KR20130091264A - 트랜스미션 - Google Patents

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KR20130091264A
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에드워드 더블유. 멜레트
제임스 엠. 하트
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지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨
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Abstract

트랜스미션은 입력 부재, 출력 부재, 유성 기어 세트 조립체, 2개 이상의 유성 기어 세트, 복수의 커플링 부재 및 복수의 토크 전달 장치를 갖는 것으로 제공된다. 유성 기어 세트 각각은 제1, 제2 및 제3 부재를 구비하고, 유성 기어 세트 조립체는 제1, 제2, 제3 및 제4 부재를 구비한다. 토크 전달 장치는 복수의 전진 속도비 및 하나의 후진 속도비를 확립하도록 2가지의 조합으로 작동가능한 클러치 및 브레이크를 구비한다.

Description

트랜스미션{MULTI-SPEED TRANSMISSION}
본 출원은 2012년 2월 3일자로 출원된 미국 가출원 61/594,609호를 우선권으로 한다. 상기 출원의 개시내용은 본원에 참고로 편입된다.
본 발명은 일반적으로 복수의 유성 기어 세트 및 복수의 토크 전달 장치를 갖는 다단 트랜스미션에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 10단 이상의 속도, 유성 기어 세트 조립체, 2개의 유성 기어 세트 및 복수의 토크 전달 장치를 갖는 트랜스미션에 관한 것이다.
본란에서의 기재내용은 본 개시내용에 관한 배경 정보를 제공하며, 종래기술을 구성할 수 있거나 구성하지 않을 수 있다.
일반적인 다단 트랜스미션은 마찰 클러치, 유성 기어 배열체 및 고정된 상호연결부의 조합을 사용하여 복수의 기어비를 성취한다. 일반적으로, 유성 기어 세트의 개수 및 물리적 배열은 패키징, 비용 및 소정의 속도비에 의해 지시된다.
현재의 트랜스미션이 의도된 목적을 성취하지만, 특히 효율, 응답성 및 매끄러움 그리고 개선된 패키징, 주로 감소된 사이즈 및 중량에 대한 관점으로부터 개선된 성능을 나타내는 신규하고 개선된 트랜스미션 구성에 대한 필요성이 필수적으로 존재한다. 따라서, 개선되고, 비용 효율적이며, 콤팩트한 다단 트랜스미션에 대한 필요성이 있다.
입력 부재, 출력 부재, 유성 기어 세트 조립체, 제1 및 제2 유성 기어 세트, 복수의 커플링 부재 및 복수의 토크 전달 장치를 갖는 트랜스미션이 제공된다. 유성 기어 세트 각각은 제1, 제2 및 제3 부재를 구비하고, 유성 기어 세트 조립체는 제1, 제2, 제3 및 제4 부재를 구비한다. 토크 전달 장치는, 예컨대 클러치와 브레이크이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 제1 태양 기어, 제2 태양 기어, 캐리어 부재 및 링 부재를 갖는 유성 기어 세트 조립체를 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 태양 기어, 캐리어 부재 및 링 기어 부재를 갖는 제1 유성 기어 세트를 구비하며, 상기 제1 유성 기어 세트의 태양 기어는 고정 부재에 회전식으로 고정된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 태양 기어, 캐리어 부재 및 링 기어 부재를 갖는 제2 유성 기어 세트를 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 유성 기어 세트 조립체의 캐리어 부재를 제2 유성 기어 세트의 링 기어와 연속적으로 상호연결하는 제1 상호연결 부재를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 유성 기어 세트 조립체의 제2 태양 기어를 제2 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 연속적으로 상호연결하는 제2 상호연결 부재를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 유성 기어 세트 조립체의 제1 태양 기어를 제1 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한 제1 토크 전달 기구를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 제2 유성 기어 세트의 링 기어 및 유성 기어 세트 조립체의 캐리어 부재를, 제1 유성 기어 세트의 링 기어 및 입력 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한 제2 토크 전달 기구를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 제2 유성 기어 세트의 링 기어 및 유성 기어 세트 조립체의 캐리어 부재를, 제2 유성 기어 세트의 태양 기어와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한 제3 토크 전달 기구를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 제2 유성 기어 세트의 캐리어 부재 및 유성 기어 세트 조립체의 제2 태양 기어를, 제1 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한 제4 토크 전달 기구를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 제2 유성 기어 세트의 캐리어 부재 및 유성 기어 세트 조립체의 제2 태양 기어를, 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한 제5 토크 전달 기구를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 제2 유성 기어 세트의 태양 기어를, 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한 제6 토크 전달 기구를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 트랜스미션은 제2 유성 기어 세트의 링 기어 및 유성 기어 세트 조립체의 캐리어 부재를, 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한 제7 토크 전달 기구를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 토크 전달 장치들은 입력 부재와 출력 부재 사이에서 10가지 이상의 전진 속도비 및 하나 이상의 후진 속도비를 확립하도록 2가지 이상의 조합으로 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 특징, 관점 및 이점은 하기의 설명 및 첨부한 도면을 참조하면 명확해지며, 동일한 참조부호는 동일한 구성요소, 요소 또는 특징을 지칭한다.
