KR20130101469A - 다단 유성 기어 세트 트랜스미션 - Google Patents

다단 유성 기어 세트 트랜스미션 Download PDF

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Abstract

트랜스미션은 입력 부재, 출력 부재, 적어도 4개의 유성 기어 세트, 복수의 커플링 부재 및 복수의 토크 전달 장치를 갖는다. 유성 기어 세트의 각각은 제1, 제2 및 제3 부재를 구비한다. 토크 전달 장치는 복수의 전진 기어비 및 하나의 후진 기어비를 확립하도록 2개의 조합으로 작동 가능한 클러치 및 브레이크를 포함한다.

Description

다단 유성 기어 세트 트랜스미션{MULTI-SPEED PLANETARY GEAR SET TRANSMISSION}
[관련 출원의 교차 참조]
본 출원은 2012년 3월 5일 출원된 미국 가특허출원 No. 61/606,791의 이익을 주장한다. 상기 출원의 개시 내용은 본 명세서에 참조로서 편입된다.
[기술분야]
본 발명은 일반적으로 복수의 유성 기어 세트와 복수의 토크 전달 장치를 갖는 다단 트랜스미션에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 속도, 적어도 4개의 유성 기어 세트 및 복수의 토크 전달 장치를 갖는 트랜스미션에 관한 것이다.
이 부분에서의 기재 내용은 단지 본 개시 내용에 관련된 배경 정보를 제공하며, 종래 기술을 구성하거나 구성하지 않을 수 있다.
일반적인 다단 트랜스미션은 복수의 기어비를 획득하기 위하여 마찰 클러치, 유성 기어 장치 및 고정 상호 연결부를 이용한다. 유성 기어 세트의 개수 및 물리적 배치는, 일반적으로, 패키징, 비용 및 원하는 속도비에 의해 좌우된다.
종래의 트랜스미션이 의도된 목적을 획득하지만, 특히 효율, 응답성 및 부드러움의 견지로부터의 개선된 성능과 주로 감소된 크기 및 무게의 개선된 패키징을 나타내는 신규의 개선된 트랜스미션 구성에 대한 요구는 본질적으로 변함없다. 따라서, 개선되고 비용효율적이며 콤팩트한 다단 변속기에 대한 요구가 있다.
입력 부재, 출력 부재, 4개의 유성 기어 세트, 복수의 커플링 부재 및 복수의 토크 전달 장치를 갖는 트랜스미션이 제공된다. 유성 기어 세트 각각은 제1, 제2 및 제3 부재를 구비한다. 토크 전달 장치는, 예를 들어 클러치와 브레이크이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 세트는 태양 기어, 캐리어 부재 및 링 기어를 각각 가지며, 입력 부재는 제2 유성 기어 세트의 태양 기어와 공통 회전을 위하여 연속적으로 연결되고, 출력 부재는 제1 유성 기어 세트의 캐리어 부재 및 제3 유성 기어 세트의 링 기어와 공통 회전을 위하여 연속적으로 연결된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제1 상호 연결 부재는 제1 유성 기어 세트의 캐리어 부재를, 제3 유성 기어 세트의 링 기어와 연속적으로 상호 연결한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제2 상호 연결 부재는 제1 유성 기어 세트의 링 기어를, 제2 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 연속적으로 상호 연결한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제3 상호 연결 부재는 제2 유성 기어 세트의 링 기어를, 제3 유성 기어 세트의 캐리어 부재 및 제4 유성 기어 세트의 링 기어와 연속적으로 상호 연결한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제4 상호 연결 부재는 제3 유성 기어 세트의 태양 기어를, 제4 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 연속적으로 상호 연결한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제1 토크 전달 기구는 제2 유성 기어 세트의 태양 기어 및 입력 부재를, 제4 유성 기어 세트의 링 기어와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제2 토크 전달 기구는 제2 유성 기어 세트의 태양 기어 및 입력 부재를, 제4 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제3 토크 전달 기구는 제4 유성 기어 세트의 태양 기어를, 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제4 