KR20090096701A

KR20090096701A - 다단 변속기

Info

Publication number: KR20090096701A
Application number: KR1020097012618A
Authority: KR
Inventors: 랄프 보쓰; 게르하르트 굼폴츠베르거; 한스-페터 프로이덴라이히
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-09-14
Also published as: EP2092215B1; WO2008074646A1; EP2092215A1; ATE514015T1; US8062164B2; DE102006059912A1; US20100048343A1

Abstract

본 발명은, 6개 또는 7개의 전진 기어단과 3개의 후진 기어단을 구비한 다단 변속기로서, 3개의 유성 기어 세트(P1, P2, P3)와, 6개의 회전 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6)뿐 아니라 적어도 6개의 기어 시프팅 부재(03, 04, 13, 14, 15, 35, 36, 46)를 포함하며, 상기 샤프트(1)는 상기 입력부(An) 및 제2 유성 기어 세트(P2)의 선 기어와 상시 연결되고, 샤프트(2)는 출력부(Ab) 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 링 기어와 상시 연결되고, 샤프트(3)는 제2 유성 기어 세트(P2)의 링 기어와 상시 연결되고, 샤프트(4)는 제3 유성 기어 세트(P3)의 유성 캐리어와 상시 연결되며, 샤프트(5)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 링 기어, 제2 유성 기어 세트(P2)의 유성 캐리어 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 선 기어와 상시 연결되고, 샤프트(6)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 유성 캐리어와 상시 연결되며, 제1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어는 변속기의 하우징(G)과 회전 불가능하게 연결되고, 상기 샤프트들(3, 4)은 각각 브레이크(03, 04)를 통해 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있고, 상기 클러치(14)는 샤프트(1)와 샤프트(4)를 분리 가능하게 연결하며, 클러치(36)는 샤프트(3)와 샤프트(6)를 분리 가능하게 연결하고, 클러치(46)는 샤프트(4)와 샤프트(6)를 분리 가능하게 연결하며, 상기 샤프트(3)와 샤프트(5), 샤프트(1)와 샤프트(3) 또는 샤프트(1)와 샤프트(5)를 분리 가능하게 연결할 수 있는 추가의 클러치(35, 13, 15)가 제공된다.

전진 기어, 후진 기어, 유성 기어 세트, 회전 샤프트, 기어 시프팅 부재

Description

다단 변속기 {MULTI-STAGE GEARBOX}

본 발명은 특허 청구항 제1항의 전제부에 따라 유성 기어 구조로 형성되는 다단 변속기, 특히 자동차용 자동 변속기에 관한 것이다.

특히 자동차용 자동 변속기는, 선행 기술에 따르면, 예컨대 클러치 및 브레이크와 같은 마찰 부재 또는 기어 시프팅 부재에 의해 시프팅되고, 통상적으로는 예컨대 유체 역학식 토크 컨버터 또는 유체 클러치(fluid clutch)와 같이 슬립 작용의 영향을 받으면서 선택적으로 로크업 클러치(lockup clutch)를 구비하는 스타팅 부재와 연결되는 유성 기어 세트들을 포함한다.

위와 같은 변속기는 EP 0 434 525 A1으로부터 개시되었다. 이 변속기는 본질적으로 상호 간에 평행하게 배치되는 입력축 및 출력축과, 출력축에 대해 동심으로 배치되는 이중 유성 기어 세트와, 3개의 클러치 및 2개의 브레이크로 구성된 형태의 5개의 기어 시프팅 부재를 포함하며, 여기서 기어 시프팅 부재들이 선택적으로 각각 쌍을 이루어 맞물리면서 입력축과 출력축 사이에서 다양한 변속비가 결정된다. 이 경우, 변속기는 전방 장착 기어 세트(front-mounted gear set)와 2개의 동력 경로를 포함함으로써 5개의 기어 시프팅 부재가 쌍을 이루어 선택적으로 체결되어 6개의 전진 기어단이 획득된다.

이와 관련하여 제1 동력 경로에서는, 전방 장착 기어 세트로부터 이중 유성 기어 세트의 2개의 부재로 토크를 전달하기 위해 2개의 클러치가 필요하다. 그 2개의 클러치는 힘 흐름 방향으로 본질적으로 전방 장착 기어 세트의 후방에서 이중 유성 기어 세트의 방향으로 배치된다. 제2 동력 경로에서는 이중 유성 기어 세트의 추가 부재와 그 제2 동력 경로를 분리 가능하게 연결하는 추가 클러치가 제공된다. 이때 클러치들은, 내판 캐리어가 출력부를 형성하는 방식으로 배치된다.