본원에 기술된 도면은 단지 예시를 목적으로 하며, 본 개시내용의 범위를 제한할 의도의 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 10단 트랜스미션의 일 실시예에 대한 레버 다이아그램,
도 2는 본 발명에 따른 10단 트랜스미션의 일 실시예에 대한 개략도,
도 3은, 도 1 내지 도 3에 도시한 트랜스미션의 유용한 전진 및 후진 속도비 또는 기어비 각각에서 각종 토크 전달 요소의 결합 상태에 대한 일례를 제공하는 진리표.
하기의 설명은 단지 예시적인 것이며, 본 개시내용, 적용 또는 용도를 제한한 의도의 것이 아니다.
우선, 본 발명의 다단 자동 트랜스미션에 관한 실시예는 4개의 유성 기어 세트의 요소들 사이에 영구적인 기계식 연결부에 대한 배열을 가지는 것이 이해되어야 한다. 예를 들면, 제1 유성 기어 세트의 제2 구성요소 또는 요소는 제2 유성 기어 세트의 제2 구성요소 또는 요소에 영구적으로 결합된다. 제1 유성 기어 세트의 제3 구성요소 또는 요소는 제2 유성 기어 세트의 제3 구성요소 또는 요소 및 제4 유성 기어 세트의 제1 구성요소 또는 요소에 영구적으로 결합된다. 제2 유성 기어 세트의 제1 구성요소 또는 요소는 제4 유성 기어 세트의 제2 구성요소 또는 요소에 영구적으로 결합된다.
도 1은 10단 트랜스미션(10)의 일 실시예에 대한 레버 다이아그램 포맷을 도시한다. 레버 다이아그램은 자동 트랜스미션과 같은 기계 장치의 구성요소에 대한 개략도이다. 각각의 별개의 레버는 유성 기어 세트를 나타내며, 유성 기어 세트의 3개의 기본적인 기계 부품은 노드에 의해 각각 나타낸다. 따라서, 단일의 레버는 3개의 노드, 즉 태양 기어용, 유성 기어 캐리어용 및 링 기어용을 포함한다. 일부 경우에, 2개의 레버는 3개 이상의 노드(일반적으로, 4개의 노드)를 갖는 단일의 레버로 조합될 수 있다. 예를 들면, 2개의 상이한 레버 상의 2개의 노드가 고정된 연결부를 통해 상호연결되면, 단일의 레버 상의 단일 노드로서 나타내어질 수 있다. 각각의 레버의 노드들 사이의 상대 길이는 각각의 기어 세트의 링 대 태양 비를 나타내는데 사용될 수 있다. 결국, 이러한 레버비(lever ratios)는 적절한 비율 및 비율 진행을 성취하기 위해 트랜스미션의 기어 비를 변경하는데 사용된다. 각종 유성 기어 세트의 노드들 사이의 기계식 커플링 또는 상호연결부는 얇은 수평방향 라인으로 나타내고, 클러치 및 브레이크 등의 토크 전달 장치는 인터리브형 핑거(interleaved fingers)로서 제공된다. 레버 다이어그램의 포맷, 목적 및 용도에 대한 또 다른 설명은 Benford and Leising에 의한 SAE Paper 810102, "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"에서 알 수 있으며, 이는 본원에 참조로 편입된다.
