KR20100038385A

KR20100038385A - 유성 차동 기어 및 상기 유형의 기어를 제어하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20100038385A
Application number: KR1020107001279A
Authority: KR
Inventors: 토르스텐 비어만; 노르베르트 멧텐
Original assignee: 섀플러 카게
Priority date: 2007-07-21
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2010-04-14
Also published as: WO2009013065A2; EP2220398B1; EP2220398A2; WO2009013065A3

Abstract

본 발명은 외치(3)를 갖는 구동 스퍼 기어(2)와, 서로 연동하는 하나 이상의 유성 기어 휠(7, 8) 쌍을 지지하고 구동 스퍼 기어에 회전 불가능하게 연결되며 구동 스퍼 기어(2)의 허브 영역에 배치된 유성 캐리어(6)를 구비한 유성 차동 기어(1)에 관한 것이며, 2개 이상의 유성 기어 휠(7, 8) 각각은 출력 샤프트(11, 12)에 각각 회전 불가능하게 연결된, 외치를 갖는 각각 하나의 선 기어(9, 10)에 맞물린다. 유성 차동 기어(1)는 하나 이상의 아이들러 기어(15, 16)를 포함하는 하나 이상의 중첩 기어단(13, 14)을 포함하며, 아이들러 기어는 출력 샤프트(11, 12) 중 하나에, 그리고 구동 스퍼 기어(2)에 회전 불가능하게 커플링된 링 기어(17)에 각각 맞물린다. 하나 이상의 중첩 기어단(13, 14)은 하우징 섹션(18) 및/또는 하나 이상의 출력 샤프트(11, 12)에 대한 하나 이상의 아이들러 기어(15, 16)의 가변적 감속을 위해 제어 가능한 하나 이상의 클러치(K1, K2)를 포함하거나, 구동 스퍼 기어(2)에 대한 링 기어(17a, 17b)의 가변적 감속 또는 가속을 위해 제어 가능한 클러치(K1, K2)를 또한 포함한다.

Description

유성 차동 기어 및 상기 유형의 기어를 제어하기 위한 방법{PLANETARY DIFFERENTIAL GEARING AND METHOD FOR CONTROLLING A GEARING OF SAID TYPE}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부의 특징을 갖는 유성 차동 기어에 관한 것이다. 또한 본 발명은 청구범위 제9항의 전제부의 특징을 갖는 상기 유형의 기어를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

차량에서 하나의 공통 입력 샤프트에 연결된 휠 또는 샤프트들이 동시에 구동되는 경우 상이한 회전수를 보상하기 위해, 차동 기어로도 불리는 보상 기어가 대부분 사용된다. 상기 유형의 차동 기어는, 구동된 축에서 커브 주행 시의 휠들 사이의 회전수 차이를 보상하기 위해 오랫동안 차량 구동부에서 사용되어 왔다. 전륜 구동, 후륜 구동 차량뿐만 아니라 2개 이상의 구동 축을 갖는 차량도 다루어진다. 더욱이 상기 유형의 차동 기어는 복수의 구동 축들 사이의 보상 기어로도 사용될 수 있다. 상기 유형의 차동 기어의 공지된 형태는 소위 단일 보상 기어뿐만 아니라 소위 로킹 차동 기어로도 제공되는 소위 베벨 차동 기어이다. 상기 로킹 차동 기어는 예컨대 자체 로킹식 차동 기어(멀티 디스크 로킹 차동 기어 또는 소위 점성 로킹 차동 기어)로서 매우 다양한 예들에 존재한다. 더욱이 다양한 로킹 정도를 설정할 수 있게 하는 제어 가능한 로킹 차동 기어도 공지되어 있다.

오랫동안 공지되어 온 베벨 차동 기어 외에, 몇 년 전부터는 유성 기어 형태의 대안 형태가 제시된다. 내치를 갖는 상기 유형의 스퍼 차동 기어는 ATZ 2006년 01호 46페이지 내지 51페이지에 개재된 전문적인 기사 " 전륜 구동 차량을 위한 콤팩트한 차축 기어와 이에 대해 횡방향으로 조립된 엔진"에 설명되어 있다. 상기 유형의 보상 기어의 경우 비교적 큰 직경 상에 토크가 전달되기 때문에, 휠 토크가 동일한 경우 서로 맞물리는 기어 휠들 사이에 보다 작은 맞물림력이 발생한다. 따라서 상기 유형의 스퍼 차동 기어는 보다 큰 토크의 전달, 구성 크기의 축소 또는 이러한 효과들의 조합을 선택적으로 가능케 한다.

