표면 상에 그리고 트랜스미션 하우징(12)에 고정식으로 연결된 돌출부(52)의 주변부 상에 있다. 축방향으로 변위 가능한 제1 결합 슬리브(42) 상의 제1 스플라인(50)은 또한 입력 샤프트(16) 상에 배치된 대응하는 제1 스플라인(50)과 협력하도록 배치된다. 입력 샤프트(16) 상에 배치된 대응하는 제1 스플라인(50)은 선기어 휠(18)을 위한 샤프트(38) 상에 장착된 제1 스프로킷(46)의 주변부에 형성된다. 축방향으로 변위 가능한 제1 결합 슬리브(42) 상의 제1 스플라인(50)은 또한 유성 캐리어(20) 상에 배치된 대응하는 제1 스플라인(50)과 협력하도록 배치된다. 유성 캐리어(20) 상에 배치된 대응하는 제1 스플라인(50)은 유성 캐리어(20) 상에 장착된 제2 스프로킷(44)의 주변부에 형성된다.
축방향으로 변위 가능한 제2 결합 슬리브(43)는 링기어 휠(22), 유성 캐리어(20) 및 출력 샤프트(28) 상에 배치된 대응하는 제2 스플라인(51)과 상호 작용하도록 배치된 제2 스플라인(51)이 제공된 내부 표면 상에 있다. 유성 캐리어(20) 상에 배치된 대응하는 제2 스플라인(51)은 유성 캐리어(20) 상에 장착된 제3 스프로킷(49)의 주변부에 형성된다. 출력 샤프트(28) 상에 제공된 대응하는 제2 스플라인(51)은 출력 샤프트(28) 상에 장착된 제4 스프로킷(53)의 주변부에 형성된다.
기어박스(2) 내의 낮은 기어는 링 기어 휠(22)이 기어박스 하우징(12)에 연결되도록 제1 결합 슬리브(42)를 변위시킴으로써 얻어진다. 축방향으로 변위 가능한 제1 및 제2 결합 슬리브(42, 43)에는 각각의 결합 슬리브(42, 43)의 외주 홈(62)에 배치된 제1 및 제2 시프트 포크(60, 61)가 제공된다. 제1 시프트 포크(60)는 제1 동력 수단(66)에 의해 영향을 받고, 제2 시프트 포크(61)는 제2 동력 수단(67)에 의해 영향을 받는다. 제1 및 제2 동력 수단(66, 67)은 공압 또는 유압 실린더일 수 있다. 시프트 포크(60, 61) 및 동력 수단(66, 67)은 도 3에 개략적으로 도시되어 있다.
바람직하게는, 결합 슬리브(42, 43) 각각은 낮은 중량을 가지며, 이는 기어를 시프트할 때 각각의 결합 슬리브(42, 43)를 이동시키기 위해 낮은 에너지 및 힘이 필요하다는 것을 의미한다. 이는 기어박스(2) 내의 다양한 기어 위치 사이에서 신속한 기어 시프트를 허용한다.
도 4는 입력 샤프트(16)를 유성 캐리어(20)에 연결하기 위해 도 4의 우측으로 제1 결합 슬리브(42)가 시프트되는 제2 기어 위치 또는 높은 레인지 기어 위치에서 레인지 기어박스(15B)의 개략적인 단면도이다. 상기 위치에서, 제1 결합 슬리브(42)는 기어박스 하우징(12)의 링기어 휠(22)을 해제시킨다. 높은 레인지 기어 위치에서 입력 샤프트(16)로부터 출력 샤프트(28)로의 토크는 입력 샤프트(16) 및 유성 캐리어(20)를 경유하여 그리고 제2 결합 슬리브(43)를 통해 출력 샤프트(28)로 전달되어서, 유성 기어(14)를 통해 기어비는 1:1이 된다. 대안적으로, 축방향으로 이동 가능한 제2 결합 슬리브(43)는 제2 기어 위치에서 링기어 휠(22)을 출력 샤프트(28)와 결합하도록 배치될 수 있다.
도 5에서, 레인지 기어박스(15B)는 후진 기어인 제3 기어 위치로 시프트되어 있다. 축방향으로 변위 가능한 제2 결합 슬리브(43)는 제3 기어 위치에서 링기어 휠(22)을 출력 샤프트(28)와 결합하도록 배치된다. 따라서, 제2 결합 슬리브(43)는 제2 시프트 포크(61)에 의해 시프트되어서, 링기어 휠(22)이 출력 샤프트(28)에 연결된다. 제1 결합 슬리브(42)는 유성 캐리어(20)를 기어박스 하우징(12)과 결합시키도록 제1 시프트 포크(60)에 의해 시프트된다. 유성 캐리어(20)에는 제1 결합 슬리브(42)를 이용하여 유성 캐리어(20)를 기어박스 하우징(12)과 연결하도록 배치된 제2 스프로킷(44)이 제공된다. 차량(1)의 정지 작동 상태에 대응하는 입력 및 출력 샤프트(16, 28)가 정지 상태에 있을 때, 레인지 기어박스(15B)가 차량(1)의 트랜스미션(3)에 포함될 때, 각각의 클러치 슬리브(42, 43)의 변위가 수행된다. 입력 샤프트(16)의 정지 위치를 제공하기 위해, 차량(1)의 클러치(11)는 해제 모드로 전환된다. 레인지 기어박스(15B)가 제3 기어 위치에서 작동될 때, 토크는 입력 샤프트(16)로부터 선기어 휠(18)로 전달되고, 또한 링기어 휠(22)로 토크를 전달하는 유성 기어 휠(24)로 전달되며, 또한 제2 결합 슬리브(43)를 통해 출력 샤프트(28)에 전달된다. 유성 캐리어(20)는 제1 결합 슬리브(42)가 유성 캐리어(20)를 기어박스 하우징(12)과 연결시킴에 따라 정지된다.