트랜스미션(10)은 입력 샤프트(또는 부재)(12), 제1 유성 기어 세트(14), 제2 유성 기어 세트(16), 제3 유성 기어 세트(18) 및 제4 유성 기어 세트(20) 그리고 출력 샤프트(또는 부재)(22)를 구비한다. 도 1의 레버 다이아그램에서, 제1 유성 기어 세트(14)와 제2 유성 기어 세트(16)의 레버들은 제1 노드(14A), 제2 노드(14B, 16B), 제3 노드(14C, 16C) 및 제4 노드(16A)를 갖는 단일의 4개의 노드로 조합되어 있다. 이에 따라, 제1 유성 기어 세트(14)의 제2 부재(14B)는 제2 유성 기어 세트(16)의 제2 부재(16B)에 직접 결합되고, 제1 유성 기어 세트(14)의 제3 부재(14C)는 제2 유성 기어 세트(16)의 제3 부재(16C)에 직접 결합된다. 제3 유성 기어 세트(18)는 3개의 노드, 즉 제1 노드(18A), 제2 노드(18B) 및 제3 노드(18C)를 갖는다. 제4 유성 기어 세트(20)는 3개의 노드, 즉 제1 노드(20A), 제2 노드(20B) 및 제3 노드(20C)를 갖는다.
입력 부재(12)는 제3 유성 기어 세트(18)의 제1 노드(18A)에 연속적으로 결합된다. 출력 부재(22)는 제1 및 제2 유성 기어 세트(14, 16)의 조합된 레버들의 제2 노드(14B, 16B)에 결합된다. 제1 및 제2 유성 기어 세트(14, 16)의 조합된 레버들의 제4 노드(16A)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(20B)에 결합된다. 제1 및 제2 유성 기어 세트(14, 16)의 조합된 레버들의 제3 노드(14C, 16C)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(20A)에 결합된다. 제3 유성 기어 세트(18)의 제3 노드(18C)는 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)에 직접 영구적으로 결합된다.
제1 클러치(24)는 제1 및 제2 유성 기어 세트(14, 16)의 조합된 레버들의 제1 노드(14A)를, 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(18B)와 선택적으로 연결한다. 제2 클러치(26)는 입력 부재(또는 샤프트)(12) 및 제3 유성 기어 세트(18)의 제1 노드(18A)를, 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(20A) 그리고 제1 및 제2 유성 기어 세트(14, 16)의 조합된 레버들의 제3 노드(14C, 16C)와 선택적으로 연결한다. 제3 클러치(28)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제3 노드(20C)를, 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(20A) 그리고 제1 및 제2 유성 기어 세트(14, 16)의 조합된 레버들의 제3 노드(14C, 16C)와 선택적으로 연결한다. 제4 클러치(30)는 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(18B)를, 제1 및 제2 유성 기어 세트(14, 16)의 조합된 레버들의 제4 노드(16A)와 선택적으로 연결한다. 제1 브레이크(32)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(20B) 그리고 제1 및 제2 유성 기어 세트(14, 16)의 조합된 레버들의 제4 노드(16A)를, 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 선택적으로 연결한다. 제2 브레이크(34)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제3 노드(20C)를, 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 선택적으로 연결한다. 제3 브레이크(36)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(20A) 그리고 제1 및 제2 유성 기어 세트(14, 16)의 조합된 레버들의 제3 노드(14C, 16C)를, 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 선택적으로 연결한다.
도 2는 본 발명에 따른 10단 트랜스미션(10)의 일 실시예에 대한 개략적인 레이아웃을 제공하는 스틱 다이아그램이다. 도 2에서, 도 1의 레버 다이아그램으로부터의 넘버링이 제공된다. 클러치 및 커플링이 대응하게 제공되는 반면, 유성 기어 세트의 노드들은 태양 기어, 링 기어, 유성 기어 및 유성 기어 캐리어와 같은 유성 기어 세트의 구성요소로서 나타낸다.