많은 구동 형태의 차량들의 경우, 특히 하나 이상의 구동 축을 갖는 전륜 구동 차량들의 경우, 예컨대 도로가 젖어 있거나 미끄러울 때 현재 휠 슬립에 따라 엔진의 구동 토크를 휠들 상에 가변적으로 배분하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대 소위 점성 클러치를 포함할 수 있는 자체 로킹식 동력 배분 기어를 구비한 종래의 시스템 외에, 파워 트레인에 대한 제어에 적합하게 관여함으로써 차량의 개별 축 및/또는 휠 상에 목표한 대로 구동 토크를 배분할 수 있는 소위 능동 시스템이 많은 차량들에 점점 더 많이 사용되고 있는 추세이다. 적합한 조치에 의해 하나의 축의 2개의 휠들에 상이한 구동 토크가 할당되면, 이로써 차량의 수직축을 중심으로 목표한 대로 요잉 토크가 형성될 수 있으며 이는 특히 불안정한 주행 상태를 보상하기 위한 시스템을 위해 주행 다이내믹에 매우 바람직하게 관여할 수 있는 방법임을 의미할 수 있다. 과거에 상기 유형의 조치들은 개별 휠들의 차량 브레이크의 활성화에 국한되었던 반면, 새로운 시스템에 의해서는 구동 토크 및/또는 엔진 견인 토크를 목표한대로 상승시키거나 감소시켜 개별 휠들에 안내하는 것이 추가로 가능하다. 상기 유형의 시스템 및 그 기능 방식은 전문가들 사이에서 "토크 벡터링(Torque Vectoring)" 또는 "액티브 요(Active Yaw)"의 개념으로도 공지되어 있다.

하나의 축의 개별 휠들 상에 목표한 대로 구동 토크를 배분하는 것은 언급한 안전성 양상 외에 트랙션의 개선에도 사용될 수 있으므로, 상기 유형의 차동 기어는 가속 시 커브 바깥쪽의 휠들이 추가의 구동 토크를 제공받을 수 있는 차량에서 얼마 전부터 사용되고 있다.

상기 유형의 구동 제어는 예컨대 미국 공개 공보 제2005/0159264 A1호 및 미국 공개 공보 제2006/0052198 A1호에 공지되어 있다. 상기 시스템들의 공통적인 특징은 차동 기어와 상호 작용하는 클러치 장치이다. 상기 클러치 장치는 예컨대 기계식 멀티 디스크 클러치이거나 유압 클러치일 수도 있다. 그러나 공지된 시스템의 공통적 특징은 상기 시스템이 매우 복잡하다는 것이며, 이는 기계적 부품뿐만 아니라 그 센서 장치와, 사용된 제어 및 조절 장치와 관련해서도 적용된다. 또한 이러한 구성은 비교적 넓은 공간을 필요로 한다.

본 발명의 목적은 간단하게 구성된 컴팩트한 형태의 유성 차동 기어를 제공해서, 상기 유형의 유성 차동 기어가 소위 "능동 차동 기어"로서 기능할 수 있도록 이를 개선시키는 것이다.

상기 목적은 청구범위 독립항의 대상에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 개선예의 특징들은 종속항으로부터 제시된다.