또한, 미국 공보 US 6,139,463으로부터는 특히 자동차용으로서 유성 기어 구조로 형성되는 콤팩트한 다단 변속기가 공지되었다. 이 다단 변속기는 2개의 유성 기어 세트 및 전방 장착 기어 세트뿐 아니라, 3개의 클러치 및 2개의 브레이크를 포함한다. 이런 공지된 다단 변속기의 경우, 제1 동력 경로에서, 전방 장착 기어 세트로부터 두 유성 기어 세트로 토크를 전달하기 위해 2개의 클러치(C-1 및 C-3)가 제공된다. 여기서 클러치(C-3)의 외판 캐리어 또는 실린더측, 또는 피스톤 및 압력 보상측은 제1 브레이크(B-1)와 연결된다. 또한, 제3 클러치(C-3)의 내판 캐리어는 제1 클러치(C-1)의 실린더측 또는 피스톤측 및 압력 보상측과 연결되며, 이때 제1 클러치(C-1)의 내판 캐리어는 출력측에 배치되고, 제3 유성 기어 세트의 선 기어와 연결된다.

또한, 본 출원인의 DE 199 49 507 A1으로부터는, 출력측에서 2가지 회전 속도를 생성하는 시프팅 불가능한 2개의 전방 장착 기어 세트가 입력축에 제공되는 다단 변속기가 공지되었다. 2가지 회전 속도는, 입력축의 회전 속도에 추가로, 선택에 따라, 하나의 기어단으로부터 각각 곧바로 후속하는 더 높거나, 또는 더 낮은 기어단으로의 시프팅을 위해 즉시 작동되는 2개의 기어 시프팅 부재 중 각각 하나의 기어 시프팅 부재만이 체결되거나 연동해제되어야 하는 방식으로 사용된 기어 시프팅 부재들이 선택적으로 체결됨으로써, 출력축에 작용하는 시프팅 가능한 이중 유성 기어 세트에 전달될 수 있다.

DE 199 12 480 A1으로부터는, 6개의 전진 기어 단과 하나의 후진 기어 단의 시프팅을 위해 3개의 싱글 캐리어 유성 기어 세트, 3개의 브레이크 및 2개의 클러치와 입력축 및 출력축을 포함하는 자동차 자동 변속기가 공지되었다. 상기 자동차 자동 변속기는, 입력축이 제2 유성 기어 세트의 선 기어와 직접 연결되도록, 그리고 입력축은 제1 클러치를 통해 제1 유성 기어 세트의 선 기어와 연결될 수 있고, 그리고/또는 제2 클러치를 통해 제1 유성 기어 세트의 유성 캐리어와 연결될 수 있도록 구성된다. 이에 추가로 또는 대안적으로, 제1 유성 기어 세트의 선 기어가 제1 브레이크를 통해 변속기의 하우징과 연결될 수 있고, 그리고/또는 제1 유성 기어 세트의 유성 캐리어가 제2 브레이크를 통해 하우징과 연결될 수 있고, 그리고/또는 제3 유성 기어 세트의 선 기어가 제3 브레이크를 통해 하우징과 연결될 수 있다.

또한, DE 102 13 820 A1으로부터는 제1 변속비의 제1 입력 경로(T1)와; 이 입력 경로(T1)보다 더 높은 변속비를 갖는 입력 경로(T2)와; 4개의 부재, 즉 속도 다이어그램의 부재 순서로 제1 부재, 제2 부재, 제3 부재 및 제4 부재를 갖는 유성 기어 세트와; 입력 경로(T2)의 회전을 제1 부재(S3)에 전달하는 클러치(C-2)와; 입력 경로(T2)의 회전을 제4 부재(S2)에 전달하는 클러치(C-1)와; 입력 경로(T1)의 회전을 제1 부재에 전달하는 클러치(C-4)와; 입력 경로(T1)의 회전을 제2 부재(C3)에 전달하는 클러치(C-3)와; 제4 부재를 체결하는 브레이크(B-1)와; 제2 부재를 체결하는 브레이크(B-2)와; 제3 부재(R3)와 결합되는 출력 부재를 포함하는 다단 자동 변속기가 공지되었다.