토크 전달 기구는 제3 유성 기어 세트의 태양 기어를, 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제5 토크 전달 기구는 제2 유성 기어 세트의 링 기어를, 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제6 토크 전달 기구는 제1 유성 기어 세트의 태양 기어를, 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 토크 전달 기구들은 입력 부재와 출력 부재 사이에서 복수의 전진 속도비 및 하나 이상의 후진 속도비를 확립하도록 2개 이상의 조합으로 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 트랜스미션은, 제1 유성 기어 세트의 캐리어 부재를 제3 유성 기어 세트의 링 기어와 연속으로 상호 연결하는 제1 상호 연결 부재와, 제1 유성 기어 세트의 링 기어를 제2 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 연속으로 상호 연결하는 제2 상호 연결 부재와, 제2 유성 기어 세트의 링 기어를 제3 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 연속으로 상호 연결하는 제3 상호 연결 부재와, 제3 유성 기어 세트의 태양 기어를 제4 유성 기어 세트의 링 기어와 연속으로 상호 연결하는 제4 상호 연결 부재를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제1 토크 전달 기구는 제2 유성 기어 세트의 태양 기어와 입력 부재를 제2 유성 기어 세트의 링 기어, 제3 유성 기어 세트의 캐리어 부재 및 제4 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 제2 토크 전달 기구는 제2 유성 기어 세트의 태양 기어와 입력 부재를 제3 유성 기어 세트의 태양 기어 및 제4 유성 기어 세트의 링 기어와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 제3 토크 전달 기구는 제1 유성 기어 세트의 캐리어 부재, 제3 유성 기어 세트의 링 기어 및 출력 부재를 제2 유성 기어 세트의 링 기어, 제3 유성 기어 세트의 캐리어 부재 및 제4 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 제4 토크 전달 기구는 제4 유성 기어 세트의 태양 기어를 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 제5 토크 전달 기구는 제3 유성 기어 세트의 태양 기어와 제4 유성 기어 세트의 링 기어를 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 제6 토크 전달 기구는 제3 유성 기어 세트의 캐리어 부재와 제4 유성 기어 세트의 캐리어 부재를 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하고, 제7 토크 전달 기구는 제1 유성 기어 세트의 태양 기어를 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 다른 특징, 양태 및 이점은, 유사한 도면 부호가 동일한 부품, 요소 및 특징을 나타내는 첨부된 도면 및 이어지는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 참조하여 명백하게 될 것이다.
본 명세서에서 설명된 도면은 단지 예시를 위한 것으로, 어떠한 방법으로도 본 개시 내용의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 다단 트랜스미션의 일 실시예의 레버(lever) 다이아그램이다;
도 2는 본 발명에 따른 8단 또는 9단 트랜스미션의 일 실시예에 대한 개략도이다;
도 3은 본 발명에 따른 8단 또는 9단 트랜스미션의 다른 실시예에 대한 개략도이다;
도 4는 도 1, 2 및 3에 도시된 사용 가능한 8개의 전진 및 후진 속도 및 기어비의 각각에서의 다양한 토크 전달 요소의 결합 상태를 나타내는 진리표이다;
도 5는 도 1, 2 및 3에 도시된 사용 가능한 9개의 전진 및 후진 속도 및 기어비의 각각에서의 다양한 토크 전달 요소의 결합 상태를 나타내는 진리표이다;
도 6은 본 발명에 따른 10단 트랜스미션의 일 실시예에 대한 개략도이다; 그리고,
도 7은 도 6에 도시된 10단 트랜스미션의 사용 가능한 10개의 전진 및 후진 속도 및 기어비의 각각에서의 다양한 토크 전달 요소의 결합 상태를 나타내는 진리표이다.