본 발명에 따른 유성 차동 기어는 외치를 갖는 구동 스퍼 기어와, 서로 연동하는 하나 이상의 유성 기어 휠 쌍을 지지하고 구동 스퍼 기어에 회전 불가능하게 연결되며 구동 스퍼 기어의 허브 영역에 배치된 유성 캐리어를 포함한다. 2개 이상의 유성 기어 휠 각각은 출력 샤프트에 각각 회전 불가능하게 연결된, 외치를 갖는 각각 하나의 선 기어에 맞물린다. 그 대신에 선택적으로 유성 기어 휠은 내치를 갖는 링 기어에도 맞물릴 수 있다. 유성 차동 기어는 하나 이상의 아이들러 기어를 포함하는 하나 이상의 중첩 기어단을 포함하며, 아이들러 기어 각각은 출력 샤프트 및 링 기어에 맞물린다. 상기 링 기어는 구동 스퍼 기어에 회전 불가능하게 연결된다. 아이들러 기어의 하나 이상의 아이들러 기어 및/또는 링 기어 및/또는 출력 샤프트 사이의 상호 작용을 형성하거나 하우징 지지부에 대해 아이들러 기어를 감속할 수 있는 제어 가능한 하나 이상의 클러치가 또한 제공된다. 상기 기어에 의해 하나의 구동 토크가 2개의 출력 토크로 가변적으로 분할될 수 있으므로, 목표한 클러치 체결에 의해 구동 휠의 트랙션이 선택적으로 개선될 수 있으며 그리고/또는 차량 수직축을 중심으로 요잉 토크가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 하나 이상의 아이들러 기어와 출력 샤프트 사이에 그리고/또는 구동 스퍼 기어에 연결된 링 기어와 하나 이상의 아이들러 기어 사이에 제어 가능한 하나 이상의 클러치가 배치된다. 이로써 아이들러 기어는 클러치에 의해 출력 샤프트 및 링 기어에 대해 감속될 수 있으므로, 유성 기어단의 기어비에 기초하여 감소한 구동 토크가 각각의 해당 출력 샤프트 상에 제공되거나 보다 낮은 회전수가 해당 휠 측면에 제공된다. 클러치에 대향 배치된 휠 측면에는 상승한 구동 토크 또는 보다 높은 회전수가 전달된다. 이로써 상기 조치에 의해 선택적으로, 차량의 트랙션이 개선될 수 있으며 그리고/또는 차량 수직축을 중심으로 요잉 토크가 도입될 수 있다.

본 발명의 대안예에 따라 하나 이상의 아이들러 기어와 하우징 지지부 사이에 제어 가능한 하나 이상의 클러치가 배치된다. 이러한 변형예의 경우 클러치에 의해 아이들러 기어가 감속될 수 있으므로, 구동 스퍼 기어 사이의 동력 전달은 상응하는 출력 샤프트 상의 링 기어에 의해 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 유성 차동 기어의 또 다른 실시예의 경우 2개의 중첩 기어단이 제공되며 상기 중첩 기어단의 하나 이상의 각각의 아이들러 기어는 2개의 출력 샤프트들 중 각각 하나에, 그리고 구동 스퍼 기어에 커플링된 링 기어에 각각 맞물린다. 차량에서의 사용예의 경우 바람직하게 2개의 상기 유형의 중첩 기어단들에는 상기 중첩 기어단들 각각에 하나 이상의 클러치가 각각 제공되므로, 토크는 대칭 형태로 배분될 수 있다.

선택적으로, 각각의 선 기어와 해당 출력 샤프트 사이에 그리고/또는 각각의 아이들러 기어와 링 기어 사이에 제어 가능한 하나 이상의 클러치가 배치될 수도 있다. 유성 차동 기어의 또 다른 대안적인 변형예의 경우, 단 하나의 클러치, 총 2개, 3개 또는 4개의 제어 가능한 클러치들이 제공될 수 있다. 상기 유형의 2개 이상의 클러치들에 의해 이미 차량 다이내믹에 대한, 특히 개별 휠들로의 구동 토크의 편향과 차량 수직축을 중심으로 한 요잉 토크의 도입에 대한 바람직한 관여가 가능할 수 있다. 클러치들의 언급한 다양한 배치 가능성은 회전수 차이에 우선적으로 영향을 미치며, 클러치 디스크 또는 클러치 멀티 디스크는 상기 회전수 차이를 겪는다.

클러치들 각각의 슬립 정도는 무단으로(steplessly) 설정될 수 있다. 선택적으로 클러치들의 각각의 개별 클러치는 그 슬립 정도와 관련하여 별도로 제어될 수 있다. 이로써 기어의 2개의 출력 샤프트들 사이에서, 이에 따라 구동된 축의 휠들 사이에서 토크 배분의 매우 정확한 제어 또는 조절이 가능해진다.

