KR20150056085A

KR20150056085A - 자동차용 변속 시스템

Info

Publication number: KR20150056085A
Application number: KR1020157009506A
Authority: KR
Inventors: 외르겐 폴스버그
Original assignee: 스카니아 씨브이 악티에볼라그
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2015-05-22
Also published as: BR112015004924A2; SE538087C2; US9772016B2; KR101741197B1; WO2014042575A1; EP2895770A1; RU2592470C1; US20150226295A1; EP2895770A4; SE1251017A1

Abstract

자동차용 변속 시스템은, 두 개의 입력 샤프트(11, 12), 메인 샤프트(15), 출력 샤프트(5), 선택적으로 입력 샤프트(11, 12)를 연결하기 위한 클러치 장치(40), 양 입력 샤프트 상에 안착되어 있는 기어휠(K17a)과 계합하는 적어도 제1 기어휠(K1b)을 제공하는 제1 전동축(A1) 및 메인 샤프트 상에 안착되어 있는 기어휠(35b)과 계합하는 제2 기어휠(K3a), 및 양 입력 샤프트 상에 안착되어 있는 기어휠(K4a)과 계합하는 적어도 제1 기어휠(K4b)을 제공하는 제2 전동축(A1), 및 기어휠(K5a, K5c, K35b)들을 통해 후진 기어에 대한 동력 전달 경로를 만드는 중간 기어휠(K5c)을 이용하여 메인 샤프트 상의 기어휠(35b)에 연결되거나 연결될 수 있는 제2 기어휠(K5a)을 포함한다.

Description

자동차용 변속 시스템{TRANSMISSION SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 청구항 1의 서두에 따른 자동차용 변속 시스템에 관한 것이다.

예를 들어, 트럭, 트랙터 및 버스와 같은 무거운 차량들에는, 종종 기어 레버 또는 이와 유사한 형태의 조작 수단을 이용함으로써 전자 제어 장치를 통하여 차량 운전자에 의해 조절될 수 있는 자동으로 작동되는 수동 변속기가 제공된다. 운전자는 조작 수단을 이용하여 수동으로 변속기에 기어 변화를 명령하거나, 변속기에서 적절한 기어를 자동으로 선택하여 처리하는 전자 제어 장치를 이용하여 원하는 대로 할 수 있다. 어느 경우에나 변속기의 기어 변화를 포함하는 작동은 프로그램화된 방법으로 전자 제어 장치에 의해 관리되고 이에 따라 기어 사이에서 변화가 발생한다.

자동으로 작동되는 수동 변속기에는 메인 샤프트와 평행한 카운터 샤프트를 포함하는 메인 기어부가 제공되고, 종종 저속 상태와 고속 상태가 공급될 수 있는 레인지 기어부가 또한 제공된다. 이를 위해, 메인 샤프트가 카운터 샤프트를 통해 변속기의 입력 샤프트에 연결될 수 있고, 레인지 기어부를 통해 변속기의 출력 샤프트에 연결될 수 있다. 레인지 기어부는 저속 상태에서보다 고속 상태에서 높은 기어비를 제공한다.

메인 기어부의 기어 위치 변화 중에 토크 중단을 방지하기 위해, 소위 트윈-클러치 기어박스가 개발되었다. 트윈 클러치 기어박스는 제1 클러치에 의해 엔진의 드라이브 샤프트에 연결 가능한 제1 입력 샤프트 및 제2 클러치에 의해 엔진의 드라이브 샤프트에 연결 가능한 제2 입력 샤프트를 갖는다. 서로 다른 기어비를 가지는 제1 동력 전달 경로 구성은 엔진의 드라이브 샤프트와 메인 기어부의 메인샤프트 사이에서 제1 입력축을 통해 만들어질 수 있고, 서로 다른 기어비를 가진 제2 동력 전달 경로 구성은 엔진의 드라이브 샤프트와 메인 기어부의 메인 샤프트 사이에서 제2 입력 샤프트를 통해 만들어질 수 있다. 두 개의 입력 샤프트는 제1 및 제2 클러치를 통해 선택적으로 엔진의 드라이브 샤프트에 연결되기 때문에, 두 개의 다른 동력 전달 경로 구성이 선택적 또는 교대로 사용된다. 이와 같이 토크 중단 없이, 즉 엔진의 드라이브 샤프트와 변속기의 출력 샤프트 사이에서 동력 전달의 중단 없이 고단 기어 및 저단 기어로 바꾸는 것이 가능하다.

트윈-클러치 기어박스에는 예를 들어, US 2006/0025272 A1에서와 같이 두 개의 카운터 샤프트가 제공될 수 있거나 또는 WO 2011/069526 A1에서와 같이 단일 카운터 샤프트가 제공될 수 있다.

종래 유형의 트윈-클러치 기어박스에서, 기어박스에는 후진 기어의 계합을 위해 특별하게 구성된 기어 결합이 제공된다. 이 기어 결합은 카운터 샤프트에 안착되어 있는 기어휠을 포함하고 상기 기어휠은 중간 기어휠을 통해 메인 샤프트에 안착되어 있는 기어휠에 연결된다. 이 기어 결합은 메인 샤프트가 입력 샤프트 중 하나와 반대 방향으로 회전하게 되는 방식으로 입력 샤프트 중 하나와 메인 샤프트 사이에서 후진 동력 전달 경로를 구성하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 후진 동력 전달 경로가 구성되도록 카운터 샤프트에 안착되어 있는 기어휠 또는 메인 샤프트에 안착되어 있는 기어휠 중 하나가 회전을 위해 각 샤프트와 저널 결합되거나, 샤프트에 안착되어 있는 클러치 장치에 의해 각 샤프트와 공동 회전하도록 각 샤프트에 연결된다.

본 발명의 목적은 서두에 기재한 유형의 변속 시스템으로, 신규하고 유리한 구성으로 변속 시스템을 제안하는 것이다.

본 발명은 제1항에서 정의된 특징을 가지는 변속 시스템에 의해 상기 목적을 달성한다.

