KR20120028899A

KR20120028899A - 중첩된 유성 기어단들을 구비한 유성 기어 박스

Info

Publication number: KR20120028899A
Application number: KR1020117028867A
Authority: KR
Inventors: 하겐 됩퍼트; 알렉산더 부허; 페터 치머; 울리히 한트케
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2012-03-23
Also published as: US20120083384A1; DE102009026751A1; CN102449350A; WO2010139559A1; EP2438326A1; CN102449350B; US8613687B2; EP2438326B1; KR101658689B1

Abstract

본 발명은 각각 선기어(3), 링기어(5, 9), 및 중간 삽입된 유성 기어(4A 내지 4C, 8A 내지 8C)를 갖는 2개의 단(1, 2)을 포함하는, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스에 관한 것이며, 제1 단(1)의 링기어(5)는 동시에 제2 단(2)의 선기어를 형성하고, 2개의 단(1, 2)의 유성 기어(4A 내지 4C, 8A 내지 8C)는 캐스팅 재료로 제조된 공통의 유성 캐리어(10, 10')를 통해 안내되며, 이러한 유성 캐리어는 제2 단(2)의 유성 기어(8A 내지 8C)에 대해 제1 단(1)의 유성 기어(4A 내지 4C)를 축방향 오프셋(X_s) 하에 수용하며, 또한 유성 캐리어(10, 10')는, 포켓이 슬라이드를 이용하여 캐스팅 중에 형성될 수 있도록, 각각 제2 단(2)의 유성 기어(8A 내지 8C)를 수용하기 위한 포켓(12A 내지 12C, 12A' 내지 12C')에 대해 제1 단(1)의 유성 기어(4A 내지 4C)를 수용하기 위한 포켓(11A 내지 11C, 11A' 내지 11D')이 원주 방향으로의 오프셋 각도(α_오프셋, α_{오프셋-1,2}) 하에 유성 캐리어(10, 10') 내에 배치되는 방식으로 일체형으로 형성된다.

Description

중첩된 유성 기어단들을 구비한 유성 기어 박스{PLANETARY GEARBOX HAVING NESTED PLANETARY GEAR STAGES}

본 발명은 각각 선기어, 링기어, 및 중간 삽입된 유성 기어를 포함하는 2개의 단을 구비한, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스에 관한 것이며, 제1 단의 링기어는 동시에 제2 단의 선기어를 형성하고, 2개의 단의 유성 기어는 캐스팅 재료로 제조된 공통의 유성 캐리어를 통해 안내되며, 이러한 유성 캐리어는 제2 단의 유성 기어에 대한 축방향 오프셋 하에 제1 단의 유성 기어를 수용한다.

자동차의 자동 변속기에서는, 내부에 위치한 선기어, 2개의 유성단(planetary step), 그리고 외부에 위치한 링기어 사이에서 출력을 전달할 수 있는, 중첩된 유성 기어단들을 구비한 유성 기어 박스가 공지되어 있다. 이 경우, 이러한 자동 변속기에서의 좁은 구조 공간 조건에 의해 유성단들은 축방향으로 서로 오프셋되어 위치할 수 있다.

US 5,503,605 A호에는 제1 단의 유성 기어가 한편으로는 내부에 위치한 선기어와 맞물리고 다른 한편으로는 제1 링기어의 내부 톱니와 맞물리는 유형의 자동 변속기용 유성 기어 박스가 제시된다. 이 경우, 제1 유성 기어단의 링기어의 외부 둘레에는 추가의 톱니가 제공되고, 이러한 추가의 톱니를 통해서 링기어는 제2 유성 기어단의 유성 기어와 상호 작동 연결되는 반면, 제2 유성 기어단은 외부에 위치한 링기어와 재차 맞물린다. 2개의 유성 기어단의 유성 기어는 반경 방향으로 정렬되어 연속적으로 위치하면서 공통의 유성 캐리어를 통해 안내되며, 제1 단의 유성 기어는 주어진 구조 공간 조건에 의해 제2 단의 유성 기어에 대해 축방향으로 오프셋되어 배치된다. 또한 유성 캐리어는, 하나의 단의 유성 기어를 각각 수용하고 제1 유성 기어단의 영역에서 조립되는 2개의 단일 부품들로 이루어진다.

또한, 유성 기어 박스의 유성 캐리어는 마스터 성형(master forming) 제조 방법에 의해 제조될 수 있다는 것이 일반적으로 공지되어 있다.