본 발명은 유성 차동 기어, 특히 앞서 설명한 변형예들 중 하나에 따른 기어의 작동 방법을 또한 포함한다. 상기 제어 방법의 경우 예컨대 가속 센서 및/또는 회전율 센서의 측정값과, 조향각 센서의 측정값과, 구동기의 회전수 값, 토크값 및/또는 부하값과 같은 차량의 주행 다이내믹 상태들을 특징화할 수 있는 바람직하게는 복수의 매개 변수들이 측정되고 평가된다. 유성 차동 기어의 2개의 중첩 기어의 하나 이상의 클러치, 그러나 바람직하게는 2개의 클러치들이 제어됨으로써, 구동 엔진의 구동 토크 및/또는 견인 토크는 필요에 따라 2개의 출력 샤프트 상에 개별적으로 배분될 수 있으므로, 상기 토크가 해당 구동 휠들 상에 상응하게 전달됨으로써 차량의 주행 다이내믹 특성에 대한 광범위한 관여가 가능해진다. 실질적으로 이러한 관여는, 차량 수직축을 중심으로 상이한 요잉 토크가 도입될 수 있는 데에 기초한다.

이와 관련해서는 외치를 갖는 구동 스퍼 기어가 다루어지지만 기본적으로 이러한 형태에만 국한되는 것은 아닌데, 이는 제공된 공간 및/또는 그 외의 주변 매개 변수에 따라 당업자가 경우에 따라서는 내치 또는 베벨 치형부와 같은 다른 형태의 구동 스퍼 기어를 선택할 수도 있기 때문이다. 또한 외치를 갖는 선 기어에 출력 샤프트가 커플링되는 것이 다루어지는 경우, 마찬가지로 이 경우에만 국한되지 않는데, 이는 경우에 따라 당업자가 외치를 갖는 선 기어 대신에 내치를 갖는 링 기어를 제공할 수도 있기 때문이다. 상기 변형예의 선택도 우선적으로는 제공된 구성 공간과 그 외의 기어 부품들의 또 다른 부품 매개 변수에 따른다. 사용된 중첩 기어와 관련해서 그리고 기어 내에서의 클러치들의 배치와 관련해서도 일련의 자유도가 존재하며, 이는 서로 맞물려 위치한 구성 형태의 기어 휠들의 사용과, 기어에서 상기 기어 휠들의 서로 간의 배치, 지지 및 그 외의 구성에 연관된다.

본 발명의 또 다른 특징들, 목표 및 장점들은 이하에서 상세히 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예 즉, 제한되지 않는 실시예로서 사용되고 첨부된 도면을 기초로 하는 실시예로부터 제시된다. 동일한 부품들은 기본적으로 동일한 도면 부호를 가지며, 부분적으로 여러 번 설명되지 않는다.

본 발명에 따르면, 다양하게 배치될 수 있는 클러치에 의해 구동 휠의 트랙션을 개선시키고 차량 수직축을 중심으로 요잉 토크를 형성하는 데 사용되는 유성 차동 기어가 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유성 차동 기어의 제1 변형예의 기능 원리도이다.
도 2는 도 1에 따른 기어의 제1 변형예의 기능 방식을 설명하기 위한 또 다른 기능 원리도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유성 차동 기어의 제2 변형예의 기능 원리도이다.
도 4는 도 3에 따른 기어의 제2 변형예의 기능 방식을 설명하기 위한 또 다른 기능 원리도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유성 차동 기어의 제3 변형예의 기능 원리도이다.
도 6은 도 5에 따른 기어의 제3 변형예의 기능 방식을 설명하기 위한 또 다른 기능 원리도이다.

도 1 내지 도 6의 개략적 도면은 각각 스퍼 차동 기어로서 구현된 유성 차동 기어의 다양한 실시예의 구조 및 기능 방식을 각각 나타낸다. 도시된 3개의 변형예들 중 각각의 변형예는 2개의 출력 샤프트들 중 하나와 각각 상호 작용하는 2부재의 중첩 기어를 각각 포함하며 제어 가능한 각각 하나의 클러치는 출력 샤프트 상에서의 작용 토크 배분에 영향을 주기 위해 사용된다.

스퍼 차동 기어로서 형성된 유성 차동 기어(1)는, 본원에 자세히 설명되지 않은 기어 휠(4)과 맞물리며 외치(3)를 갖는 구동 스퍼 기어(2)를 포함한다. 프론트 엔진을 가지며 이에 따라 구성 유닛에 커플링되어 있는 기어를 갖는 전륜 구동 차량의 경우 예컨대 기어 출력 샤프트(5)에 상기 기어 휠(4)이 회전 불가능하게 연결될 수 있다. 프론트 엔진을 갖는 후륜 구동 차량의 경우 샤프트(5)는 예컨대 차량 종방향에 대해 평행하게 연장된 통상적으로 하나의 회전축을 포함하는 종래의 입력 샤프트일 수 있다.