다음의 설명은 본질적으로 단지 예시적이며, 본 개시 내용, 애플리케이션 또는 용도를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
우선, 본 발명의 다단 자동 트랜스미션에 관한 실시예는 4개의 유성 기어 세트의 요소들 사이에 영구적인 기계식 연결부에 대한 배치를 가지는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 제1 유성 기어 세트의 제2 부품 또는 요소는 제3 유성 기어 세트의 제1 부품 또는 요소에 영구적으로 결합된다. 제1 유성 기어 세트의 제3 부품 또는 요소는 제2 유성 기어 세트의 제2 부품 또는 요소에 영구적으로 결합된다. 제2 유성 기어 세트의 제1 부품 또는 요소는 제3 유성 기어 세트의 제2 부품 또는 요소와 제4 유성 기어 세트의 제1 부품 또는 요소에 영구적으로 결합된다. 제3 유성 기어 세트의 제3 부품 또는 요소는 제4 유성 기어 세트의 제2 부품 또는 요소에 영구적으로 결합된다.
이제, 도 1을 참조하여, 다단 트랜스미션(10)의 일 실시예가 레버 다이아그램 포맷으로 도시된다. 레버 다이아그램은 자동 트랜스미션과 같은 기계 장치의 부품의 개략적인 표현이다. 각 개별 레버는 유성 기어 세트를 나타내며, 유성 기어의 3개의 기본적인 기계적 부품은 각각 노드로 표현된다. 따라서, 단일의 레버는 3개의 노드, 즉 태양 기어용, 유성 기어 캐리어용 및 링 기어용을 포함한다. 각각의 레버의 노드들 사이의 상대 길이는 각각의 기어 세트의 링 대 태양 비를 나타내는데 사용될 수 있다. 이러한 레버비(lever ratio)는 적절한 비율 및 비율 진행을 획득하기 위해 트랜스미션의 기어 비를 변경하는데 사용된다. 각종 유성 기어 세트의 노드들 사이의 기계식 커플링 또는 상호 연결부는 얇은 수평방향 라인으로 나타내고, 클러치 및 브레이크와 같은 토크 전달 장치는 인터리브형 핑거(interleaved finger)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 본 명세서에 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)는 3개의 노드, 즉 제1 노드(14A), 제2 노드(14B) 및 제3 노드(14C)를 갖는다. 제2 유성 기어 세트(16)는 3개의 노드, 즉 제1 노드(16A), 제2 노드(16B) 및 제3 노드(16C)를 갖는다. 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 제2 유성 기어 세트(16)의 제3 노드(16C)에 연속적으로 결합된다. 출력 부재(22)는 제1 유성 기어 세트(14)의 제2 노드(14B) 및 제3 유성 기어 세트(18)의 제1 노드(18A)에 결합된다. 제1 유성 기어 세트(14)의 제2 노드(14B)는 제3 유성 기어 세트(18)의 제1 노드(18A)에 결합된다. 제1 유성 기어 세트(14)의 제3 노드(14C)는 제2 유성 기어 세트(16)의 제2 노드(16B)에 결합된다. 제2 유성 기어 세트(16)의 제1 노드(16A)는 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(18B) 및 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(20A)에 결합된다. 제3 유성 기어 세트(18)의 제3 노드(18C)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(20B)에 결합된다.
제1 클러치(26)는 입력 부재 또는 샤프트(12)와 제2 유성 기어 세트(16)의 제3 노드(16C)를 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(20A), 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(18B) 및 제2 유성 기어 세트(16)의 제1 노드(16A)와 선택적으로 연결한다. 제2 클러치는(26)는 입력 부재 또는 샤프트(12)와 제2 유성 기어 세트(16)의 제3 노드(16C)를 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(20B) 및 제3 유성 기어 세트(18)의 제3 노드(18C)와 선택적으로 연결한다. 제1 브레이크(30)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제3 노드(20C)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 선택적으로 연결한다. 제2 브레이크(32)는 제3 유성 기어 세트(18)의 제3 노드(18C)와 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(20B)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 선택적으로 연결한다. 제3 브레이크(34)는 제2 유성 기어 세트(16)의 제1 노드(16A), 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(18B) 및 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(20A)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 선택적으로 연결한다. 제4 브레이크(36)는 제1 유성 기어 세트(14)의 제1 부재(14A)를 고정 부재 또는 트랜스미션 하우징(50)과 선택적으로 연결한다.