예를 들면, 유성 기어 세트(14)와 유성 기어 세트(16)는 유성 기어 세트 조립체(17)를 형성하도록 조합된다. 유성 기어 세트 조립체(17)는 제1 태양 기어 부재(14A), 제2 태양 기어 부재(16A), 링 기어 부재(14B, 16B) 및 유성 기어의 제1 세트(14D)(그 중 하나만이 도시됨)와 피니언 기어의 제2 세트(16D)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(14C, 16C)를 구비한다. 제1 태양 기어 부재(14A)는 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(42)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(14B, 16B)는 출력 샤프트(또는 부재)(22)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 캐리어 부재(14C, 16C)는 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(44) 및 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(46)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어의 제1 세트(14D) 각각은 태양 기어 부재(14A)와 유성 기어의 제2 세트(16D) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다. 유성 기어의 제2 세트(16D) 각각은 태양 기어 부재(16A), 링 기어 부재(14B, 16B) 및 유성 기어의 제1 세트(14D) 모두와 서로 맞물리도록 구성된다. 제2 태양 기어 부재(16A)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(48)와 공통 회전을 위해 연결된다.
유성 기어 세트(18)는 태양 기어 부재(18C), 링 기어 부재(18A) 및 유성 기어의 세트(18D)(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(18B)를 구비한다. 태양 기어 부재(18C)는, 태양 기어 부재(18C)가 트랜스미션 하우징에 대해 회전하는 것을 방지하도록 트랜스미션 하우징(50)에 직접 연결된다. 링 기어 부재(18A)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(18B)는 제5 샤프트 또는 상호연결 부재(52)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(18D) 각각은 태양 기어 부재(18C)와 링 기어 부재(18A) 양자와 서로 맞물리도록 각각 구성된다.
유성 기어 세트(20)는 태양 기어 부재(20C), 링 기어 부재(20A) 및 유성 기어의 세트(20D)(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(20B)를 구비한다. 태양 기어 부재(20C)는 제6 샤프트 또는 상호연결 부재(54)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(20A)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(46)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(20B)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(48)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(20D) 각각은 태양 기어 부재(20C)와 링 기어 부재(20A) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다.
입력 샤프트(또는 부재)(12)는 엔진(도시하지 않음) 또는 토크 컨버터(도시하지 않음)의 터빈에 연속적으로 연결된다. 출력 샤프트(또는 부재)(22)는 최종 구동 유닛 또는 트랜스퍼 케이스(도시하지 않음)와 연속적으로 연결된다.
토크 전달 기구 또는 클러치(24, 26, 28, 30) 및 브레이크(32, 34, 36)는, 샤프트 또는 상호연결 부재, 유성 기어 세트의 부재들 및 하우징의 선택적인 상호연결을 허용한다. 예를 들면, 제1 클러치(24)는 제1 샤프트 도는 상호연결 부재(42)를 제6 샤프트 또는 상호연결 부재(52)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 클러치(26)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(44)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제3 클러치(28)는 제6 샤프트 또는 상호연결 부재(54)를 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(46)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제4 클러치(30)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(48)를 제5 샤프트 또는 상호연결 부재(52)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제1 브레이크(32)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(48)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(48)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제2 브레이크(34)는 제7 샤프트 또는 상호연결 부재(54)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(54)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제3 브레이크(36)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(46)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(46)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 10단 트랜스미션(10)의 동작이 기술된다. 트랜스미션(10)은 입력 샤프트(또는 부재)(12)로부터 출력 샤프트(또는 부재)(22)로, 적어도 10가지의 전진 속도비 또는 토크비 및 적어도 하나의 후진 속도비 또는 토크비로 토크를 전달할 수 있다. 각각의 전진 및 후진 속도비 또는 토크비는, 후술하는 바와 같이, 토크 전달 기구(즉, 제1 클러치(24), 제2 클러치(26), 제3 클러치(28), 제4 클러치(30), 제1 브레이크(32), 제2 브레이크(34) 및 제3 브레이크(36)) 중 하나 이상의 결합에 의해 달성된다. 도 3은 각종 기어 상태를 성취하도록 작동 또는 결합되는 토크 전달 기구의 각종 조합을 나타내는 진리표이다. 박스 내의 "X"는 특정의 클러치 또는 브레이크가 소정의 기어 상태를 성취하도록 결합됨을 의미한다. "O"는 특정의 토크 전달 장치(즉, 브레이크 또는 클러치)가 온(on) 또는 작동이지만, 토크를 이송하고 있지 않음을 나타낸다. 또한, 각종 기어 상태의 실제 수치의 기어비가 제공되지만, 이러한 수치는 단지 예시이며 트랜스미션(10)의 작동 기준 및 각종 적용을 수용하도록 상당한 범위에 걸쳐 조절될 수 있음이 이해되어야 한다. 물론, 선택된 기어 직경, 기어 치형부 카운트 및 기어 구성에 따라서 다른 기어비가 성취가능하다.