구동 스퍼 기어(2)는 외치에 회전 불가능하게 연결된 유성 캐리어(6)를 또한 포함하며, 유성 캐리어는 상기 유성 기어의 총합 샤프트를 나타낸다. 유성 캐리어(6)는 구동 스퍼 기어(2)로 도입된 토크를 양측으로 쌍으로 배치된 유성 기어(7, 8)에 배분한다. 한 쌍의 유성 기어(7, 8)의 각각 절반의 치폭이 서로 맞물린다. 유성 기어(7, 8)의 바깥 쪽 절반부는 2개의 외치 선 기어(9 또는 10)에 맞물린다. 상기 2개의 선 기어들(9, 10)은 토크를 출력 샤프트(11, 12)로 각각 전달한다. 차축 차동 기어로서 기어(1)가 사용되는 경우 출력 샤프트(11, 12)는 해당 축의 휠들을 위한 구동축으로서 기능하는 (도시되지 않은) 차량의 축 샤프트에 연결된다.

앞서 언급한 부품들(도면 부호 2 내지 12)을 갖는, 설명한 기어(1)의 구조는 도 1 내지 도 6에 도시된 총 3개의 실시예들에서 동일하다. 그러나 기어들은 제어 가능한 각각 하나의 클러치가 할당되어 있는 중첩 기어단과 관련해서는 구별되며, 이 점에 관해서는 추후에 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 따른 제1 변형예의 경우 2개의 중첩 기어(13, 14)가 제공되며, 중첩 기어는 클러치(K1 또는 K2)에 의해 (도시되지 않은) 고정 베어링에 대해 각각 감속되거나 속도가 정해질 수 있는 아이들러 기어 또는 유성 기어(15, 16)를 구비한 각각 하나의 캐리어를 포함한다. 제1 중첩 기어(13)의 제1 아이들러 기어(15) 또는 제1 아이들러 기어들(15)을 구비한 제1 캐리어는 제1 클러치(K1)에 커플링되는 반면, 제2 중첩 기어(14)의 제2 아이들러 기어(16) 또는 제2 아이들러 기어들(16)을 구비한 제2 캐리어는 제2 클러치(K2)에 커플링된다. 제1 아이들러 기어(15)[또는 제1 아이들러 기어들(15)]는 제1 출력 샤프트(11)에 맞물리도록 위치하는 반면, 제2 아이들러 기어(16)[또는 제2 아이들러 기어들(16)]는 제2 출력 샤프트(12)에 맞물리도록 위치한다. 또한 2개의 아이들러 기어들(15, 16)은 외치(3)를 갖는 구동 스퍼 기어(2)에 회전 불가능하게 연결된, 내치를 갖는 링 기어(17)에 맞물린다.

기어(1)의 제1 변형예의 작용 방식은 도 2의 기능도에 의해 더 자세히 설명된다. 기어(1)의 기능과 관련해서는 항상 중첩 기어들(13 또는 14) 중 하나만이 활성화되는 것이 중요한데, 이는 2개의 클러치들(K1 또는 K2) 중 하나가 부분적으로 폐쇄되거나 완전히 폐쇄됨으로써 실행될 수 있다. 도시된 도 2의 기능예에서 제2 클러치(K2)는 점진적으로 폐쇄되거나 완전히 폐쇄되므로, 제2 중첩 기어단(14)의 하나 이상의 제2 아이들러 기어(16)를 구비한 캐리어는 하우징에 대해 즉, 회전하는 나머지 부품들에 대해 감속된다. 이 경우 구동 스퍼 기어(2)로부터 제공된 구동 토크는 클러치(K2)의 감속 작용에 따라 링 기어(17) 또는 구동 스퍼 기어(2)에 다소 강하게 커플링된 제2 출력 샤프트(12)에 의해 보다 강하게 제1 출력 샤프트(11) 상에 전달되며 이는 토크 흐름(F)으로 표시된다. 이 경우 제1 클러치(K1)는 개방된 채 유지되어야 하므로, 하나 이상의 아이들러 기어(15)를 구비한 제1 캐리어는 링 기어(17)와, 제1 출력 샤프트(11)의 치형부 사이에서 자유롭게 회전할 수 있다. 물론 토크는 제2 클러치(K2)가 개방된 경우 상응하는 방식으로 제1 클러치(K1)가 폐쇄됨으로써 또한 바람직한 방식으로 제2 출력 샤프트(12)에 안내될 수 있다. 이 두 경우 동력 흐름은 차동 유닛의 유성 캐리어(6)에 의해 이루어진다.