도 2를 참조하면, 스틱 다이아그램(stick diagram)은 본 발명에 따른 다단 트랜스미션(10)의 일 실시예에 대한 개략적인 레이아웃을 제공한다. 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 부품으로서 나타낸다.
예를 들면, 유성 기어 세트(14)는 태양 기어 부재(14A), 링 기어 부재(14C) 및 유성 기어(14D) 세트(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(14B)를 구비한다. 태양 기어 부재(14A)는 제1 샤프트(또는 상호 연결 부재)(42)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(14C)는 제2 샤프트(또는 상호 연결 부재)(44)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(14B)는 제3 샤프트(또는 상호 연결 부재)(46) 및 출력 샤프트(또는 부재)(22)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(16C), 링 기어 부재(16A) 및 유성 기어(16D) 세트(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(16B)를 구비한다. 태양 기어 부재(16C)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(16A)는 제4 샤프트(또는 상호 연결 부재)(48)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(16B)는 제2 샤프트(또는 상호 연결 부재)(44)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(16D) 각각은 태양 기어 부재(16C)와 링 기어 부재(16A) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다.
유성 기어 세트(18)는 태양 기어 부재(18C), 링 기어 부재(18B) 및 유성 기어(18D) 세트(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(18A)를 구비한다. 태양 기어 부재(18C)는 제5 샤프트(또는 상호 연결 부재)(52) 및 제6 샤프트(또는 상호 연결 부재)(54)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(18A)는 제3 샤프트(또는 상호 연결 부재)(46) 및 출력 샤프트(또는 부재)(22)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(18B)는 제4 샤프트(또는 상호 연결 부재)(48) 및 제7 샤프트(또는 상호 연결 부재)(56)와 공통 회전을 위해 연결된다. 제1 유성 기어(18D) 세트 각각은 태양 기어 부재(18C)와 링 기어 부재(18A) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다.
유성 기어 세트(20)는 태양 기어 부재(20C), 링 기어 부재(20A) 및 유성 기어(20D) 세트(그 중 하나만이 도시됨)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(20B)를 구비한다. 태양 기어 부재(20C)는 제8 샤프트(또는 상호 연결 부재)(60)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(20A)는 제9 샤프트(또는 상호 연결 부재)(60) 및 제7 샤프트(또는 상호 연결 부재)(56)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(20B)는 제5 샤프트(또는 상호 연결 부재)(52) 및 제10 샤프트(또는 상호 연결 부재)(62)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(미도시) 또는 토크 컨버터(미도시)의 터빈에 연속적으로 연결된다. 출력 샤프트(또는 부재)(22)는 최종 구동 유닛 또는 트랜스퍼 케이스(미도시)와 연속적으로 연결된다.
토크 전달 기구 또는 클러치(26, 28) 및 브레이크(30, 32, 34, 36)는 샤프트 또는 상호 연결 부재, 유성 기어 세트의 부재들 및 하우징의 선택적인 상호 연결을 허용한다. 예를 들면, 제1 클러치(26)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를 제4 샤프트(또는 상호 연결 부재)(48)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 클러치(26)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를 제6 샤프트(또는 상호 연결 부재)(54)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제1 브레이크(30)는 제8 샤프트(또는 상호 연결 부재)(58)를 고정 요소 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(58)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제2 브레이크(32)는 제10 샤프트(또는 상호 연결 부재)(46)를 고정 요소 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(62)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제3 브레이크(34)는 제9 샤프트(또는 상호 연결 부재)(60)를 고정 요소 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(60)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제4 브레이크(34)는 제1 샤프트(또는 상호 연결 부재)(42)를 고정 요소 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(42)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다.