예를 들면, 후진 기어를 확립하기 위해, 제4 클러치(30)와 제3 브레이크(36)가 결합 또는 작동된다. 제4 클러치(30)는 제4 샤프트 도는 상호연결 부재(48)를 제6 샤프트 또는 상호연결 부재(52)와 연결한다. 제3 브레이크(36)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(46)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하여, 부재(46)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 마찬가지로, 도 3에 도시한 바와 같이, 클러치 및 브레이크 결합의 상이한 조합을 통해 10가지의 전진비가 성취된다.
트랜스미션(10)의 작동 및 기어 상태에 관한 전술한 설명은, 우선, 소정의 기어 상태에서 특정하게 기준되지 않은 모든 클러치들이 작동되지 않거나 또는 분리되고; 다음으로, 적어도 인접한 기어 상태 사이에서의 기어 변환, 즉 기어 상태의 변경 동안에, 양자의 기어 상태에서 결합되거나 또는 작동되는 클러치는 결합 또는 작동 유지될 것임을 가정하도록 이해되어야 한다.
본 발명의 설명은 단지 예시이며, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 변경이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 예를 들면, 상술한 각종 샤프트 또는 상호연결 부재는 보다 많은 개수의 샤프트를 형성하도록 조합되거나 또는 별도의 샤프트로 나눠질 수 있으므로, 샤프트의 총 개수를 증가시킨다. 이러한 변경은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다.
10단 트랜스미션(10)은 4개의 유성 기어 세트(14, 16, 18, 20)를 구비한다. 후술하는 바와 같이, 유성 기어 세트(14, 16, 18, 20) 각각은 클러치 또는 브레이크를 통해 서로에 또는 트랜스미션 하우징(50)에 영구적으로 또는 선택적으로 상호연결되는 태양 기어, 캐리어 부재 및 링 기어와 같은 구성요소 또는 부재를 갖는다. 트랜스미션(10)은 입력 부재(12)와 출력 부재(22) 사이에 10가지 기어비를 확립할 수 있다.
예를 들면, 유성 기어 세트(14)는 태양 기어 부재(14A), 링 기어 부재(14C) 및 유성 기어의 세트(14D)(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(14B)를 구비한다. 태양 기어 부재(14A)는 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(42) 및 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(44)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(14C)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(46)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 캐리어 부재(14B)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(48)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(14D) 각각은 태양 기어 부재(14A)와 링 기어 부재(14C) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다.
유성 기어 세트(16)는 태양 기어 부재(16A), 링 기어 부재(16C) 및 유성 기어의 세트(16D)(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(16B)를 구비한다. 태양 기어 부재(16A)는 제2 샤프트 또는 상호연결 부재(44)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(16C)는 제5 샤프트 또는 상호연결 부재(52)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 캐리어 부재(16B)는 입력 부재(12)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(16D) 각각은 태양 기어 부재(16A)와 링 기어 부재(16C) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다.
유성 기어 세트(18)는 태양 기어 부재(18A), 링 기어 부재(18C) 및 유성 기어의 세트(18D)(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(18B)를 구비한다. 태양 기어 부재(18A)는 제5 샤프트 또는 상호연결 부재(52)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(18C)는 제6 샤프트 또는 상호연결 부재(54)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 캐리어 부재(18B)는 입력 부재(12)와 제7 샤프트 또는 상호연결 부재(56)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(18D) 각각은 태양 기어 부재(18A)와 링 기어 부재(18C) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다.
유성 기어 세트(20)는 태양 기어 부재(20A), 링 기어 부재(20C) 및 유성 기어의 세트(20D)(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(20B)를 구비한다. 태양 기어 부재(20A)는 제8 샤프트 또는 상호연결 부재(58)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(20C)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(48)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 캐리어 부재(20B)는 제6 샤프트 또는 상호연결 부재(54) 및 출력 샤프트 또는 부재(22)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(20D) 각각은 태양 기어 부재(20A)와 링 기어 부재(20C) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다.