기어(1)의 제1 변형예의 경우, 클러치들(K1 또는 K2) 중 하나에 의해 각각 감속된 아이들러 기어(15 또는 16)용 제1 또는 제2 캐리어와 하우징 사이에는 비교적 큰 회전수 차이가 있다. 이러한 회전수 차이를 줄임으로써 부품 하중 및 열 발생을 낮추기 위해서는, 이하에서 설명할 도 3 내지 도 6에 상응하는 변형예들이 특히 바람직한 것으로 입증되었다.

도 3의 개략적인 도면에는 본 발명에 따른 유성 차동 기어(1)의 제2 변형예의 기능 원리도가 도시된다. 도 3 및 도 4에 따른 제2 변형예의 경우 아이들러 기어(15 또는 16)를 구비한 각각 하나의 캐리어를 포함하는 2개의 중첩 기어단(13, 14)이 다시 제공되며, 아이들러 기어는 각각 하우징 섹션(18)에 대해 지지된다. 그러나 제2 기어 변형예의 경우 각각의 클러치들(K1 또는 K2)이 아이들러 기어(15 또는 16)와 각각의 출력 샤프트(11 또는 12) 사이에 제공되므로, 선택적으로 아이들러 기어(15 또는 16) 중 하나는 해당 클러치(K1 또는 K2)에 의해 상응하는 출력 샤프트(11 또는 12)에 대해 감속되거나 속도가 정해질 수 있다. 제1 아이들러 기어(15)[또는 제1 아이들러 기어들(15)]는 제1 출력 샤프트(11)에 맞물리도록 위치하는 반면, 제2 아이들러 기어(16)[또는 제2 아이들러 기어들(16)]는 제2 출력 샤프트(12)에 맞물리도록 위치한다. 또한 2개의 아이들러 기어(15, 16)는 외치(3)를 갖는 구동 스퍼 기어(2)에 회전 불가능하게 연결된, 내치를 갖는 링 기어(17a, 17b)와 맞물리도록 위치한다. 제1 중첩 기어(13)의 제1 아이들러 기어(15)는 제1 클러치(K1)에 의해 제1 출력 샤프트(11)에 커플링될 수 있는 반면, 제2 중첩 기어(14)의 제2 아이들러 기어(16)는 제2 클러치(K2)에 의해 제2 출력 샤프트(12)에 커플링될 수 있다.

제1 기어(1)의 제2 변형예의 작용 방식은 도 4의 기능도에 의해 더 자세히 설명된다. 기어(1)의 기능과 관련해서는 항상 중첩 기어들(13 또는 14) 중 하나만이 활성화되는 것이 중요한데, 이는 2개의 클러치들(K1 또는 K2) 중 하나가 부분적으로 폐쇄되거나 완전히 폐쇄됨으로써 실행될 수 있다. 도시된 도 4의 기능예에서 제2 클러치(K2)는 점진적으로 폐쇄되거나 완전히 폐쇄되므로, 제2 중첩 기어단(14)의 제2 아이들러 기어(16)는 제2 출력 샤프트(12)에 커플링된다. 이 경우 구동 스퍼 기어(2)로부터 제공된 구동 토크는 제2 클러치(K2)의 감속 작용에 따라 링 기어(17) 또는 구동 스퍼 기어(2)에 다소 강하게 커플링된 제2 출력 샤프트(12)에 의해 보다 강하게 제1 출력 샤프트(11) 상에 전달되며 이는 토크 흐름 화살표(F)로 표시된다. 이 경우 제1 클러치(K1)는 개방된 채 유지되어야 하므로, 제1 아이들러 기어(15)는 링 기어(17)와, 제1 출력 샤프트(11)의 치형부 사이에서 자유롭게 회전할 수 있다. 물론 토크는 제2 클러치(K2)가 개방된 경우 상응하는 방식으로 제1 클러치(K1)가 폐쇄됨으로써 또한 바람직한 방식으로 제1 출력 샤프트(11)에 안내될 수 있다.