본 출원인의 DE 101 15 983 A1의 범주에서는, 전방 장착 기어 세트와 연결되는 입력축과, 후방 장착 기어세트와 연결되는 출력축과, 선택적 시프팅을 통해 다중 변속(multiple shifting) 없이 적어도 7개의 전진 기어단이 시프팅될 수 있도록 하는 최대 7개의 기어 시프팅 부재를 포함하는 다단 변속기가 개시된다. 전방 장착 기어 세트는 전방 장착 유성 기어 세트로 형성되거나, 제1 전방 장착 유성 기어 세트와 결합되며 시프팅 불가능한 최대 2개의 전방 장착 유성 기어 세트로 형성되며, 후방 장착 기어 세트는 2개의 시프팅 가능한 후방 장착 유성 기어 세트를 포함하는 이중 캐리어 4축 변속기로서 형성되고, 4개의 자유 샤프트를 포함한다. 이런 이중 캐리어 4축 변속기의 제1 자유 샤프트는 제1 기어 시프팅 부재와 연결되고, 제2 자유 샤프트는 제2 및 제3 기어 시프팅 부재와 연결되고, 제3 자유 샤프트는 제4 및 제5 기어 시프팅 부재와 연결되고, 제4 자유 샤프트는 출력축과 연결된다. 총 6개의 기어 시프팅 부재를 포함하는 다단 변속기의 경우, 본 발명에 따라, 후방 장착 기어 세트의 제3 자유 샤프트 또는 제1 자유 샤프트를 추가로 제6 기어 시프팅 부재와 연결하는 구성이 제안된다. 총 7개의 기어 시프팅 부재를 포함하는 다단 변속기에서는, 본 발명에 따라, 제3 자유 샤프트를 추가로 제6 기어 시프팅 부재(D')와 연결하고, 제1 자유 샤프트는 추가로 제7 기어 시프팅 부재와 연결하는 구성이 제안된다.

또한, 본 출원인의 DE 101 15 987의 범주에서는 적어도 7개의 기어단을 포함하는 다단 변속기가 개시된다. 이 변속기는 입력축 및 출력축에 추가로, 이중 캐리어 4축 변속기의 형태로 시프팅 불가능한 전방 장착 기어 세트 및 시프팅 가능한 후방 장착 기어 세트로 구성된다. 전방 장착 기어 세트는, 입력축의 입력 회전 속도에 추가로, 선택에 따라 후방 장착 기어 세트에 전달될 수 있는 제2 회전 속도를 공급하는 제1 유성 기어 세트로 구성된다. 후방 장착 기어 세트는 2개의 시프팅 가능한 유성 기어 세트로 구성되고, 이 유성 기어 세트들은 6개의 기어 시프팅 부재를 사용하여 적어도 7개의 기어단을 시프팅할 수 있으며, 이때 2개의 동력 경로가 형성된다. 이때 변속 과정이 이루어질 때마다 바람직하게는 항상 다중 변속이 방지된다. 또는 9단의 다단 변속기가 DE 29 36 969로부터 공지되었다. 이 다단 변속기는 8개의 기어 시프팅 부재와 4개의 기어 세트를 포함한다.

일반적으로 유성 기어 구조로 형성된 자동으로 시프팅 가능한 차량 자동 변속기는 선행 기술에서 이미 수회 개시되었고, 지속적으로 개발 및 개선되고 있는 추세이다. 따라서 이런 변속기의 경우 설계 비용은 낮고, 특히 기어 시프팅 부재의 수는 적어야 하며, 변속이 순차적으로 이루어질 때에는 이중 변속이 방지되어야 하며, 그럼으로써 변속 시에 정해진 기어 그룹에서 단 하나의 기어 시프팅 부재만 시프팅되도록 해야 한다.