도 3을 참조하면, 다단 트랜스미션에 대한 다른 실시예가 도면 부호 100으로 개략적으로 도시된다. 트랜스미션(100)은 트랜스미션(10)에 대하여 전술한 것과 동일한 개수의 유성 기어 세트 및 토크 전달 기구를 가진다. 그러나, 트랜스미션(100)이 트랜스미션(10)에 대하여 전술한 것과 동일한 3개의 유성 기어 세트(14, 16, 18)를 제공하지만, 트랜스미션(10)과는 대조적으로 트랜스미션(10)의 유성 기어 세트(20)를 대체하는 상이한 제4 유성 기어 세트(20')가 제공된다. 유성 기어 세트(20')는 태양 기어(20C'), 링 기어(20B') 및 2 세트의 유성 피니언 기어(20D', 20E')를 지지하는 캐리어 부재(20A')를 갖는 복합 유성 기어 세트이다. 피니언 기어(20D')는 태양 기어(20C') 및 제2 세트의 피니언 기어(20E') 양자와 서로 맞물린다. 피니언 기어(20E')는 링 기어(20B') 및 제1 세트의 피니언 기어(20D') 양자와 서로 맞물린다. 유성 기어 세트(20)를 복합 유성 기어 세트(20')와 교체하는 것에 더하여, 상호 연결 부재(52, 54, 56, 60, 62)는 제거되고, 새로 재구성된 상호 연결 부재(54', 56')가 도입된다. 상호 연결 부재(54')는 태양 기어 부재(18C)를 링 기어 부재(20B')와 공통 회전을 위하여 상호 연결한다. 따라서, 제2 클러치(28)는 상호 연결 부재(54')를 입력 부재(12)와 선택적으로 연결한다. 또한, 제2 브레이크(32)는 상호 연결 부재(54')를 트랜스미션 하우징(50)과 선택적으로 연결한다. 상호 연결 부재(56')는 캐리어 부재(18B)를 캐리어 부재(20A')와 공통 회전을 위하여 상호 연결한다. 따라서, 제3 브레이크(34)는 상호 연결 부재(56')를 트랜스미션 하우징(50)과 선택적으로 연결한다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여, 다단 트랜스미션(10, 100)의 동작이 설명될 것이다. 트랜스미션(10, 100)은 입력 샤프트(또는 부재)(12)로부터 출력 샤프트(또는 부재)(22)로, 적어도 8가지의 전진 속도비 또는 토크비 및 적어도 하나의 후진 속도비 또는 토크비로 토크를 전달할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 각각의 전진 및 후진 속도비 또는 토크비는, 후술하는 바와 같이, 토크 전달 기구(즉, 제1 클러치(26), 제2 클러치(28), 제1 브레이크(30), 제2 브레이크(32), 제3 브레이크(34) 및 제4 브레이크(46)) 중 하나 이상의 결합에 의해 달성된다. 도 4는 8가지 전진 및 1가지 후진 기어 상태를 획득하도록 작동 또는 결합되는 토크 전달 기구의 각종 조합을 나타내는 진리표이다. 박스 내의 "X"는 특정의 클러치 또는 브레이크가 소정의 기어 상태를 획득하도록 결합되는 것을 의미한다. "O"는 특정의 토크 전달 장치(즉, 브레이크 또는 클러치)가 온(on) 또는 활성 상태이지만, 토크를 이송하고 있지 않은 것을 나타낸다. 또한, 각종 기어 상태의 실제 수치의 기어비가 제공되지만, 이러한 수치는 단지 예시적이며 트랜스미션(10, 100)의 작동 기준 및 각종 애플리케이션을 수용하도록 상당한 범위에 걸쳐 조절될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 물론, 선택된 기어 직경, 기어 치형부 카운트 및 기어 구성에 따라서 다른 기어비가 획득가능하다.