설명한 클러치 과정 중, 도 1 및 도 2에 따른 제1 기어 변형예의 클러치들(K1 또는 K2) 중 하나에서보다 제2 클러치(K2)에서, 보다 적은 회전수차가 발생하므로, 제2 변형예는 보다 낮은 부품 하중과, 보다 적은 마모, 이로써 보다 유리한 작동 조건들을 보장한다. 유성 기어단의 전체 기어비 i가 1.2이고 예컨대 휠 회전수가 500 1/min인 경우, 각각 활성화된 클러치(K1 또는 K2)는 100 1/min의 회전수차만을 가지는 반면, 도 1 및 도 2에 도시된 양상은 감속에 의해 500 1/min까지의 회전수차를 갖는다.

도 5의 개략적인 도면에는 본 발명에 따른 유성 차동 기어(1)의 제3 변형예의 기능 원리도가 도시된다. 도 5 및 도 6에 따른 제3 변형예의 경우 아이들러 기어(15 또는 16)를 구비한 각각 하나의 캐리어를 포함하는 2개의 중첩 기어(13, 14)가 다시 제공되며, 아이들러 기어는 각각 하우징 섹션(18)에 대해 지지된다. 그러나 제3 기어 변형예의 경우 각각의 클러치들(K1 또는 K2)이 링 기어들(17a, 17b)과 공통의 구동 스퍼 기어(2) 사이에 제공되므로, 선택적으로 링 기어들(17a, 17b) 중 하나는 해당 클러치(K1 또는 K2)에 의해 구동 스퍼 기어(2)에 대해 감속되거나 속도가 정해질 수 있다. 제1 아이들러 기어(15)[또는 제1 아이들러 기어들(15)]는 제1 출력 샤프트(11)에 맞물리도록 위치하는 반면, 제2 아이들러 기어(16)[또는 제2 아이들러 기어(16)]는 제2 출력 샤프트(12)에 맞물리도록 위치한다. 또한 2개의 아이들러 기어(15, 16)는 외치(3)를 갖는 구동 스퍼 기어(2)에 클러치(K1, K2)에 의해 연결된, 내치를 갖는 링 기어(17)에 맞물리도록 위치한다.

제1 기어(1)의 제3 변형예의 작용 방식은 도 6의 기능도에 의해 더 자세히 설명된다. 기어(1)의 기능과 관련해서는 항상 중첩 기어(13 또는 14) 중 하나만이 활성화되는 것이 중요한데, 이는 2개의 클러치들(K1 또는 K2) 중 하나가 부분적으로 폐쇄되거나 완전히 폐쇄됨으로써 실행될 수 있다. 도시된 도 6의 기능예에서 제2 클러치(K2)는 점진적으로 폐쇄되거나 완전히 폐쇄되므로, 구동 스퍼 기어(2)는 링 기어(17b)에 커플링된다. 이 경우 구동 스퍼 기어(2)로부터 제공된 구동 토크는 제2 클러치(K2)에 의해 제1 출력 샤프트(11) 상에 다소 강하게 전달되며 이는 토크 흐름 화살표(F)로 표시된다. 이 경우 제1 클러치(K1)는 개방된 채 유지되어야 하므로, 제1 링 기어(17a)는 자유롭게 회전할 수 있다. 물론 토크는 제2 클러치(K2)가 개방된 경우 상응하는 방식으로 제1 클러치(K1)가 폐쇄됨으로써 또한 바람직한 방식으로 제2 출력 샤프트(12)에 안내될 수 있다.

설명한 클러치 과정 중, 도 1 및 도 2에 따른 제1 기어 변형예의 클러치들(K1 또는 K2) 중 하나에서보다 제2 클러치(K2)에서 보다 적은 회전수차가 발생하므로, 제3 변형예는 보다 낮은 부품 하중과, 보다 적은 마모, 이로써 보다 유리한 작동 조건들을 보장한다. 유성 기어단의 전체 기어비 i가 1.2이고 예컨대 휠 회전수가 500 1/min인 경우, 각각 활성화된 클러치에서 대략 417 1/min의 회전수가 중첩 기어단의 링 기어에 인가된다. 이로써 출력 샤프트의 회전수가 500 1/min인 경우 클러치에서의 회전수차는 제2 기어 변형예의 회전수차에 약간만 못 미친다.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않는다. 오히려 본 발명에 따른 사상을 이용함으로써 마찬가지로 보호 범위 내에 있는 많은 변형예들을 고려할 수 있다.