본 발명에 따른 변속 시스템은

- 상호 동축인 두 개의 입력 샤프트,

- 메인 샤프트,

- 메인 샤프트에 연결된 출력 샤프트,

- 선택적으로 상기 입력 샤프트를 연결하기 위한 클러치 장치,

- 양 입력 샤프트에 안착되어 있는 기어휠과 계합하는 적어도 제1 기어휠과, 메인 샤프트에 안착되어 있는 기어휠과 계합하는 제2 기어휠이 제공되어 있는 제1 전동축, 및

- 제1 전동축과 평행하고, 상기 양 입력 샤프트에 안착되어 있는 기어휠과 계합하는 적어도 제1 기어휠과, 기어휠들을 통해 후진 기어를 위한 동력 전달 경로를 만들기 위해, 중간 기어휠을 통해 메인 샤프트 상에서 상기 기어휠과 연결되거나 연결될 수 있는 제2 기어휠이 제공되는 제2 전동축을 포함한다.

제1 전동축 상의 제2 기어휠, 메인 샤프트 상의 기어휠 및 제2 전동축 상의 제2 기어휠은 모두 기어휠의 단일 열로 배치되며, 이러한 기어휠 열은 전방 기어 및 후진 기어 모두에 대해 사용될 수 있다. 기어의 단일 열이 전방 기어를 위해 사용되는 경우, 동력 전달 경로가 제1 전동축 상의 제2 기어휠 및 메인 샤프트 상의 기어휠을 통해 제1 전동축과 메인 샤프트 사이에서 구성되고, 기어휠의 단일 열이 후진 기어를 위해 사용되는 경우, 후진 동력 전달 경로가 제2 전동축 상의 제2 기어휠, 메인 샤프트 상의 중간 기어휠 및 기어휠을 통해 제2 전동축과 메인 샤프트 사이에서 구성된다. 이와 같이 본 발명에 대한 해법은 전방 기어를 위해 사용되는 기어휠의 열 중 하나가 후진 기어를 위해 또한 사용될 수 있다는 것이고, 이는 변속 시스템이 후진 기어를 계합하기 위해서만 사용되는 기어휠의 분리된 열이 제공되는 것을 요구하지 않고, 축 방향으로 상대적으로 짧은 정도를 가진 공간 절약 방식으로 구성될 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명이 일 실시예는,

- 중간 기어휠이 제2 전동축 상에서 제2 기어휠 및 메인 샤프트 상에서 기어휠과 상대적으로 이동 가능하다는 점, 및

- 변속 시스템은 해제 상태와 연결 상태 사이에서 앞뒤로 중간 기어휠이 이동하는데 사용될 수 있는 작동 장치를 포함하는데, 상기 해제 상태에서 중간 기어휠은 제2 전동축 상에서 기어휠로부터 분리되거나 및/또는 메인 샤프트 상에서 기어휠로부터 분리되고, 상기 연결 상태에서 중간 기어휠은 제2 전동축 상에서 기어휠과 계합하고 메인 샤프트 상에서 기어휠과 계합하는 점을 특징으로 한다.

작동 장치는 후진 기어의 계합을 위해 중간 기어휠이 제2 전동축 및 메인 샤프트 상에서 각각의 기어휠과 계합하도록 중간 기어휠을 공급하는데 사용되고, 그 이후에 후진 기어가 해제되었을 때 기어휠과의 계합이 분리된다. 중간 기어휠이 분리 상태에 있을 때, 메인 샤프트에 안착되어 있는 기어휠이 제2 전동축 상에 있는 제2 기어휠에 연결되지 않고, 이는 메인 샤프트에 안착되어 있는 기어휠이 전방 기어와 계합하는데 사용된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 중간 기어휠은 이동 가능한 중간 휠 샤프트 상에서 축방향으로 고정되어 있어서 작동 장치가 축방향으로 이동하도록 배치되고 그렇게 함으로써 중간 기어휠이 해제 상태와 연결 상태 사이에서 이동이 가능하다. 이 경우에 작동 장치는 유리하게 공기압 또는 유압 실린더를 포함하고, 중간 휠 샤프트가 실린더의 피스톤 로드에 연결됨으로써 중간 기어휠이 해제 상태와 연결 상태 사이에서 이동이 용이하도록 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 제2 전동축 상에서 제2 기어휠이 회전을 위해 제2 전동축과 저널 결합되지만, 제2 전동축 상에 안착되어 있는 클러치 장치에 의해 제2 전동축과 공동 회전하도록 제2 전동축과 연결될 수 있다. 후진 기어의 계합을 위해 이 클러치 장치는 제2 전동축 상에 안착되어 있는 기어휠을 공급하는데 사용될 수 있는데, 상기 기어휠은 제2 전동축과 공동 회전하도록 제2 전동축과 계합하는데 사용되고, 이후에 후진 기어가 해제될 때 제2 전동축으로부터 기어휠이 분리된다. 기어휠이 제2 전동축으로부터 분리될 때, 메인 샤프트 상의 기어휠은 제2 전동축과 동력-전달 관계에 있지 않으므로 메인 샤프트 상의 기어휠이 전방 기어와 계합하는데 사용된다.