지금까지의 유성 기어 변속기는 대개 단 하나의 후진 기어단을 포함하지만, 추가의 후진 기어단들을 포함하는 유성 기어 변속기도 공지되었다. 추가의 후진 기어단들은 유성 기어 변속기 내에 제공되는 기어 시프팅 부재들을 이용하여 시프팅될 수 있거나, 또는 추가의 리버스 기어 세트에 의해 실현된다. 따라서, 공지된 유성 기어 변속기의 경우 후진 기어단의 수 및 변속비가 불충분하거나, 또는 후진 기어단들을 실현하기 위해서 설계 비용이 요구된다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은, 충분한 변속비를 갖는 적어도 3개의 후진 기어단 및 적어도 6개의 전진 기어단을 포함하고, 설계 비용 및 설계 크기 또는 중량이 최적화되며, 그 외에도 드래그 손실 및 톱니 맞물림 손실이 개선된, 도입부에 언급한 유형의 다단 변속기를 제공하는 것이다. 또 다른 목적은, 본 발명에 따른 다단 변속기와 관련하여 기어 시프팅 부재들 및 유성 기어 세트들에 토크가 극미하게 작용하도록 할 뿐 아니라, 샤프트들, 기어 시프팅 부재들 및 유성 기어 세트들의 회전 속도도 가능한 한 낮게 유지되도록 하는 것이다. 특히, 전진 기어단의 충분한 견인력 및 속도뿐 아니라, 후진 기어단의 충분한 견인력 및 속도를 가능하게 하기 위해, 본 발명에 따른 변속기는 상용차 및 가공 기계에 장착하기에 적합해야 한다.

상기 목적은 본 발명에 따라 특허 청구항 제1항의 특징부에 의해 달성된다. 추가의 장점들 및 바람직한 구현예들은 종속항들로부터 지시된다.

그에 따라 하우징 내에 배치되는 입력부 및 출력부를 포함하고 유성 기어 구조로 형성되는 본 발명의 다단 변속기가 제공된다. 또한, 이하에서 제1, 제2 및 제3 유성 기어 세트로서 지칭되는 적어도 3개의 유성 기어 세트와, 이하에서 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 샤프트로서 지칭되는 적어도 6개의 회전 샤프트뿐 아니라, 브레이크 및 클러치를 포함하는 적어도 6개의 기어 시프팅 부재가 제공된다. 이와 관련하여 6개의 기어 시프팅 부재가 선택적으로 체결됨으로써 입력부와 출력부 사이에서 여러 변속비가 생성되며, 그럼으로써 바람직하게는 6개 또는 7개의 전진 기어단과 3개의 후진 기어단을 실현할 수 있다.

본 발명에 따른 다단 변속기에서, 제1 샤프트는 입력부 및 제2 유성 기어 세트의 선 기어와 상시 연결되며, 제2 샤프트는 출력부 및 제3 유성 기어 세트의링 기어와 상시 연결되며, 제3 샤프트는 제2 유성 기어 세트의 링 기어와 상시 연결되고, 제4 샤프트는 제3 유성 기어 세트의 유성 캐리어와 상시 연결된다. 또한, 제5 샤프트는 제1 유성 기어 세트의 링 기어, 제2 유성 기어 세트의 유성 캐리어 및 제3 유성 기어 세트의 선 기어와 상시 연결되며, 제6 샤프트는 제1 유성 기어 세트의 유성 캐리어와 상시 연결된다. 본 발명에 따르면, 제1 유성 기어 세트의 선 기어는 추가의 샤프트를 통해 변속기의 하우징과 회전 불가능하게 연결된다.

이와 관련하여 제3 및 제4 샤프트는 브레이크를 통해 변속기의 하우징에 각각 연결될 수 있다. 또한, 하나의 클러치는 제1 샤프트와 제4 샤프트를 분리 가능하게 연결하고, 추가 클러치는 제3 샤프트와 제6 샤프트를 분리 가능하게 연결하며, 또 다른 추가 클러치는 제4 샤프트와 제6 샤프트를 분리 가능하게 연결하며, 예컨대 제3 샤프트를 제5 샤프트와 분리 가능하게 연결하는 또 다른 클러치의 작동에 의해 제2 유성 기어 세트가 연동된다.