예를 들면, 트랜스미션(10)은 제2 클러치(28) 및 제3 브레이크(34)를 결합하거나 작동시켜 후진 기어를 확립한다. 제2 클러치(28)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를 태양 기어 부재(18C) 및 캐리어 부재(20B)와 연결한다. 제3 브레이크(34)는 캐리어 부재(18B)와 링 기어(20A)를 고정 요소 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하여, 부재(18B, 20A)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 마찬가지로, 도 4에 도시한 바와 같이, 클러치 및 브레이크 결합의 상이한 조합을 통해 8가지의 전진비가 확립된다.
이 대신에, 트랜스미션(100)은 제2 클러치(28) 및 제3 브레이크(34)를 결합하거나 작동시켜 후진 기어를 확립한다. 제2 클러치(28)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를 태양 기어 부재(18C) 및 링 기어 부재(20B')와 연결한다. 제3 브레이크(34)는 캐리어 부재(18B)와 캐리어 부재(20A')를 고정 요소 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하여, 캐리어 부재(18B, 20A')가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 마찬가지로, 도 4에 도시한 바와 같이, 클러치 및 브레이크 결합의 상이한 조합을 통해 8가지의 전진비가 확립된다.
도 2, 도 3 및 도 5를 참조하여, 9단 트랜스미션의 동작이 설명될 것이다. 9단 트랜스미션는 트랜스미션(10, 100)에 대하여 도시되고 설명된 바와 동일한 물리적 부품 및 상호 연결부(즉, 유성 기어 세트, 클러치, 브레이크 및 상호 연결부)를 가진다. 그러나, 9가지 전진 및 1가지 후진 속도비가 도 5의 토크 전달 또는 클러치 표에 도시된 바와 같이, 클러치(26, 28) 및 브레이크(30, 32, 34, 36)의 결합을 통해 획득된다.
더욱 구체적으로는, 제9 기어는 제2 클러치(28)와 제1 브레이크(30)의 결합을 통해 획득된다. 트랜스미션(10)에 대하여, 제2 클러치(28)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를 태양 기어 부재(18C) 및 캐리어 부재(20B)와 연결하고, 제1 브레이크(30)는 태양 기어(20C)를 고정 요소 또는 트랜스미션 하우징(50)에 연결하여, 태양 기어(20C)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 트랜스미션(100)에 대하여, 제2 클러치(28)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를 태양 기어 부재(18C) 및 링 기어 부재(20B')와 연결하고, 제1 브레이크(30)는 태양 기어(20C')를 고정 요소 또는 트랜스미션 하우징(50)에 연결하여, 태양 기어(20C')가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 마찬가지로, 다른 8가지 전진비와 후진비가 도 5에 도시된 바와 같이 클러치 및 브레이크의 상이한 조합을 통해 획득된다.
도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 다단 트랜스미션의 또 다른 실시예가 도면 부호 100으로 개략적으로 도시된다. 트랜스미션(200)은, 제3 클러치(29)의 추가를 제외하고는, 트랜스미션(100)에 대하여 도시되고 설명된 것과 동일한 물리적 부품 및 상호 연결부(즉, 유성 기어 세트, 클러치, 브레이크 및 상호 연결부)를 가진다. 제3 클러치(29)는 상호 연결 부재(또는 샤프트)(56')를 상호 연결 부재(또는 샤프트)(46)와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 더욱 구체적으로는, 제3 클러치(29)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 캐리어 부재(20A'), 캐리어 부재(18B) 및 링 기어(16A)를 링 기어(18A), 캐리어 부재(14B) 및 출력 샤프트(22)와 상호 연결하도록 선택적으로 결합 가능하다.