본 발명의 또 다른 실시예는,

- 제1 전동축이 변속 시스템의 카운터 샤프트 형태를 가지는 점, 및

- 제2 전동축이 우회 샤프트의 형태를 가짐으로써 레인지 기어부를 통과하지 않고 입력 샤프트에서 출력 샤프트로 동력 전달 경로를 만들기 위해 상기 입력 샤프트 중 적어도 하나가 출력 샤프트에 연결될 수 있는 점에 특징이 있다. 이는 저속 상태에서 고속 상태로 또는 고속 상태에서 저속 상태로 레인지 기어부의 기어 위치 변화를 수반하는 기어 변화 중에 기어 위치의 변화와 함께, 제2 전동축에 의해 레인지 기어부를 우회함으로써 및 레인지 기어부를 오프-로드 상태로 공급함으로써 토크 중단을 피하는 것이 가능하고 이와 동시에 제2 전동축은 다른 기회에 후진 기어와 계합하는데 사용될 수 있다. 차량이, 계합된 저속 상태에서 가장 높은 기어로 주행할 때, 제1 입력 샤프트가 엔진의 드라이브 샤프트에 연결되고 레인지 기어부를 통해 출력 샤프트와 동력-전달 관계에 있는 반면에 제2 입력 샤프트는 엔진의 드라이브 샤프트로부터 분리된다. 상단 기어로의 변환이 저속 상태의 가장 높은 기어에서 고속 상태의 가장 낮은 기어로 발생할 때, 엔진의 드라이브 샤프트에 연결되는 입력 샤프트에 뒤이은 우회 샤프트를 통해, 제2 입력 샤프트는 출력 샤프트에 동력-전달 관계로 공급되는 것과 동시에 제1 입력 샤프트는 엔진의 드라이브 샤프트로부터 분리된다. 이 상황에서, 레인지 기어부가 오프-로드 상태인 채로 기어 위치의 변화가 저속 상태에서 고속 상태로 레인지 기어부 내에서 발생함과 동시에, 분리된 제1 입력 샤프트에서 메인 샤프트로의 동력 전달 경로가 만들어 지고, 이는 고속 상태 내의 가장 낮은 기어에 상당하다. 이후에 제1 입력 샤프트는 엔진의 드라이브 샤프트에 연결됨과 동시에 제2 입력 샤프트는 엔진의 드라이브 샤프트에 분리된다. 고속 상태의 가장 낮은 기어에서 저속 상태의 가장 높은 기어로의 하단 기어로의 변환 중에 반대 과정이 적용된다.

본 발명에 따른 변속 시스템의 다른 유리한 특징들이 종속 청구항 및 아래에 기재되어 있는 발명의 상세한 설명에 기재되어 있다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하는 실시예를 가지고 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 변속 시스템을 개략적으로 나타내는 도면으로, 중간 기어휠이 연결되어 있는 상태를 나타낸다.
도 2는 도 1과 달리 해제 상태에서 중간 기어 휠을 나타낸 변속 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 1에 따른 변속 시스템 일부의 개략적인 정면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 라인에 따른 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B라인에 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 변속 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 변속 시스템을 개략적으로 도시하고, 및
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 변속 시스템을 개략적으로 도시한다.

도 1, 2 및 도 6 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 자동차용 변속 시스템(1)을 개략적으로 보여준다. 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 실시예의 변속 시스템의 부분 중 일부는 도 3 내지 도 5에서 더욱 상세하게 묘사된다.

변속 시스템 (1)은 트윈-클러치 메인 기어부(10) 및 레인지 기어부(30)를 포함한다. 레인지 기어부는 공지된 유형의 수단을 동기화하여 구비될 수 있는 클러치 장치(31)에 의해 저속 상태(low-range state) 및 고속 상태(high-range state)로 진입될 수 있다. 메인 기어부(10)는 제1 입력 샤프트(11) 및 제2 입력 샤프트(12)를 포함하고, 상호 평행이고 동축에 있다. 제1 입력 샤프트(11)는 제2 입력 샤프트(12)를 지나 축 방향으로 연장되어, 제1 입력 샤프트가 외부에 안착되어 있다. 메인 기어부(10)는 또한 변속 시스템의 출력 샤프트(5)에서 레인지 기어부(30)를 통해 연결된 메인 샤프트(15)를 포함한다. 보이는 예에서 메인 샤프트(15) 및 제1 입력 샤프트(11)는 서로 동축에 존재한다.

변속 시스템(1)은 입력 샤프트(11, 12)의 선택적 연결을 위한 클러치 장치(40)를 포함한다. 상기 클러치 장치는 동력원(3)의 드라이브 샤프트(2)에 교대로 입력 샤프트를 연결하는데 사용될 수 있다. 클러치 장치는 제1 입력 샤프트가 동력-전달 관계로 진입되게 할 수 있고 드라이브 샤프트(2)에서 분리되게 할 수 있는 제1 클러치 장치(41)와 제2 입력 샤프트(12)가 동력-전달 관계로 진입되게 할 수 있고 드라이브 샤프트에서 분리되게 할 수 있는 제2 클러치 장치(42)를 포함한다.

도시된 실시예에서, 레인지 기어부(30)는 썬휠(33)(sunwheel), 유성휠(34) 및 링기어(35)를 구비한 유성기어(32)를 포함한다. 링기어가 유성휠을 둘러싸고 계합되어 있고, 유성휠은 썬휠을 둘러싸고 계합되어 있다. 썬휠은 메인 샤프트(15)와 공동 회전하도록 메인 샤프트(15)에 연결된다. 유성휠은 변속 출력 샤프트(5)와 공동 회전하도록 연결된 유성휠 캐리어(36)로 회전을 위해 저널 결합된다. 링기어(35)는 유성휠과 계합하는 내부 치형을 가진다. 링기어는 축방향으로 이동가능하고, 레인지 기어부를 저속 상태 및 고속 상태로 진입되도록 할 수 있는 연결 수단의 역할을 한다.

제1 방향으로 이동됨으로써 링기어(35)는 기어박스 하우징(7)과 공동 회전하도록 연결된 제1 클러치 수단과 공동 회전을 위해 연결될 수 있고, 그렇게 함으로써 링기어의 회전을 예방한다. 저속 상태에서 유성휠(34)은 썬휠(32) 및 링기어(35)와 관련된 유성휠 캐리어(36)와 공동으로 회전하고, 출력 샤프트(5)는 메인 샤프트(15)보다 느린 속도로 회전한다.

제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동됨으로써 링기어(35)는 메인 샤프트(15)와 공동 회전하도록 연결된 제2 클러치 수단(38)과 공동 회전을 위해 연결될 수 있고, 이로써 링기어가 메인 샤프트와 공동으로 회전을 한다. 고속 상태에서 유성휠(34) 및 유성휠 캐리어(33)는 썬휠(33)과 링기어(35)에 대한 회전을 방지하고, 그 결과 출력 샤프트(5)는 메인 샤프트(15)와 동일한 속도로 회전한다.