다단 변속기에 대한 본 발명에 따른 구현예를 통해 특히 상용차 및 가공 기계에 적합한 변속비들이 제공된다. 그 외에도 본 발명에 따른 다단 변속기를 이용함으로써, 적은 수의 기어 시프팅 부재, 바람직하게는 2개의 브레이크 및 4개의 클러치를 통해 설계 비용도 대폭 절감할 수 있다. 바람직하게는 본 발명에 따른 다단 변속기를 이용하면, 유체 역학식 컨버터, 유체 역학식 클러치, 외부 스타팅 클러치 또는 기타 적합한 외부 스타팅 부재들을 이용하여 스타팅을 실행할 수 있다. 또한, 변속기 내에 통합된 스타팅 부재를 이용한 스타팅 프로세스의 구현도 고려해 볼 수 있다. 바람직하게는 제1 전진 기어단 및 제1 후진 기어단에서 작동되는 기어 시프팅 부재가 적합하다.

또한, 본 발명에 따른 다단 변속기의 경우, 드래그 손실 및 톱니 맞물림 손실과 관련하여 주요 주행 기어단들에서 우수한 효율이 제공된다.

또한, 다단 변속기의 기어 시프팅 부재들 및 유성 기어 세트들에서의 토크가 매우 작기 때문에 다단 변속기에서의 마모가 바람직하게 감소한다. 또한, 토크가 작으므로 그에 상응하게 작은 치수 설계가 가능해지며, 그럼으로써 필요한 장착 공간이 감소하고 그에 상응하는 비용도 절감된다. 그 외에 샤프트들, 기어 시프팅 부재들 및 유성 기어 세트들에서의 회전 속도도 낮게 유지된다.

그 외에도 본 발명에 따른 변속기는, 힘 흐름 방향뿐 아니라, 공간적인 관점에서도 다양한 파워 트레인 구성에 대한 적응이 가능한 방식으로 설계된다.

본 발명은 하기에서 도면들에 따라 실시예로서 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 다단 변속기의 한 바람직한 실시예의 개략도이다.

도 2는 도 1에 따른 본원의 다단 변속기에 대한 실시예에 따른 변속 패턴의 일례를 나타낸 도표이다.

도 3은 도 1에 따른 본원의 다단 변속기에 대한 실시예에 따른 변속 패턴의 또 다른 예를 나타낸 도표이다.

도 1은 하우징(G) 내에 배치되는 입력축(An) 및 출력축(Ab)을 포함하는 본 발명에 따른 다단 변속기를 도시하고 있다. 본원의 다단 변속기에는, 바람직하게는 마이너스 유성 기어 세트들로서 형성되고 축방향으로 P1, P2, P3의 순서로 배치되는 3개의 유성 기어 세트(P1, P2, P3)가 제공된다.

도 1로부터 알 수 있듯이, 6개의 기어 시프팅 부재만이, 다시 말해 2개의 브레이크(03, 04)와 4개의 클러치(14, 35, 36, 46)만이 제공된다. 이런 기어 시프팅 부재들을 이용하여 바람직하게는 6개 또는 7개의 전진 기어단 및 3개의 후진 기어단의 선택적 시프팅을 실현할 수 있다. 본 발명에 따른 다단 변속기는 총 6개의 회전 샤프트, 다시 말해 샤프트들(1, 2, 3, 4, 5, 6)을 포함한다.

본 발명에 따라, 도 1의 다단 변속기에서는, 샤프트(1)는 입력부(An) 및 제2 유성 기어 세트(P2)의 선 기어와 상시 연결되고, 샤프트(2)는 출력부(Ab) 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 링 기어와 상시 연결되고, 샤프트(3)는 제2 유성 기어 세트(P2)의 링 기어와 상시 연결되고, 샤프트(4)는 제3 유성 기어 세트(P3)의 유성 캐리어와 상시 연결된다. 또한, 샤프트(5)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 링 기어, 제2 유성 기어 세트(P2)의 유성 캐리어 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 선 기어와 상시 연결되고, 샤프트(6)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 유성 캐리어와 상시 연결된 다. 도 1에 도시된 것처럼, 제1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어는 샤프트(0)를 통해 변속기의 하우징(G)과 회전 불가능하게 연결된다.

도 1로부터 알 수 있듯이, 샤프트(3)는 브레이크(03)를 통해 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있고, 샤프트(4)는 브레이크(04)를 통해 마찬가지로 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 클러치(35)는 샤프트(3)와 샤프트(5)를 분리 가능하게 연결하고, 클러치(14)는 샤프트(1)와 샤프트(4)를 분리 가능하게 연결하며, 클러치(36)는 샤프트(3)와 샤프트(6)를 분리 가능하게 연결하고, 클러치(46)는 샤프트(4)와 샤프트(6)를 분리 가능하게 연결한다.