그러나, 유성 캐리어의 2부재 구조는 유성 캐리어가 추가 조립 단계에서 조립되어야 한다는 문제점을 수반하는데, 이는 복잡도를 상승시키고 이러한 영역에서 캐리어의 부하 수용 능력을 감소시킨다. 다른 측면으로, 상기 유형의 유성 캐리어를 1부재로 제조하는 것은 유성 기어의 배치를 통해 형성되는 후방 절단부에 의해 제조 공정을 훨씬 어렵게 할 것이다. 제1 단의 후방 절단된 포켓이 용융 가능한 코어부에 의해 형성되는 더 복잡한 캐스팅 방법의 사용이 필요하거나, 캐스팅 이후에 포켓의 절삭 가공이 필요할 것이다. 2개의 변형예들은 제조 비용을 상당히 상승시킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 유성 기어를 안내하는 유성 캐리어가 1부재로 형성되는 동시에 이러한 유성 캐리어의 제조를 위한 제조 비용은 감소되는, 중첩된 유성 기어단들을 구비한 자동 변속기용 유성 기어 박스를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구범위 제1항의 전제부 및 이의 특징부에 의해 달성된다. 이에 따르는 종속항들은 각각 본 발명의 바람직한 개선예들을 나타낸다.

본 발명이 포함하는 기술적 교시에 따르면, 포켓이 슬라이드를 이용하여 캐스팅 중에 형성될 수 있도록, 각각 제2 단의 유성 기어를 수용하기 위한 포켓에 대해 제1 단의 유성 기어를 수용하기 위한 포켓이 유성 캐리어 내에 원주 방향으로의 오프셋 각도 하에 배치되는 방식으로 유성 캐리어는 일체형으로 형성된다. 이에 따라 형성된, 2개 단의 유성 기어들이 서로 상대적으로 오프셋됨으로써 각각의 유성 기어의 포켓들은 반경 방향 슬라이드를 이용하여 이형(demoulding)될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유성 기어 박스의 유성 캐리어가 종래의 캐스팅 방법을 이용하면서 복잡하지 않게 제조될 수 있다.

이 경우, 오프셋 각도는 유성 캐리어의 중점을 갖는 유성 기어의 볼트를 위한 인접한 수용 보어들의 연결선들 사이에 형성되는 각도를 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 오프셋 각도는 20° 내지 70° 범위이다. 제1 단 및 제2 단의 각각의 포켓들 사이를 이러한 범위의 오프셋 각도로 선택하면, 반경 방향 슬라이드를 통해 제1 단의 포켓이 제2 유성 기어단의 포켓과 함께 형성될 수 있다는 장점이 있다. 즉, 이를 통해 캐스팅 시에 필요한 슬라이드의 수는 감소한다.

본 발명의 개선예에서, 각각의 포켓은 개별 슬라이드에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게, 이를 통해 각각의 포켓은 자신의 윤곽과 관련하여, 이에 따라 유성 캐리어의 강도 및 작동 정숙도와 관련하여 최적으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 제2 단의 유성 기어를 수용하기 위한 포켓과 제1 단의 포켓을 제조하기 위한 관통부 사이에 원주 방향으로 각각 브릿지가 제공된다. 이는, 이러한 영역의 형성된 브릿지를 통해 유성 캐리어의 강도가 확실히 증진될 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 바람직한 추가의 일 실시예에 상응하게, 제1 단 및 제2 단은 상이한 개수의 유성 기어를 포함한다. 이에 따라, 각각의 유성 기어단은 개별적으로 상응하는 개수의 유성 기어의 선택을 통해 전달할 토크에 매칭될 수 있고, 이로 인해 유성 기어의 개수는 감소하고, 따라서 유성 기어 박스의 제조 비용은 감소한다.

또한, 바람직하게 유성 캐리어는 압축 캐스팅 부품으로서 형성된다. 이에 의해, 더 높은 정밀도를 갖는 유성 캐리어의 제조가 달성될 수 있다.

본 발명을 개선하는 추가의 수단은 본 발명의 바람직한 실시예들의 설명과 함께 도면에 의해 더 상세히 설명된다.

도 1은 제1 실시예에 따라 본 발명에 따른 유성 기어 박스를 도 2의 라인 A-A를 따라 절개하여 도시한 단면도이다.
도 2는 상기 유성 기어 박스를 도 1의 라인 B-B를 따라 절개하여 도시한 횡단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 따라 본 발명에 따른 유성 기어 박스의 유성 캐리어를 도시한 횡단면도이다.