도 6 및 7을 참조하여, 10단 트랜스미션(200)의 동작이 설명될 것이다. 10가지 전진 및 1가지 후진 속도비 또는 토크비는, 도 7의 토크 전달 기구 또는 클러치 표에 도시된 바와 같이, 토크 전달 기구(즉, 제1 클러치(26), 제2 클러치(28), 제3 클러치(29), 제1 브레이크(30), 제2 브레이크(32), 제3 브레이크(34) 및 제4 브레이크(36)) 중 하나 이상의 결합에 의해 획득된다. 구체적으로는, 제3 클러치(29)의 추가는 전술한 트랜스미션 실시예와 비교하여 제4 기어에 대한 상이한 기어비를 제공한다. 제4 기어를 획득하기 위하여, 트랜스미션(200)은 제3 클러치(29)와 제4 브레이크(36)를 선택적으로 결합한다. 전술한 바와 같이, 제3 클러치(29)는 캐리어 부재(20A'), 캐리어 부재(18B) 및 링 기어(16A)를 링 기어(18A), 캐리어 부재(14B) 및 출력 샤프트(22)와 상호 연결한다. 제4 브레이크(36)는 제1 샤프트(또는 상호 연결 부재)(42)와 태양 기어(14A)를 고정 요소 또는 트랜스미션 하우징(50)과 연결하여, 부재(42)와 태양 기어(14A)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 마찬가지로, 다른 9가지 전진비와 후진비가 도 7에 도시된 바와 같이 클러치 및 브레이크의 상이한 조합을 통해 획득된다.
다단 트랜스미션(10, 100, 200)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 기술적 사상 및 범위로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않아야 한다.

Claims (10)

  1. 입력 부재;
    출력 부재;
    제1, 제2 및 제3 부재를 각각 갖는 제1, 제2, 제3 및 제4 유성 기어 세트;
    상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재를 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재와 연속적으로 상호 연결하는 제1 상호 연결 부재;
    상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 상호 연결하는 제2 상호 연결 부재;
    상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재를 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 제4 유성 기어 세트의 제1 부재와 연속적으로 상호 연결하는 제3 상호 연결 부재;
    상기 제3 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 상호 연결하는 제4 상호 연결 부재; 및
    각각이 상기 제1, 제2 및 제3 부재 중 하나 이상을 상기 제1, 제2 및 제3 부재 및 고정 부재 중 다른 하나 이상과 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능한 6개의 토크 전달 기구
    를 포함하고,
    상기 6개의 토크 전달 기구는 상기 입력 부재와 상기 출력 부재 사이에서 8가지 이상의 전진 속도비 및 1가지 이상의 후진 속도비를 확립하도록 2개 이상의 조합으로 선택적으로 결합가능한,
    트랜스미션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 6개의 토크 전달 기구 중 첫 번째는,
    상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재 및 상기 입력 부재를 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능한,
    트랜스미션.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 6개의 토크 전달 기구 중 두 번째는,
    상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재 및 상기 입력 부재를 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능한,
    트랜스미션.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 6개의 토크 전달 기구 중 세 번째는,
    상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능한,
    트랜스미션.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 6개의 토크 전달 기구 중 네 번째는,
    상기 제3 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능한,
    트랜스미션.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 6개의 토크 전달 기구 중 다섯 번째는,
    상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재를 상기 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능한,
    트랜스미션.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 6개의 토크 전달 기구 중 여섯 번째는,
    상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재를 상기 고정 부재와 상호 연결하도록 선택적으로 결합가능한
    트랜스미션.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 입력 부재는 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재와 공통 회전을 위해 연속적으로 연결되는,
    트랜스미션.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 출력 부재는 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재와 공통 회전을 위해 연속적으로 연결되는,
    트랜스미션.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재, 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제3 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재는 태양 기어이고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 유성 기어 세트의 제2 부재들은 캐리어 부재이고, 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재는 링 기어인,
    트랜스미션.
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