도시된 실시예에서 클러치(46)의 (상기 클러치가 다판 클러치로서 구현된 경우) 외판 캐리어는 반경 방향에서 볼 때 클러치들(36, 03, 35) 상부에서 안내될 수 있다.

기어 시프팅 부재들의 공간 배치는 임의로 할 수 있고 치수와 외부 형상에 의해서만 제한되므로, 부재들의 실제 배치는 각각의 구조적인 요건에 따라 도시한 배치와 명백히 다를 수 있다.

도 2에는 도 1에 따른 본원의 다단 변속기의 변속 패턴의 일례가 도표로 도시되어 있으며, 여기서는 6개의 전진 기어단과 3개의 후진 기어단이 구현될 수 있다. 각각의 기어단에 대해 2개의 기어 시프팅 부재가 연결된다. 변속 패턴의 도표에는 개별 기어단들의 각각의 변속비(i)와 그로부터 결정되는 점진적 변속비(phi)의 예가 제시되어 있다. 또한, 상기 변속 패턴으로부터 변속 과정이 순차적으로 이루어질 때, 2개의 인접한 기어단들이 1개의 기어 시프팅 부재를 공동으로 이용하기 때문에, 이중 변속 내지 다중 변속이 회피되는 것을 알 수 있다. 도시한 변속 패턴에서 제5 기어단이 직결 기어단으로서 형성된다.

본 발명에 따라 변속기 선도가 동일할 때에도, 각각의 변속 논리 회로에 따라, 다양한 기어 변속이 제공될 수 있으며, 그럼으로써 애플리케이션 고유의 변형 또는 차량 고유의 변형이 가능하게 된다.

전진 1단 기어는 브레이크(03)와 클러치(46)의 체결에 의해 형성되고, 2단 기어는 클러치(36)와 클러치(46)의 체결에 의해 형성되며, 3단 기어는 클러치(35)와 클러치(46)의 체결에 의해 형성된다. 또한, 4단 기어는 클러치(14)와 클러치(46)의 체결에 의해 형성되고, 5단 기어는 클러치(35)와 클러치(14)의 체결에 의해 형성되고, 6단 기어는 클러치(14)와 클러치(36)의 체결에 의해 형성된다. 변속 패턴으로부터 알 수 있듯이, 후진 1단 기어는 브레이크(03)와 블레이크(04)의 체결에 의해 형성되고, 후진 2단 기어는 브레이크(04)와 클러치(36)의 체결에 의해 형성되며, 후진 3단 기어는 브레이크(04)와 클러치(35)의 체결에 의해 형성된다.

본 발명에 따라, 1개의 추가 전진 기어단, 즉 전진 7단 기어가 구현될 수 있는데, 이는 도 3에 따른 변속 패턴을 토대로 설명되는 것처럼, 브레이크(03)와 클러치(14)의 체결에 의해 달성된다.

본 발명의 또 다른 한 실시예에서는, 샤프트들(3과 5)을 분리 가능하게 서로 연결하는 클러치(35)가 샤프트들(1과 3)을 분리 가능하게 서로 연결하는 클러치(13)로 대체된다. 그 대안으로, 상기 클러치(35)를 샤프트들(1과 5)을 분리 가능하게 서로 연결하는 클러치(15)로 대체할 수 있다. 상기 클러치들(35, 13, 15) 에 의해서는 동일한 효과, 즉 제2 유성 기어 세트(P2)의 연동이 달성된다. 본 실시예에 상응하는 변속 패턴은 클러치(35)가 클러치(13) 또는 클러치(15)로 대체되는 점에서 도 2 및 도 3에 따른 변속 패턴과 차이가 있다.

본 발명에 따라 다단 변속기의 각각의 적합한 위치에, 예컨대 샤프트와 변속기 하우징의 사이에, 또는 경우에 따라 2개의 샤프트를 연결하기 위해 추가의 원웨이 클러치를 제공할 수 있다.

구동측 또는 출력측에는 본 발명에 따라 액슬 차동 기어(axle differential) 및/또는 중앙 차동 기어(central differential)를 배치할 수 있다.