도 1에는 제1 실시예에 따라 본 발명에 따른 유성 기어 박스가 단면도로 도시되어 있으며, 이러한 유성 기어 박스는 중첩된 2개의 단들(1 및 2)로 이루어진다. 제1 단(1)은 3개의 유성 기어(4A 내지 4C)[그러나 본 도면에서는 절단선에 의해 3개의 유성 기어들 중에서 하나의 유성 기어(4C)만이 도시됨]를 통해 링기어(5)와 상호 작동 연결되는 내부에 위치한 선기어(3)를 포함한다. 이 경우, 이러한 링기어(5)는 제1 단(1)의 유성 기어(4A 내지 4C)와 접촉하기 위한 내부 톱니(6)와 더불어, 외부 둘레에 외부 톱니(7)를 포함하며, 이러한 외부 톱니를 통해서 링기어(5)는 제2 단(2)의 3개의 유성 기어(8A 내지 8C)와 맞물리고, 이 경우 제2 단(2)을 위한 선기어를 형성한다. 반면, 유성 기어(8A 내지 8C)는 외부에 위치한 제2 링기어(9)와 상호 작동 연결된다. 이러한 유성 기어 박스의 중첩된 구조에 의해, 자동차의 자동 변속기에서 사용될 때 당업자에게 공지된 유형 및 방식으로, 도시되지 않은 클러치 부재를 의도한 대로 작동함으로써 원하는 회전수 및 토크 전달이 실행될 수 있다.

제1 단(1)의 유성 기어(4A 내지 4C) 및 제2 단(2)의 유성 기어(8A 내지 8C)는 공통의 유성 캐리어(10)를 통해 안내되며, 이러한 유성 캐리어는 유성 기어 박스를 콤팩트하게 형성하고, 이에 따라 공간을 절약하며 자동 변속기의 영역에 장착 가능하게 하기 위해, 축방향 오프셋(X_s)과 함께 유성 기어(8A 내지 8C)에 대해 유성 기어(4A 내지 4C)를 수용한다. 이 경우, 유성 캐리어(10)는 일체형 압축 캐스팅 부품으로서 형성되며, 유성 기어들(4A 내지 4C, 및 8A 내지 8C)은 유성 기어(4A 내지 4C) 영역의, 축방향 오프셋(X_s)을 통해 형성되는 후방 절단부에도 불구하고 반경 방향 슬라이드를 이용하여 캐스팅 과정 중에 이형을 가능하게 하기 위해, 각각 원주 방향으로 서로 오프셋되어 위치하도록 배치된다.

도 2에는 도 1의 본 발명에 따른 유성 기어 박스의 횡단면도가 도시되어 있으며, 이러한 횡단면도에는 유성 기어들(4A 내지 4C, 및 8A 내지 8C) 사이의 원주 방향 오프셋이 더욱 양호하게 도시된다. 도시된 바와 같이, 유성 캐리어(10)의 반경 방향 내부 영역에 형성되고 제1 단(1)의 유성 기어(4A 내지 4C)를 수용하기 위해 제공된 포켓(11A 내지 11C)은 각각, 유성 캐리어(10)의 외부 반경 방향 영역에 배치되고 제2 단(2)의 유성 기어(8A 내지 8C)를 수용하기 위해 배치된 포켓(12A 내지 12C)에 대한 오프셋 각도(α_오프셋) 하에 위치한다. 따라서 이러한 오프셋 각도(α_오프셋)를 통해, 2개의 단(1 및 2)의 유성 기어들(4A 내지 4C, 및 8A 내지 8C) 사이의 축방향 오프셋(X_s)에도 불구하고 반경 방향 슬라이드를 이용하여 캐스팅 과정 중에 포켓을 이형시키는 것이 가능하다. 이러한 경우, 오프셋 각도(α_오프셋)는 예를 들어 반경 방향 슬라이드의 대체 윤곽(13)을 통해 도시되는 바와 같이, 포켓(11A 내지 11C)과 포켓(12A 내지 12C)이 각각 한 쌍으로 공통의 반경 방향 슬라이드를 통해 이형될 수 있도록 작게 선택된다. 또한, 이러한 윤곽(13)은 포켓(11A 내지 11C)을 제조하기 위해 이형 시에 유성 캐리어(10)의 외부 반경 방향 영역 내에 삽입되는 관통부(14A 내지 14C)와, 유성 기어(8A 내지 8C)를 수용하기 위한 포켓(12A 내지 12C) 사이에서 각각 브릿지(15A 내지 15C)가 규정되도록 형성된다. 이러한 브릿지(15A 내지 15C)를 통해, 이러한 영역에서 유성 캐리어(10)의 강도는 확실히 증진될 수 있다.