전술한 기어비에 의해, 레인지 기어박스(15B)는 제한된 직경을 가질 수 있으며, 여전히 역방향으로의 차량(1) 주행성이 악영향을 받지 않는다. 레인지 기어박스(15B)의 제한된 직경은 기어박스(2)의 전체 구성 요소 수를 최소로 하므로, 제조 및 수리 비용이 절감된다. 유성 기어(14)의 선기어 휠(18)에는 필요한 상당한 양의 토크를 견디는 직경이 제공될 수 있다. 따라서, 선기어 휠(18)의 직경을 최소화함으로써 레인지 기어박스(15B)의 유성 기어(14)의 기어비를 증가시킬 필요가 없다.
전자 제어 유닛(70)은 파워트레인(3)에 결합되어 상기 기어 시프트를 달성한다. 파워트레인(3) 내의 도시되지 않은 복수의 속도 센서가 제어 유닛(70)에 연결될 수 있다. 또한, 제어 유닛(70)에는 컴퓨터(72)가 연결될 수 있다. 제어 유닛(70)은 이러한 목적을 위해 적절한 소프트웨어를 구비한 컴퓨터일 수 있다. 제어 유닛(70) 및/또는 컴퓨터(72)는 본 발명의 기어박스(2)를 제어하는 루틴을 포함할 수 있는 컴퓨터 프로그램(P)을 포함한다. 상기 프로그램(P)은 실행 가능한 형태 또는 압축된 형태로 메모리(M) 및/또는 판독/기록 메모리에 저장될 수 있다. 바람직하게는, 상기 프로그램이 제어 유닛(70) 또는 제어 유닛(70)에 연결된 다른 컴퓨터(72)에서 실행될 때 상기 기어 시프트를 수행하기 위해 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다. 상기 코드는 상기 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 비-휘발성 형태로 저장될 수 있다.
전술한 구성요소 및 특징은 본 발명의 범위 내에서 특정된 상이한 실시예들 사이에서 조합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 차량용 기어박스로, 상기 기어박스는,
    스플릿 기어박스(15C),
    메인 기어박스(15A) 및
    레인지 기어박스(15B)를 포함하며, 레인지 기어박스(15B)는 낮은 레인지 기어, 높은 레인지 기어 및 후진 기어로 시프트될 수 있고; 레인지 기어박스(15B)는 후진 기어로 시프트될 수 있는 유성 기어(14)를 포함하는, 기어박스에 있어서,
    스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 5보다 큰 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치되고,
    스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 4:1을 초과하는 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치되며,
    레인지 기어박스(15B) 내의 유성 기어(14)는 후진 기어로 시프트될 때 4:1 미만의 기어비를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유성 기어(14)는 링기어 휠(22), 선기어 휠(18) 및 적어도 하나의 유성 기어 휠(24)이 회전 가능하게 장착되는 유성 캐리어(20)를 포함하며, 링기어 휠(22)과 선기어 휠(18)은 적어도 하나의 유성 기어 휠(24)과 결합하고; 축방향으로 이동 가능한 제1 결합 슬리브(42)는 유성 기어(14)를 둘러싸는 기어박스 하우징(12)과 유성 캐리어(20)를 결합하도록 배치되며; 및 축방향으로 이동 가능한 제2 결합 슬리브(43)는 기어박스(2)의 후진 기어를 달성하기 위해 링기어 휠(22)을 출력 샤프트(28)와 결합하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 5.5 - 6.3 범위 내의 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 5.7 - 6.1 범위 내의 결합된 비율 스프레드를 갖도록 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 4.1:1 - 4.9:1 범위 내의 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 4.3:1 - 4.7:1 범위 내의 결합된 최대 기어비를 갖도록 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스플릿 기어박스(15C)는 인입 기어(17) 및 스플릿 기어(19)를 포함하며; 스플릿 기어(19)의 기어비는 인입 기어(17)의 기어비보다 큰 것을 특징으로 하는 기어박스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인입 기어(17)의 기어비는 0.9:1 - 1.1:1의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 인입 기어(17)의 기어비는 0.95:1 - 1.05:1의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스플릿 기어박스(15C)와 메인 기어박스(15A)는 유성 기어(14)가 후진 기어로 시프트될 때 레인지 기어박스(15B) 내의 유성 기어(14)보다 큰 결합된 기어비를 갖도록 함께 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유성 기어(14)는 후진 기어로 시프트될 때 3.1:1 - 3.9:1 범위 내의 기어비를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유성 기어(14)는 후진 기어로 시프트될 때 3.3:1 - 3.6:1 범위 내의 기어비를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기어박스(2)는 낮은 레인지 기어 위치의 적어도 최고 기어에서 그리고 높은 레인지 기어 위치의 적어도 최저 기어에서 중첩 기어비를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 기어박스(2)는 낮은 레인지 기어 위치의 2개의 최고 기어에서 그리고 높은 레인지 기어 위치의 2개의 최저 기어에서 중첩 기어비를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기어박스.
  15. 차량으로,
    차량(1)에는 제1항 또는 제2항에 따른 기어박스(2)가 제공되는 것을 특징으로 하는 차량.
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