바람직한 개선 실시예에 따라, 입력축은 필요에 따라 클러치 부재에 의해 구동 엔진으로부터 분리할 수 있고, 클러치 부재로서는 유체 역학식 컨버터, 유압 클러치, 건식 스타팅 클러치, 습식 스타팅 클러치, 자분 클러치 또는 원심 클러치를 이용할 수 있다. 또한, 상기와 같은 스타팅 부재는 힘 흐름 방향으로 변속기 후방에 배치할 수 있으며, 이런 경우 입력축은 엔진의 크랭크축과 상시 연결된다.

그 외에도 본 발명에 따른 다단 변속기는 엔진과 변속기 사이에 비틀림 진동 댐퍼를 배치하는 것을 가능하게 한다.

본 발명의 미도시한 추가 실시예에 따라, 각각의 샤프트 상에, 바람직하게는 입력축 또는 출력축 상에, 유압식 또는 전기식 리타더(retarder) 등과 같은 비마모식 브레이크를 배치할 수 있으며, 이는 특히 상용 자동차에서 이용할 때 매우 바람직하다. 또한, 추가 유닛을 구동하기 위해, 각각의 샤프트 상에, 바람직하게는 입력축 또는 출력축 상에 보조 구동 시스템(auxiliary drive)을 제공할 수 있다.

사용된 기어 시프팅 부재들은 파워 시프트 클러치 또는 브레이크로서 형성될 수 있다. 특히 예컨대 다판 클러치, 벨트 브레이크 및/또는 콘 클러치(cone clutch)와 같이 마찰 결합식 클러치들 또는 브레이크들을 이용할 수 있다. 또한, 기어 시프팅 부재들로서 예컨대 동기화 장치 또는 도그 클러치(dog clutch)와 같은 형상 결합식 브레이크들 및/또는 클러치들도 이용할 수 있다. 본 발명에 따라, 기어 시프팅 부재들은 유압식, 공압식 또는 전동기식으로 작동될 수 있다.

본원에서 제안하는 다단 변속기의 추가 장점은, 모든 샤프트 상에 발전기로서 그리고/또는 추가 구동기로서 전기 기기를 장착할 수 있다는 점에 있다.

자명한 사실로서, 비록 도면 또는 명세서에 명백히 기술되어 있지 않다고 하더라도, 각각의 구조적인 구성, 특히 유성 기어 세트들 및 기어 시프팅 부재들 각자 및 상호 간의 공간적인 배치도, 청구 범위들에 제시된 것과 같은 변속기의 기능에 영향을 미치지 않는 한 기술적 의의를 가지며, 본원 청구항들의 보호 범위에 속한다.

<도면 부호 리스트>

0: 샤프트

1: 샤프트

2: 샤프트

3: 샤프트

4: 샤프트

5: 샤프트

6: 샤프트

03: 브레이크

04: 브레이크

13: 클러치

14: 클러치

15: 클러치

35: 클러치

36: 클러치

46: 클러치

P1: 유성 기어 세트

P2: 유성 기어 세트

P3: 유성 기어 세트

An: 입력부

Ab: 출력부

i: 변속비

phi: 점진적 변속비(progressive ratio of speed)