도 3에는 단일 부품으로서, 본 발명에 따른 유성 기어 박스의 대안 실시예의 유성 캐리어(10')가 횡단면도로 도시되어 있다. 상술한 실시예와는 다르게, 이러한 경우 유성 캐리어(10')의 내부 반경 방향 영역에는 4개의 유성 기어를 위한 4개의 포켓(11A' 내지 11D')이 제공되는 반면, 유성 캐리어(10')의 외부 둘레 영역에는 상술한 실시예에서와 같이 3개의 유성 기어를 수용하기 위한 3개의 챔버(12A' 내지 12C')가 형성된다. 유성 캐리어(10')의 내부 반경 방향 영역 및 외부 반경 방향 영역에서 안내될 유성 기어들의 개수가 이에 따라 상이하기에, 상이한 오프셋 각도들(α_오프셋1 및 α_오프셋2)이 각각 포켓들(11A' 내지 11D'와 12A' 내지 12C') 사이에 형성된다. 또한, 모든 포켓들(11A' 내지 11D'와 12A' 내지 12C')이 개별 반경 방향 슬라이드를 통해 이형된다.

따라서, 본 발명에 따른 유성 기어 박스의 유성 캐리어(10 또는 10')에 의해 제조 비용을 현저히 최소화할 수 있는데, 이는 포켓들(11A 내지 11C와 12A 내지 12C, 또는 11A' 내지 11D'와 12A' 내지 12C')의 공간 설정에 의해 반경 방향 슬라이드를 통한 완전한 이형이 가능하기 때문이다.

1 : 제1 단
2 : 제2 단
3 : 선기어
4A 내지 4C : 제1 단의 유성 기어
5 : 제1 링기어
6 : 내부 톱니
7 : 외부 톱니
8A 내지 8C : 제2 단의 유성 기어
9 : 제2 링기어
10, 10' : 유성 캐리어
11A 내지 11C, 11A' 내지 11D' : 제1 단의 유성 기어 포켓
12A 내지 12C, 12A' 내지 12C' : 제2 단의 유성 기어 포켓
13 : 반경 방향 슬라이드의 윤곽
14A 내지 14C : 관통부
15A 내지 15C : 브릿지
X_s : 축방향 오프셋
α_오프셋, α_오프셋1 _,2 : 오프셋 각도

Claims

각각 선기어(3), 링기어(5, 9), 및 중간 삽입된 유성 기어(4A 내지 4C, 8A 내지 8C)를 갖는 2개의 단(1, 2)을 포함하는, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스이며, 제1 단(1)의 링기어(5)는 동시에 제2 단(2)의 선기어를 형성하고, 2개의 단(1, 2)의 유성 기어(4A 내지 4C, 8A 내지 8C)는 캐스팅 재료로 제조된 공통의 유성 캐리어(10, 10')를 통해 안내되며, 이러한 유성 캐리어는 제2 단(2)의 유성 기어(8A 내지 8C)에 대해 제1 단(1)의 유성 기어(4A 내지 4C)를 축방향 오프셋(X_s) 하에 수용하는, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스에 있어서,
유성 캐리어(10, 10')는, 포켓이 슬라이드를 이용하여 캐스팅 중에 형성될 수 있도록, 각각 제2 단(2)의 유성 기어(8A 내지 8C)를 수용하기 위한 포켓(12A 내지 12C, 12A' 내지 12C')에 대해 제1 단(1)의 유성 기어(4A 내지 4C)를 수용하기 위한 포켓(11A 내지 11C, 11A' 내지 11D')이 원주 방향으로의 오프셋 각도(α_오프셋, α_오프셋1,2) 하에 유성 캐리어(10, 10') 내에 배치되는 방식으로 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스.
제1항에 있어서, 오프셋 각도(α_오프셋, α_오프셋1 _,2)는 20° 내지 70° 범위인 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 포켓(11A' 내지 11D', 12A' 내지 12C')은 개별 슬라이드에 의해 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 단(2)의 유성 기어(8)를 수용하기 위한 포켓(12A 내지 12C)과 제1 단(1)의 포켓(11A 내지 11C)을 제조하기 위한 관통부(14A 내지 14C) 사이에 원주 방향으로 각각 브릿지(15A 내지 15C)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 단(1) 및 제2 단(2)은 상이한 개수의 유성 기어(4A 내지 4C, 8A 내지 8C)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 유성 캐리어(10, 10')는 압축 캐스팅 부품으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 자동 변속기용 유성 기어 박스.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 유성 기어 박스를 포함하는, 자동차의 자동 변속기.