입력 샤프트(또는 부재)(12)는 엔진(도시하지 않음) 또는 토크 컨버터(도시하지 않음)의 터빈에 연속적으로 연결된다. 출력 샤프트(또는 부재)(22)는 최종 구동 유닛 또는 트랜스퍼 케이스(도시하지 않음)와 연속적으로 연결된다. 트랜스미션 하우징(50)은 유성 기어 세트들을 지지하며 엔진에 볼트 체결 또는 이와는 달리 고정된다.
토크 전달 기구 또는 클러치(24, 26, 28, 30) 및 브레이크(32, 34)는 샤프트들 또는 상호연결 부재들, 유성 기어 세트의 부재들 및 하우징의 선택적인 상호연결을 허용한다. 예를 들면, 제1 클러치(24)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를, 제8 샤프트 또는 상호연결 부재(58)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 클러치(26)는 제5 샤프트 또는 상호연결 부재(52)를, 제8 샤프트 또는 상호연결 부재(58)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제3 클러치(28)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(48)를, 제5 샤프트 또는 상호연결 부재(52)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제4 클러치(30)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(48)를, 제7 샤프트 또는 상호연결 부재(56)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제1 브레이크(32)는 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(42)를, 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(42)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제2 브레이크(34)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(46)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(46)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 10단 트랜스미션(10)의 동작을 기술한다. 트랜스미션(10)은 입력 샤프트(또는 부재)(12)로부터 출력 샤프트(또는 부재)(22)로, 적어도 10가지의 전진 속도비 또는 토크비 및 적어도 하나의 후진 속도비 또는 토크비로 토크를 전달할 수 있다. 각각의 전진 및 후진 속도비 또는 토크비는, 후술하는 바와 같이, 토크 전달 기구(즉, 제1 클러치(24), 제2 클러치(26), 제3 클러치(28), 제4 클러치(30), 제1 브레이크(32) 및 제2 브레이크(34)) 중 하나 이상의 결합에 의해 달성된다. 도 2는 각종 기어 상태를 성취하도록 작동 또는 결합되는 토크 전달 기구의 각종 조합을 나타내는 진리표이다. 박스 내의 "X"는 특정의 클러치 또는 브레이크가 소정의 기어 상태를 성취하도록 결합됨을 의미한다. "O"는 특정의 토크 전달 장치(즉, 브레이크 또는 클러치)가 온(on) 또는 작동이지만, 토크를 이송하고 있지 않음을 나타낸다. 또한, 각종 기어 상태의 실제 수치의 기어비가 제공되지만, 이러한 수치는 단지 예시이며 트랜스미션(10)의 작동 기준 및 각종 적용을 수용하도록 상당한 범위에 걸쳐 조절될 수 있음이 이해되어야 한다. 물론, 선택된 기어 직경, 기어 치형부 카운트 및 기어 구성에 따라서 다른 기어비가 성취가능하다.
예를 들면, 후진 기어를 확립하기 위해, 제4 클러치(30), 제1 브레이크(32) 및 제2 브레이크(34)가 결합 또는 작동된다. 제4 클러치(30)는 제4 샤프트 또는 상호연결 부재(48)를 제7 샤프트 또는 상호연결 부재(56)와 연결한다. 제1 브레이크(32)는 제1 샤프트 또는 상호연결 부재(42)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하여, 부재(42)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제2 브레이크(34)는 제3 샤프트 또는 상호연결 부재(46)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하여, 부재(46)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 마찬가지로, 도 2에 도시한 바와 같이, 클러치 및 브레이크 결합의 상이한 조합을 통해 10가지의 전진비가 성취된다.