선택적으로, 링기어(35)는 축방향으로 고정될 수 있고 저속 상태와 고속 상태 사이에서 레인지 기어부(30) 내의 기어 위치 변경을 위해 축 방향으로 이동 가능한 링기어를 둘러싼 커플링 슬리브(coupling sleeve)와 계합할 수 있다.

변속 시스템(1)은 제1 전동축(A1)(power transmission shaft)과 제2 전동축(A2)을 포함하고, 각 전동축은 입력 샤프트(11, 12)중 적어도 하나에서 메인 샤프트(15)로 동력을 전달하도록 구성된다. 제1 및 제2 전동축(A1, A2)은 서로 평행이고, 또한 두 개의 입력 샤프트(11, 12) 및 메인 샤프트(15)와도 평행이다.

도시된 모든 실시예에서 변속 시스템(1)은

- 제2 입력 샤프트(12)에서 제1 전동축(A1)으로 동력을 전달하기 위한 제1 기어 결합(K1)

- 제1 입력 샤프트(11)에서 제1 전동축(A1)으로 동력을 전달하기 위한 제2 기어 결합(K2)

- 제1 전동축(A1)에서 메인 샤프트(15)로 동력을 전달하기 위한 제3 기어 결합(K3)

- 제1 입력 샤프트(11)에서 제2 전동축(A2)으로 동력을 전달하기 위한 제4 기어 결합(K4) 및,

- 제2 전동축(A2)에서 메인 샤프트(15)로 동력을 전달하기 위한 제5 기어 결합(K5)을 포함한다.

도 1 내지 도 6 및 도 8의 실시예에서 제1 기어 결합(K1)은 공동 회전하도록 제2 입력 샤프트(12)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K17a, K17a")과 제1 전동축(A1)에서 회전을 위해 저널 결합된 제2 기어휠(K1b)을 포함한다. 제2 기어휠(K1b)은 제1 기어휠(K17a, K17a")와 계합하고, 제2 입력 샤프트에 안착되어 있는 클러치 장치(C1)에 의해 공동 회전하도록 제1 전동축(A1)에 연결될 수 있다.

도 7의 실시예에서, 제1 기어 결합(K1)은 제2 입력 샤프트(12)와 공동 회전하도록 제2 입력 샤프트(12)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K1)과, 제1 전동축(A1)과 공동 회전하도록 제1 전동축(A1)에 안착되어 있는 제2 기어휠(K1b)을 포함한다. 제2 기어휠(K1b)은 제1 기어휠(K1a)과 계합한다.

제2 기어 결합(K2)은 공동 회전하도록 제1 입력 샤프트(11)에 안착되어 있는 도 1 내지 도 6의 실시예에서의 제1 기어휠(K28a) 및 도 7의 실시예에서의 제1 기어휠(K2a) 및 도 8의 실시예에서의 제1 기어휠(K24a)과 제1 전동축(A1)과 회전을 위해 저널 결합된 제2 기어휠(K2b)을 포함한다. 제2 기어휠(K2b)은 도 7의 실시예에서의 제1 기어휠(K2a)과 계합한다. 도 1 내지 도 6 및 도 8의 실시예에서 제2 기어휠(K2b)은 제2 클러치 장치(C1)에 의해 공동 회전하도록 제1 전동축(A1)에 연결될 수 있고, 도 7의 실시예에서, 제2 기어휠(K2b)은 제1 입력 샤프트에 안착되어 있는 두 개의 클러치 장치(C2, C3)에 의해 공동 회전하도록 제1 전동축(A1)에 연결될 수 있다.

제3 기어 결합(K3)은 제1 전동축(A1)과 공동 회전하도록 제1 전동축(A1)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K3a)을 포함하고, 제5 기어 결합(K5)은 제2 전동축(A2)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K5a)을 포함한다. 도 1 내지 도 5, 도 7 및 도 8의 실시예에서 제1 기어휠(K5a)은 제2 전동축(A2)과 공동 회전하도록 제2 전동축(A2)에 안착된다. 도 6의 실시예에서 제1 기어휠(K5a)은 회전을 위해 제2 전동축(A2)에 저널 결합되나, 이 샤프트에 안착되어 있는 클러치 장치(C4)에 의해 공동 회전하도록 상기 샤프트에 연결될 수 있다. 제3 및 제5 기어 결합(K3, K5)은 추가적으로 메인 샤프트(15)에 안착되어 있는 제3 기어 결합(K3)의 제1 기어휠(K3a)과 계합하는 제2 기어휠(K35b)을 공통으로 구비한다. 도 1 내지 도 6의 실시예에서 제2 기어휠(K35b)은 메인 샤프트(15)와 공동 회전하도록 메인 샤프트(15)에 안착된다. 도 7 및 도 8의 실시예에서 제2 기어휠(K35b)은 회전을 위해 메인 샤프트(15)에 저널 결합되지만, 메인 샤프트에 안착되어 있는 클러치 장치(C5, C6)에 의해 메인 샤프트(15)와 공동 회전하도록 메인 샤프트(15)에 연결될 수 있다. 제5 기어 결합(K5)의 제1 기어휠(K5a)이 제2 기어휠(K35b)과 계합하는 것을 통해 제5 기어 결합(K5)이 중간 기어휠(K5c)을 포함한다. 공동 회전하도록 기어박스 하우징(7)에 연결된 샤프트(17)에서 회전을 위해 저널 결합되거나, 또는 공동 회전을 위해 기어박스 하우징에 대한 회전을 위해 저널 결합된 샤프트에 안착됨으로써 회전을 위해 중간 기어휠(K5c)이 배치된다. 제5 기어 결합(K5)은 후진 기어로 구성된다. 제3 기어 결합(K3)의 기어휠과 제5 기어 결합(K5)의 기어휠은 R열에 공통으로 배치된다. 상기 기어휠 R열은 제3 기어 결합(K3)을 통해 전방 기어를 위한 동력 전달 경로를 만들고, 제5 기어 결합(K5)을 통해 후방 기어를 위한 동력 전달 경로를 만드는데 사용될 수 있다.