1 : 유성 차동 기어
2 : 구동 스퍼 기어
3 : 외치
4 : 기어 휠
5 : 기어 출력 샤프트
6 : 유성 캐리어
7 : 제1 유성 기어
8 : 제2 유성 기어
9 : 제1 선 기어
10 : 제2 선 기어
11 : 제1 출력 샤프트
12 : 제2 출력 샤프트
13 : 제1 중첩 기어단
14 : 제2 중첩 기어단
15 : 제1 아이들러 기어
16 : 제2 아이들러 기어
17a : 제1 링 기어
17b : 제2 링 기어
18 : 하우징 섹션
K1 : 제1 클러치
K2 : 제2 클러치
F : 토크 흐름

Claims

외치(3)를 갖는 구동 스퍼 기어(2)와, 서로 연동하는 하나 이상의 유성 기어 휠(7, 8) 쌍을 지지하고 구동 스퍼 기어에 회전 불가능하게 연결되며 구동 스퍼 기어(2)의 허브 영역에 배치된 유성 캐리어(6)를 구비한 유성 차동 기어(1)이며, 2개 이상의 유성 기어 휠(7, 8) 각각은 출력 샤프트(11, 12)에 각각 회전 불가능하게 연결된, 외치를 갖는 각각 하나의 선 기어(9, 10)에 맞물리는 유성 차동 기어(1)에 있어서,
유성 차동 기어(1)는 하나 이상의 아이들러 기어(15, 16)를 포함하는 하나 이상의 중첩 기어단(13, 14)을 포함하며, 아이들러 기어는 출력 샤프트(11, 12) 중 하나에, 그리고 구동 스퍼 기어(2)에 회전 불가능하게 커플링된 링 기어(17)에 각각 맞물리고, 이 경우 하나 이상의 중첩 기어단(13, 14)은 하우징 섹션(18) 및/또는 링 기어(17) 및/또는 하나 이상의 출력 샤프트(11, 12)에 대한 하나 이상의 아이들러 기어(15, 16)의 가변적 감속을 위해 제어 가능한 하나 이상의 클러치(K1, K2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어.
제1항에 있어서, 제어 가능한 하나 이상의 클러치(K1, K2)는 하나 이상의 아이들러 기어(15, 16)와 출력 샤프트(11, 12) 사이에 그리고/또는 하나 이상의 링 기어(17a, 17b)와 구동 스퍼 기어(2) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어.
제1항에 있어서, 제어 가능한 하나 이상의 클러치(K1, K2)는 하나 이상의 아이들러 기어(15, 16)와 하우징 지지부(18) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 중첩 기어단(13, 14)이 제공되며, 상기 중첩 기어단의 하나 이상의 각각의 아이들러 기어(15, 16)는 2개의 출력 샤프트들(11, 12) 중 각각 하나에 맞물리고, 구동 스퍼 기어(2)에 회전 불가능하게 연결된 링 기어(17)에 맞물리는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 각각의 아이들러 기어(15, 16)와 해당 출력 샤프트(11, 12) 사이에 그리고/또는 각각의 링 기어(17a, 17b)와 구동 스퍼 기어(2) 사이에 제어 가능한 하나의 클러치(K1, K2)가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단 하나의 클러치, 총 2개, 3개 또는 4개의 제어 가능한 클러치(K1, K2)가 제공되는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 클러치들(K1, K2) 각각의 슬립 정도는 무단으로(steplessly) 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 클러치들(K1, K2) 각각은 그 슬립 정도와 관련하여 별도로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 유성 차동 기어의 작동 방법에 있어서,
차량 다이내믹 매개 변수가 측정되고, 클러치(K1, K2)에 할당된 아이들러 기어(15, 16)의 가변적 감속을 위해 그리고 구동 스퍼 기어(2)의 구동 토크의 편향을 위해 중첩 기어들(13, 14) 중 하나에서 각각 하나의 클러치(K1, K2)가 하나 이상의 매개 변수에 따라 차동 기어에 의해 출력 샤프트들(11, 12) 중 하나에서 구동 제어되는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어 작동 방법.
제9항에 있어서, 2개의 클러치들(K1, K2)은 2개의 출력 샤프트들(11, 12) 사이에 토크를 개별적으로 배분하기 위해 서로 가변적이면서 분리되게 구동 제어되지만, 동시에 구동 제어되지는 않는 것을 특징으로 하는 유성 차동 기어 작동 방법.