10단 트랜스미션(10)의 작동 및 기어 상태에 관한 전술한 설명은, 우선, 소정의 기어 상태에서 특정하게 기준되지 않은 모든 클러치들이 작동되지 않거나 또는 분리되고; 다음으로, 적어도 인접한 기어 상태 사이에서의 기어 변환, 즉 기어 상태의 변경 동안에, 양자의 기어 상태에서 결합되거나 또는 작동되는 클러치는 결합 또는 작동 유지될 것임을 가정하도록 이해되어야 한다. 본 발명의 설명은 단지 예시이며, 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 변경이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 이러한 변경은 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (10)

  1. 입력 부재;
    출력 부재;
    제1, 제2, 제3 및 제4 부재를 갖는 유성 기어 세트 조립체;
    제1, 제2 및 제3 부재를 갖는 제1 유성 기어 세트로서, 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재는 고정 부재에 회전식으로 고정되는, 상기 제1 유성 기어 세트;
    제1, 제2 및 제3 부재를 갖는 제2 유성 기어 세트;
    상기 유성 기어 세트 조립체의 제3 부재를 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 연속적으로 상호연결하는 제1 상호연결 부재;
    상기 유성 기어 세트 조립체의 제4 부재를 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 상호연결하는 제2 상호연결 부재;
    상기 유성 기어 세트 조립체의 제1, 제2, 제3 및 제4 부재 중 하나 이상 및 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트의 제1, 제2 및 제3 부재 중 하나 이상을, 상기 유성 기어 세트 조립체의 제1, 제2, 제3 및 제4 부재 중 다른 것, 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트의 제1, 제2 및 제3 부재 중 다른 것 및 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한 7개 이상의 토크 전달 장치
    를 포함하며,
    상기 7개 이상의 토크 전달 장치는 상기 입력 부재와 상기 출력 부재 사이에서 복수의 전진 속도비 및 하나 이상의 후진 속도비를 확립하도록 2가지 이상의 조합으로 선택적으로 결합가능한
    트랜스미션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 7개 이상의 토크 전달 기구 중 첫 번째는,
    상기 유성 기어 세트 조립체의 제1 부재를, 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    트랜스미션.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 두 번째는,
    상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 유성 기어 세트 조립체의 제3 부재를, 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 입력 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    트랜스미션.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 7개 이상의 토크 전달 기구 중 세 번째는,
    상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 유성 기어 세트 조립체의 제3 부재를, 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    트랜스미션.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 7개 이상의 토크 전달 기구 중 네 번째는,
    상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 유성 기어 세트 조립체의 제4 부재를, 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    트랜스미션.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 7개 이상의 토크 전달 기구 중 다섯 번째는,
    상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 유성 기어 세트 조립체의 제4 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    트랜스미션.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 7개 이상의 토크 전달 기구 중 여섯 번째는,
    상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    트랜스미션.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 7개 이상의 토크 전달 기구 중 일곱 번째는,
    상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 유성 기어 세트 조립체의 제3 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    트랜스미션.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 7개 이상의 토크 전달 기구 중 3개는, 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트 그리고 상기 유성 기어 세트 조립체의 부재들 중 하나 이상을, 상기 고정 부재에 연결하기 위한 브레이크이고,
    상기 7개 이상의 토크 전달 기구 중 4개는, 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트 그리고 상기 유성 기어 세트 조립체의 부재들 중 다른 하나 이상을, 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트 그리고 상기 유성 기어 세트 조립체의 하나 이상의 다른 부재에 연결하기 위한 클러치인
    트랜스미션.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유성 기어 세트 조립체의 제1 및 제4 부재는 제1 및 제2 태양 기어이고, 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트의 제3 부재들은 태양 기어이고, 상기 제1 및 제2 유성 기어 세트의 제2 부재들 그리고 상기 유성 기어 세트 조립체의 제3 부재는 캐리어 부재이고, 상기 유성 기어 세트 조립체의 제2 부재 그리고 상기 제1 및 2 유성 기어 세트의 제1 부재들은 링 기어이고,
    상기 유성 기어 세트 조립체의 캐리어 부재는 제1 복수의 유성 기어 및 제2 복수의 유성 기어를 회전가능하게 지지하고, 상기 제1 복수의 유성 기어는 상기 제2 복수의 유성 기어 및 상기 유성 기어 세트 조립체의 제1 태양 기어와 서로 맞물리고, 상기 제2 복수의 유성 기어는 상기 제1 복수의 유성 기어, 상기 유성 기어 세트 조립체의 상기 제2 태양 기어 및 상기 링 기어와 서로 맞물리는
    트랜스미션.
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