도 1 내지 도 7의 실시예에서, 제4 기어 결합(K4)은 회전을 위해 제1 입력 샤프트(11)에 저널 결합되는 제1 기어휠(K4a), 및 제2 전동축(A2)과 공동 회전하도록 제2 전동축(A2)에 안착되어 있는 제2 기어휠(K4b)을 포함한다. 제1 기어휠(K4a)은 제2 기어휠(K4b)과 계합하고, 제1 입력 샤프트(11)에 안착되어 있는 클러치 장치(C7)에 의해 제1 입력 샤프트(11)와 공동 회전하도록 제1 입력 샤프트에 연결될 수 있다.

도 8의 실시예에서, 제4 기어 결합(K4) 및 제2 기어 결합(K2)은 제1 입력 샤프트(11)와 공동 회전하도록 제1 입력 샤프트에 안착되어 있는 제1 기어휠(K24a)을 공통적으로 구비한다. 상기 경우에 제4 기어 결합(K4)은 회전을 위해 제2 전동축(A2)에 저널 결합된 제2 기어휠(K4b)을 추가적으로 포함한다. 제2 기어휠(K4b)은 제1 기어휠(K24a)와 계합하고, 제2 전동축(A2)에 안착되어 있는 클러치 장치(C8)에 의해 제2 전동축(A2)과 공동 회전하도록 제2 전동축(A2)에 연결될 수 있다.

도 1 내지 도 7의 실시예에서, 제1 전동축(A1)은 메인 기어부(10)의 카운터 샤프트 형태를 가지는 반면에, 레인지 기어부 내에서 저속 상태에서 고속 상태로 또는 고속 상태에서 저속 상태로 기어 위치의 변화 중에 레인지 기어부(30)를 통과하지 않고 각각의 입력 샤프트에서 출력 샤프트로 동력 전달 경로를 만들기 위해 입력 샤프트(11, 12)중 적어도 하나가 출력 샤프트(5)에 연결될 수 있는 것을 통해 제2 전동축(A2)은 우회 샤프트(bypass shaft)의 형태를 가진다. 상기 경우에 변속 시스템은 제2 전동축(A2)에서 출력 샤프트(5)로 동력을 전달하기 위한 제6 기어 결합(K6)을 포함한다. 제6 기어 결합은 제2 전동축(A2)과 공동 회전 하도록 제2 전동축(A2)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K6a)과, 회전을 위해 출력 샤프트(5)에 저널 겹합된 제2 기어휠(K6b)을 포함한다. 제2 기어휠(K6b)은 제1 기어휠(K6a)와 계합하고, 출력 샤프트에 안착되어 있는 클러치 장치(C15)에 의해 출력 샤프트와 공동 회전하도록 출력 샤프트에 연결될 수 있다. 도 1 내지 도 7에서 도시된 실시예에서, 제2 전동축(A2)은 반지름 방향 바깥쪽으로 유성 기어(32)를 지난 외부에서 연장된다.

도 1 내지 도 6의 실시예에서, 변속 시스템은 또한 입력 샤프트(11, 12)중 적어도 하나에서 메인 샤프트(15)로 동력을 전달 하기 위한 제3 전동축(A3)을 포함한다. 제3 전동축(A3)은 메인 기어부(10)의 제2 카운터 샤프트 형태를 가지고, 제1 및 제2 전동축(A1, A2)와 평행이다. 제2 전동축(A2) 및 다른 두 개의 전동축(A1, A3)은 공통 평면으로 연장되지 않아서, 제2 전동축(A2)은 도 1, 도 2 및 도 6에서 점선으로 나타낸다.

도 1 내지 도 6의 실시예에서, 변속 시스템은 전술한 기어 결합(K1-6)뿐만 아니라

- 제2 입력 샤프트(12)에서 제3 전동축(A3)으로 동력을 전달하기 위한 제7 기어 결합(K7),

- 제1 입력 샤프트(11)에서 제3 전동축(A3)으로 동력을 전달하기 위한 제8 기어 결합(K8),

- 제3 전동축(A3)에서 메인 샤프트(15)로 동력을 전달하기 위한 제9 기어 결합(K9) 및,

- 제3 전동축(A3)에서 메인 샤프트(15)로 동력을 전달하기 위한 제10 기어 결합(K10) 또한 포함한다.

제7 기어 결합(K7) 및 제1 기어 결합(K1)은 제2 입력 샤프트(12)와 공동 회전하도록 제2 입력 샤프트(12)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K17a)을 공통으로 구비한다. 제7 기어 결합(K7)은 회전을 위해 제3 전동축(A3)에 저널 결합된 제2 기어휠(K7b)을 추가적으로 포함한다. 제2 기어휠(K7b)은 제1 기어휠(K7a)과 계합하고, 제3 전동축(A3)에 안착되어 있는 클러치 장치(C9)에 의해 제3 전동축(A3)과 공동 회전하도록 제3 전동축(A3)에 연결될 수 있다.

제8 기어 결합(K8) 및 제2 기어 결합(K2)은 제1 입력 샤프트(11)와 공동 회전하도록 제1 입력 샤프트(11)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K28a)를 공통적으로 구비한다. 제8 기어 결합(K8)은 회전을 위해 제3 전동축(A3)에 저널 결합된 제2 기어휠(K8b)을 추가적으로 포함한다. 제2 기어휠(K8b)은 제1 기어휠(K8a)과 계합하고, 제3 전동축(A3)에 안착되어 있는 클러치 장치(C10)에 의해 제3 전동축(A3)과 공동 회전하도록 제3 전동축(A3)에 연결될 수 있다.

제9 기어 결합(K9)은 제3 전동축(A3)과 공동 회전하도록 제3 전동축(A3)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K9a), 및 회전을 위해 메인 샤프트(15)에 저널 결합된 제2 기어휠(K9b)을 포함한다. 제2 기어휠(K9b)은 제1 기어휠(K9a)과 계합하고, 메인 샤프트(15)에 안착되어 있는 클러치 장치(C11)에 의해 메인 샤프트(15)와 공동 회전하도록 메인 샤프트(15)에 연결될 수 있다.