G: 하우징

Claims

유성 기어 구조로 형성되는 다단 변속기, 특히 자동차용 자동 변속기이며, 하우징(G) 내에 배치되는 입력부(An) 및 출력부(Ab)와, 3개의 유성 기어 세트(P1, P2, P3)와, 적어도 6개의 회전 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6)뿐 아니라, 선택적 맞물림에 의해 상기 입력부(An)와 상기 출력부(Ab) 사이에서 다양한 변속비를 야기함으로써 적어도 6개의 전진 기어단 및 3개의 후진 기어단을 실현할 수 있도록 하는 브레이크들(03, 04) 및 클러치들(13, 14, 15, 35, 36, 46)을 구비한 적어도 6개의 기어 시프팅 부재(03, 04, 13, 14, 15, 35, 36, 46)를 포함하며, 상기 샤프트(1)는 상기 입력부(An) 및 제2 유성 기어 세트(P2)의 선 기어와 상시 연결되고, 샤프트(2)는 출력부(Ab) 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 링 기어와 상시 연결되고, 샤프트(3)는 제2 유성 기어 세트(P2)의 링 기어와 상시 연결되고, 샤프트(4)는 제3 유성 기어 세트(P3)의 유성 캐리어와 상시 연결되며, 샤프트(5)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 링 기어, 제2 유성 기어 세트(P2)의 유성 캐리어 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 선 기어와 상시 연결되고, 샤프트(6)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 유성 캐리어와 상시 연결되며, 제1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어는 변속기의 하우징(G)과 회전 불가능하게 연결되고, 상기 샤프트들(3, 4)은 각각 브레이크(03, 04)를 통해 변속기의 하우징(G)에 결합될 수 있고, 상기 클러치(14)는 샤프트(1)와 샤프트(4)를 분리 가능하게 연결하며, 클러치(36)는 샤프트(3)와 샤프트(6)를 분리 가능하게 연결하고, 클러치(46)는 샤프트(4)와 샤프트(6)를 분리 가능하게 연결하며, 상기 샤프트(3)와 샤프트(5), 샤프트(1)와 샤프트(3) 또는 샤프트(1)와 샤프트(5)를 분리 가능하게 연결할 수 있는 추가의 클러치(35, 13, 15)가 제공되는, 자동차용 다단 변속기.
제1항에 있어서, 상기 유성 기어 세트들(P1, P2, P3)은 축방향으로 P1, P2, P3의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유성 기어 세트들(P1, P2, P3)은 마이너스 유성 기어 세트로서 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치(46)는 다판 클러치로서 형성되고, 그 외판 캐리어는 반경 방향에서 볼 때 상기 기어 시프팅 부재들(36, 03, 05) 상부에서 안내되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 6개의 전진 기어단이 실현될 수 있으며, 1단 기어는 브레이크(03)와 클러치(46)의 체결에 의해 형성되고, 2단 기어는 클러치(36)와 클러치(46)의 체결에 의해 형성되고, 3단 기어는 클러치(35 또는 13 또는 15)와 클러치(46)의 체결에 의해 형성되고, 4단 기어는 클러치(14)와 클러치(46)의 체결에 의해 형성되고, 5단 기어는 클러치(35 또는 13 또는 15)와 클러치(14)의 체결에 의해 형성되며, 6단 기어는 클러치(14)와 클러치(36)의 체결에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제5항에 있어서, 브레이크(03)와 클러치(14)의 체결에 의해 형성되는 전진 7단 기어가 구현될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 3개의 후진 기어단이 실현될 수 있고, 후진 1단 기어는 브레이크(03)와 브레이크(04)의 체결에 의해 형성되고, 후진 2단 기어는 브레이크(04)와 클러치(36)의 체결에 의해 형성되며, 후진 3단 기어는 브레이크(04)와 클러치(35 또는 13 또는 15)의 체결에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6) 상에는 하우징(G)으로 향하거나, 또는 또 다른 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6)로 향하는 원웨이 클러치가 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 입력부 및 출력부가 하우징의 동일한 측에 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 액슬 차동 기어 및/또는 중앙 차동 기어가 입력측 또는 출력측에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력부(An)는 클러치 부재에 의해 구동 엔진과 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제11항에 있어서, 클러치 부재로서는 유체 역학식 컨버터, 유압 클러치, 건식 스타팅 클러치, 습식 스타팅 클러치, 자분 클러치 또는 원심 클러치가 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 힘 흐름 방향에서 변속기 후방에는 특히 제11항 또는 제12항에 따른 외부 스타팅 부재가 배치될 수 있고, 상기 입력부(An)는 엔진의 크랭크 축과 고정적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 스타팅은 변속기의 기어 시프팅 부재(03)에 의해 이루어지고, 상기 입력부(An)는 엔진의 크랭크축과 상시 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 엔진과 변속기 사이에는 비틀림 진동 댐퍼가 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6) 상에는 비마모식 브레이크가 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 추가 유닛의 구동을 위해, 각각의 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6) 상에 보조 구동 시스템(auxiliary drive)이 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어 시프팅 부재들은 파워 시프트 클러치들 또는 브레이크들로서 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제18항에 있어서, 다판 클러치들, 벨트 브레이크들 및/또는 콘 클러치들이 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 기어 시프팅 부재들로서 형상 결합식 브레이크들 및/또는 클러치들이 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 샤프트(1, 2, 3, 4, 5, 6) 상에 발전기로서 그리고/또는 추가 구동 기기로서 전기 기기가 장착될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 다단 변속기.