제10 기어 결합(K10)은 제3 전동축(A3)과 공동 회전하도록 제3 전동축(A3)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K10a), 및 회전을 위해 메인 샤프트(15)에 저널 결합된 제2 기어휠(K10b)을 포함한다. 제2 기어휠(K10b)은 제1 기어휠(K10a)과 계합하고, 전술한 클러치 장치(C11)에 의해 메인 샤프트(15)와 공동 회전하도록 메인 샤프트에 연결될 수 있다.

도 7에 도시된 실시예에서, 변속 시스템은 전술한 기어 결합(K1-K6)뿐만 아니라 제1 전동축(A1)에서 메인 샤프트(15)로 동력을 전달하기 위한 제7 기어 결합(K7')을 포함한다. 제7 기어 결합은 회전을 위해 제1 전동축(A1)에 저널 결합된 제1 기어휠(K7a'), 및 회전을 위해 메인 샤프트(15)에 저널 결합된 제2 기어휠(K7b')를 포함한다. 제2 기어휠(K7b')은 제1 기어휠(K7a')과 계합하고, 메인 샤프트에(15) 안착되어 있는 클러치 장치(C12)에 의해 메인 샤프트(15)와 공동 회전하도록 메인 샤프트(15)에 연결될 수 있다. 제1 기어휠(K7a')은 이전에 언급된 클러치 장치(C3)에 의해 제1 전동축(A1)과 공동 회전하도록 제1 전동축(A1)에 연결될 수 있다. 제1 기어휠(K7a') 또한 이전에 언급한 클러치 장치(C2)에 의해 제2 기어 결합(K2)의 제2 기어휠(K2b)과 공동 회전하도록 제2 기어휠(K2b)에 연결될 수 있다.

도 8에 도시된 실시예에서, 제1 전동축(A1)은 메인 기어부(10)의 제1 카운터 샤프트 형태를 가지는 반면에, 제2 전동축(A2)은 메인 기어부의 제2 카운터 샤프트 형태를 가진다. 상기 실시예에서 변속 시스템은 전술한 기어 결합(K1-k5)뿐만 아니라

- 제1 전동축(A1)에서 메인 샤프트(15)로 동력을 전달하기 위한 제6 기어 결합(K6"),

- 제2 입력 샤프트(12)에서 제2 전동축(A2)으로 동력을 전달하기 위한 제7 기어 결합(K7"), 및

- 제2 전동축(A2)에서 메인 샤프트(15)로 동력을 전달하기 위한 제8 기어 결합(K8") 또한 포함한다.

제6 기어 결합(K6")은 제1 전동축(A1)과 공동 회전하도록 제1 전동축(A1)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K6a"), 및 회전을 위해 메인 샤프트(15)에 저널 결합된 제2 기어휠(K6b")을 포함한다. 제2 기어휠(K6b")은 제1 기어휠(K6a")과 계합하고, 메인 샤프트(15)에 안착되어 있는 클러치 장치(C13)에 의해 메인 샤프트(15)와 공동 회전하도록 메인 샤프트(15)에 연결될 수 있다

제7 기어 결합(K7") 및 제1 기어 결합(K1)은 제2 입력 샤프트(12)와 공동 회전하도록 제2 입력 샤프트(12)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K17a")을 공통으로 구비한다. 제7 기어 결합(K7")은 회전을 위해 제2 전동축(A2)에 저널 결합된 제2 기어휠(K7b")을 추가적으로 포함한다. 제2 기어휠(K7b")은 제1 기어휠(K7a")과 계합하고, 제2 전동축(A2)에 안착되어 있는 클러치 장치(C9)에 의해 제2 전동축(A2)과 공동 회전하도록 제2 전동축(A2)에 연결될 수 있다.

제8 기어 결합(K8")은 제2 전동축(A2)과 공동 회전하도록 제2 전동축(A2)에 안착되어 있는 제1 기어휠(K8a"), 및 회전을 위해 메인 샤프트(15)에 저널 결합된 제2 기어휠(K8b")을 포함한다. 제2 기어휠(K8b")은 제1 기어휠(K8a")과 계합하고, 전술한 클러치 장치(C13)에 의해 메인 샤프트(15)와 공동 회전하도록 메인 샤프트(15)에 연결될 수 있다.

도시된 실시예에서, 메인 기어부(10)와 레인지 기어부(30)는 공유 기어박스 하우징(7)으로 둘러싸여 있으나, 각각은 선택적으로 개별적인 기어박스 하우징으로 둘러싸여 있을 수 있다. 제1 입력 샤프트(11)는 제2 입력 샤프트(12)와 관련하여 회전을 위해 저널 결합되는 반면에, 제2 입력 샤프트(12) 및 출력 샤프트(5)는 기어 박스 하우징(7)과 관련하여 회전을 위해 저널 결합되고, 기어 박스 하우징(7)의 반대편 단부에서 돌출된다. 전동축(A1-A3) 및 메인 샤프트(15)는 또한 기어 박스 하우징(7)과 관련하여 회전을 위해 저널 결합된다. 명확성을 위해, 회전을 위해 저널 결합된 다양한 샤프트를 통한 베어링은 도 1, 도 2 및 도 6 내지 도 8에서 묘사되지 않는다.

도 1, 도 2, 도 7, 도 8에서 도시된 실시예에서 중간 기어 휠(K5c)은 제5 기어 결합(K5)의 다른 두 개의 기어휠(K5a, K35b)과 상대적으로 이동 가능하다. 이 경우에 변속 시스템은 분리 상태(도 2 참조) 사이에서 축방향 앞뒤로 중간 기어휠(K5c)을 이동하는데 사용될 수 있는 작동 장치(50)를 포함하는데, 상기 분리 상태에서 중간 기어휠(K5c)은 제2 전동축(A2)상에서 기어휠(K5a)로부터 분리되거나 및/또는 메인 샤프트(15)상에서 기어휠(K35b)로부터 분리되고, 연결 상태(도 1, 도 7 및 도 8참조)에서 중간 기어휠(K5c)은 제2 전동축(A2)상에서 기어휠(K5a)과 계합하고 메인 샤프트(15)상에서 기어휠(K35b)과 계합한다. 도 1, 도 2, 도 7 및 도 8에 도시된 실시예에서 중간 기어휠(K5c)은 이동 가능한 중간 휠 샤프트(17) 상에서 축방향으로 고정되어, 상기 중간 휠 샤프트에 축방향 이동을 위해 작동 장치(50)를 배치함으로써 전술한 상태 사이에서 중간 기어휠(K5c)이 이동 가능하다. 이 경우에 작동 장치는 공기압 또는 유압 실린더(51)를 포함하고 중간 휠 샤프트는 상기 실린더의 피스톤 로드(52)에 연결된다. 작동 장치는 예를 들어, 전기 모터에 의해 회전 가능한 볼 스크류를 통해 중간 휠 샤프트 이동을 위한 전기 모터를 대안으로 포함할 수 있다. 추가적인 대안으로(미 도시), 중간 기어휠이 고정된 중간 휠 샤프트상에서 축방향으로 이동 가능할 수 있는데, 이 경우 전술한 상태 사이에서 중간 기어휠의 이동에 영향을 미치기 위해, 작동 장치는 중간 휠 샤프트를 따라 축방향으로 중간 기어휠(K5c) 이동을 위해 배치된다.

도 6에서 도시된 실시예에서 제2 전동축에 안착되어 있는 클러치 장치(C4)에 의해 제2 전동축(A2)이 메인 샤프트(15)에서 분리 가능하다.

도시된 실시예에서 클러치 장치(C6, C7, C14)중 하나에 의해 제1 입력 샤프트(11)와 메인 샤프트(15)가 직접 연결될 수 있다.

클러치 장치(C1-C16) 각각은 예를 들면 종래의 동기화 클러치 또는 공지의 맞물림 클러치(claw clutch) 또는 다른 적합한 유형의 클러치 일 수 있다.

본 발명에 따른 변속 시스템은 물론 도 1 내지 도 8에서 설명된 것보다 적은 또는 더 많은 기어 결합을 가진 메인 기어부를 포함할 수 있다.

후진 기어를 계합시키기 위해, 엔진의 드라이브 샤프트(2)와 메인 기어부의 메인 샤프트(15) 사이에서 제1 입력 샤프트(11), 제4 기어 결합(K4), 제2 전동축(A2) 및 제5 기어 결합(K5)의 순서를 통해 후진 동력 전달 경로가 만들어 진다. 도 1 내지 도 6의 실시예에서, 제1 후진 동력 전달 경로를 만드는 것뿐만 아니라 엔진의 드라이브 샤프트와 메인 기어부의 메인 샤프트 사이에서 제2 입력 샤프트(12), 제7 기어 결합(K7), 제3 전동축(A3), 제8 기어 결합(K8), 제1 입력 샤프트(11), 제4 기어 결합(K4), 제2 전동축(A2) 및 제5 기어 결합(K5)의 순서를 통해 제2 후진 동력 전달 경로를 만드는 것 또한 가능하다. 제1 및 제2 클러치 장치(41, 42)를 통해 엔진의 드라이브 샤프트(2)에 선택적으로 두 개의 입력 샤프트(11, 12)를 연결함으로써 상기 두 개의 후진 동력 전달 경로가 선택적으로 사용될 수 있다. 제2 후진 동력 경로 상의 기어비에 따른 제7 및 제8 기어 결합(K7, K8) 치수가 제1 후진 동력 경로 상의 기어비에 따른 치수와 다르므로 후진할 때 저단 후진 기어와 고단 후진 기어 사이에서 변화가 가능하다. 클러치 장치(41, 42)가 상기 후진 기어 사이에 변화하는데 사용되기 때문에, 상기 변화는 토크 중단 없이 발생할 수 있다.

도 1 내지 도 6의 실시예에서, 서로 다른 기어비를 가진 전방 기어를 위한 제1 동력 전달 경로 구성은 엔진의 드라이브 샤프트(2)와 메인 기어부의 메인 샤프트(15) 사이에서 제1 입력 샤프트(11) 및 기어 결합(K2, K3, K8, K9 및 K10)들을 통해 만들어질 수 있고, 서로 다른 기어비를 가진 전방 기어를 위한 제2 동력 전달 경로 구성은 엔진의 드라이브 샤프트와 메인 샤프트 사이에서 제2 입력 샤프트(12) 및 기어 결합(K1, K3, K7, K9 및 K10)들을 통해 만들어질 수 있다. 도 7의 실시예에서, 서로 다른 기어비를 가진 전방 기어를 위한 제1 동력 전달 경로 구성은 엔진의 드라이브 샤프트와 메인 기어부의 메인 샤프트 사이에서 제1 입력 샤프트(11) 및 기어 결합(K2, K3, K7')들을 통해 만들어질 수 있고, 서로 다른 기어비를 가진 전방 기어를 위한 제2 동력 전달 경로 구성은 엔진의 드라이브 샤프트와 메인 샤프트 사이에서 제2 입력 샤프트(12) 및 기어 결합(K1, K3 및 K7')들을 통해 만들어질 수 있다. 도 8의 실시예에서, 서로 다른 기어비를 가진 전방 기어를 위한 제1 동력 전달 경로 구성은 엔진의 드라이브 샤프트와 메인 기어부의 메인 샤프트 사이에서 제1 입력 샤프트(11) 및 기어 결합(K2, K3, K4, K6" 및 K8")들을 통해 만들어질 수 있고, 서로 다른 기어비를 가진 전방 기어를 위한 제2 동력 전달 경로 구성은 엔진의 드라이브 샤프트와 메인 샤프트 사이에서 제2 입력 샤프트(12) 및 기어 결합(K1, K3, K6", K7"및 K8")들을 통해 만들어질 수 있다. 제1 및 제2 클러치 장치(41, 42)를 통해 선택적으로 엔진의 드라이브 샤프트에 두 개의 입력 샤프트(11, 12)를 선택적으로 연결함으로써 두 개의 다른 동력 전달 경로의 구성이 사용될 수 있다. 이와 같이 토크 중단 없이 즉, 엔진의 드라이브 샤프트(2)와 변속기의 출력 샤프트(5) 사이에서 동력 전달의 중단 없이 메인 기어부(10)에서 고단 기어와 저단 기어로 바꾸는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 변속 시스템은 특히, 예를 들어 버스, 트랙터 또는 트럭과 같은 무거운 차량에 사용하기 위한 것이다.

통상의 기술자가, 첨부된 청구항 내에서 정의된 것과 같이 본 발명의 기본 사상을 일탈하지 않으면서도 변형을 할 수 있으므로, 본 발명이 전술한 실시예로 한정되는 것은 아니다.

Claims

- 서로 동축인 두 개의 입력 샤프트(11, 12),
- 메인 샤프트(15),
- 메인 샤프트(15)와 연결되어 있는 출력 샤프트(5),
- 선택적으로 상기 입력 샤프트(11, 12)를 연결하기 위한 클러치 장치(40),
- 양 입력 샤프트(11, 12)에 안착되어 있는 기어휠(K17a; K1a; K17a")과 계합하는 적어도 제1 기어휠(K1b)과, 메인 샤프트(15)에 안착되어 있는 기어휠(35b)과 계합하는 제2 기어휠(K3a)이 제공되어 있는 제1 전동축(A1), 및
- 제1 전동축(A1)과 평행하고, 상기 양 입력 샤프트(11, 12)에 안착되어 있는 기어휠(K4a; K24a)과 계합하는 적어도 제1 기어휠(K4b)이 제공되는 제2 전동축(A2)을 포함하는 자동차 변속 시스템에 있어서,
- 기어휠(K5a, K5c, K35b)들을 통해 후진 기어를 위한 동력 전달 경로를 만들기 위해, 중간 기어휠(K5c)을 통해 메인 샤프트(15) 상에서 상기 기어휠(35b)과 연결되거나 연결될 수 있는 제2 기어휠(K5a)이 제2 전동축(A2)에 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제1항에 있어서,
- 중간 기어휠(K5c)이 제2 전동축(A2) 상에서 상기 제2 기어휠(K5a)과, 메인 샤프트(15) 상에서는 상기 기어휠(K35b)과 상대적으로 이동하고, 및
- 상기 변속 시스템(1)은 해제 상태와 연결 상태 사이에서 앞뒤로 중간 기어휠(K5c)이 이동하는데 사용될 수 있는 작동 장치(50)를 포함하는데, 상기 해제 상태에서 중간 기어휠(K5c)은 제2 전동축(A2)상에서 기어휠(K5a)로부터 분리되거나 및/또는 메인 샤프트(15)상에서 기어휠(K35b)로부터 분리되고, 상기 연결 상태에서 중간 기어휠(K5c)은 제2 전동축(A2)상에서 기어휠(K5a)과 계합하고 메인 샤프트(15)상에서 기어휠(K35b)과 계합하는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제2항에 있어서, 상기 중간 기어휠(K5c)이 상기 해제 상태와 연결 상태 사이에서 축방향으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제3항에 있어서, 상기 중간 기어휠(K5c)은 이동 가능한 중간 휠 샤프트(17) 상에서 축방향으로 고정되므로, 작동 장치(50)가 축방향으로 이동되도록 배치되어 상기 해제 상태와 연결 상태 사이에서 중간 기어휠(K5c)이 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제4항에 있어서, 작동 장치(50)는 공기압 또는 유압 실린더(51)를 포함하고, 상기 중간 휠 샤프트(17)가 공기압 또는 유압 실린더(51)의 피스톤 로드(52)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제3항에 있어서, 상기 해제 상태와 연결 상태 사이에서 중간 기어휠(K5c)의 이동을 위해, 축방향으로 중간 기어휠(K5c)이 이동하도록 작동 장치(50)가 배치됨에 따라 상기 중간 기어휠(K5c)이 고정된 중간 휠 샤프트(17) 상에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제1항에 있어서, 제2 전동축(A2) 상에서 제2 기어휠(K5a)이 회전을 위해 상기 제2 전동축(A2)과 저널 결합되고, 상기 제2 기어휠(K5a)이 상기 제2 전동축(A2)에 안착되어 있는 클러치 장치(C4)에 의해 제2 전동축(A2)과 공동 회전하도록 제2 전동축(A2)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 변속 시스템(1)이 레인지 기어부(30)를 포함하여 메인 샤프트(15)가 출력 샤프트(5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제8항에 있어서,
- 제1 전동축(A1)이 변속 시스템(1)의 카운터 샤프트의 형태를 가지고, 및
- 제2 전동축(A2)이 우회 샤프트의 형태를 가짐으로써 레인지 기어부(30)를 통과하지 않고 입력 샤프트에서 출력 샤프트(5)로 동력 전달 경로를 만들기 위해 상기 입력 샤프트(11, 12)중 적어도 하나가 출력 샤프트(5)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제9항에 있어서, 제2 전동축(A2)에는 출력 샤프트(5)에 안착되어 있는 기어휠(K6b)과 계합하는 제3 기어휠(K6a)이 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제9항 또는 제10항에 있어서,
- 레인지 기어부(30)는 유성 기어(32)를 포함하고, 메인 샤프트(15)는 유성 기어의 썬휠(32)과 공동 회전하도록 상기 썬휠(32)에 연결되며, 출력 샤프트(5)는 유성 기어의 유성휠 캐리어(36)와 공동 회전하도록 상기 유성휠 캐리어(36)에 연결되고, 및
- 제2 전동축(A2)은 반지름 방향 바깥쪽으로 유성 기어(32)를 지난 외부에서 연장되는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변속 시스템(1)은 제3 전동축(A3)를 포함하고 제1 및 제3 전동축(A1, A3)은 각각 변속 시스템의 카운터 샤프트 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 자동차 변속 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 전동축(A1, A2)은 각각 변속 시스템의 카운터 샤프트 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 변속 시스템.