KR20190004711A - 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 변속기 내에서 기어단들의 구현을 위해 고정 기어와, 변속기 샤프트 상에 회전 가능하게 배치된 가동 기어를 각각 포함하는 기어 쌍들; 및 커플링 장치;를 구비한 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 커플링 장치가, 변속기 샤프트 상에서 변속기의 인접한 2개의 가동 기어에 할당된 유성 기어 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치 및 방법
본 발명은, 변속기 내에서 기어단들의 구현을 위해 고정 기어(fixed gear)와, 변속기 샤프트 상에 회전 가능하게 배치된 가동 기어(movable gear)를 각각 포함하는 기어 쌍들; 및 커플링 장치(coupling device);를 구비한 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
독일 특허 공보 DE 199 82 494 C1호로부터는, 변속기 샤프트 상에 변속기 샤프트의 원주방향으로 비틀림(torsion)이 방지되도록 배치된 싱크로나이저 바디(synchronizer body)를 구비한 변속기를 위한 싱크로나이저 장치가 공지되어 있으며, 상기 싱크로나이저 바디 상에는 슬라이딩 슬리브(sliding sleeve)가 변속기 샤프트의 중심 종축을 따라서 변위 가능하게 배치되고, 변속기 샤프트 상에 회전 가능하게 지지되어 싱크로나이저 바디에 연결되는 변속 기어는 클러치 바디와 연결되어 있거나, 클러치 치형부(clutch toothing)를 구비하며, 상기 변속 기어는 클러치 바디 또는 클러치 치형부를 통해 슬라이딩 슬리브에 의해 싱크로나이저 바디와 커플링될 수 있다. 독일 공개 공보 DE 10 2007 037 535 A1호로부터는, 기어휠 변속 트랜스미션(toothed wheel variable-speed transmission)의 싱크로나이저 장치가 공지되어 있으며, 이 싱크로나이저 장치에 의해 하나 이상의 가동 기어가 샤프트에 대해 선택적으로 상대 회전 가능하게 보유되거나 일체 회전식으로 배치될 수 있으며, 싱크로나이저 장치는, 가동 기어와 샤프트 간의 속도 매칭 및 토크 전달을 위해, 샤프트 상에서 축 방향으로 변위될 수 있으면서 회전 고정식으로 배치된 슬라이딩 슬리브를 포함하며, 슬라이딩 슬리브의 하나 이상의 단부면 및 슬라이딩 슬라이브로 향해 있는 가동 기어의 단부면 상에는 각각 상보적으로 서로 보완되는 프로파일부들이 장착된다.
본 발명의 과제는, 변속기 내에서 기어단들의 구현을 위해 고정 기어와, 변속기 샤프트 상에 회전 가능하게 배치된 가동 기어를 각각 포함하는 기어 쌍들; 및 커플링 장치;를 구비한 변속기에서 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 간소화하는 것이다.
상기 과제는, 변속기 내에서 기어단들의 구현을 위해 고정 기어와, 변속기 샤프트 상에 회전 가능하기 배치된 가동 기어를 각각 포함하는 기어 쌍들; 및 커플링 장치;를 규비한 변속기에서 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치에서, 커플링 장치가 변속기 샤프트 상에서 변속기의 인접한 2개의 가동 기어에 할당된 유성 기어 기구(planetary gear mechanism)를 포함함으로써 해결된다. 유성 기어 기구를 통해, 변속기 내에서 커플링 장치를 위해 요구되는 축 방향 장착 공간이 감소될 수 있다. 즉, 예컨대 유성 기어 부재들은 반경 방향으로 가동 기어들의 치합부 안쪽에 배치될 수 있다. 더 나아가, 유성 기어 부재들은 두 인접한 가동 기어 사이에서 반경 방향으로 서로 끼워질 수 있다. 그 결과, 변속기를 위해 필요한 축 방향 장착 공간은 감소될 수 있다. 커플링 장치는 바람직하게는 싱크로나이저 장치이다. 그러나 커플링 장치는 클러치 장치 및/또는 시프팅 장치일 수도 있다. 커플링 장치는 예컨대 유성 기어 기구를 통해 작동되는 슬라이딩 슬리브이다.
본원 장치의 한 바람직한 실시예는, 유성 기어 기구가 2개의 유성 기어 부재를 포함하고, 이들 유성 기어 부재는 제1 유성 기어 부재/제2 유성 기어 부재가 제1 가동 기어/제2 가동 기어와 실질적으로 동기화되어 회전되도록 가동 기어들과 커플링되는 것을 특징으로 한다. 이와 관련하여, '실질적으로 동기화된다'라는 용어는, 유성 기어 부재들이 커플링 장치의 작동에 따라, 커플링, 시프팅 및/또는 동기화 과정을 야기하기 위해 제한된 범위 내에서 가동 기어들에 대해 상대 회전이 될 수 있음을 의미하기도 한다. 제1 유성 기어 부재는 제1 가동 기어에 할당되고, 이 제1 가동 기어에 대해 동기화되어 커플링 장치가 작동되지 않을 때까지 회전된다. 커플링 장치의 작동 시, 제1 유성 기어 부재는 유성 기어를 통해 제1 가동 기어에 대해 상대 회전한다. 그 다음, 이런 상대 회전은, 제1 가동 기어와 변속기 샤프트 간의 커플링, 특히 형상 결합을 구현하기 위해, 커플링 장치의 하나 이상의 커플링 부재의 축 방향 운동으로 변환된다. 이와 유사하게, 제2 가동 기어에 할당된 제2 유성 기어 부재는, 제2 가동 기어와 변속기 샤프트 간의 커플링, 특히 동기화를 구현하기 위해, 유성 기어 기구를 통해 제2 가동 기어에 상대적으로 회전될 수 있다. 다시 말해, 커플링 또는 동기화는, 종래 커플링 장치들과 달리, 유성 기어 기구의 제1 및 제2 유성 기어 부재와 각각 할당된 가동 기어들 간의 상대 회전들을 통해 트리거된다.
본원 장치의 또 다른 바람직한 실시예는, 유성 기어 기구가 제3 유성 기어 부재를 포함하고, 이 제3 유성 기어 부재는 커플링 장치의 비작동 상태에서 제1 및 제2 유성 기어 부재에 상대적으로 고정되어 있는 것을 특징으로 한다. '고정되어 있다'는 것은, 제3 유성 기어 부재와 관련하여, 상기 제3 유성 기어 부재가 커플링 장치의 비작동 상태에서 회전되지 않음을 의미한다. 이런 목적으로, 제3 유성 기어 부재는 커플링 장치의 비작동 상태에서 하우징 고정 방식으로, 예컨대 변속기 하우징 상에 고정될 수 있다. 유성 기어 기구의 실시예에 따라서, 제1 및 제2 유성 기어 부재는 예컨대 썬기어와 유성 캐리어이다. 이런 경우, 제3 기어 부재는 예컨대 유성 기어 기구의 링 기어이다. 이런 경우, 링 기어는 커플링 장치의 비작동 상태에서 정지해 있다. 더 나아가, 유성 기어 기구는 유성 기어들도 포함한다. 이 경우, 유성 기어 기구는 단일 유성 기어 기구로서, 또는 스텝 유성 기어 기구로서 형성될 수 있다. 제1 및 제2 유성 기어 부재는 썬기어 또는 중심 기어(central gear)로서도 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 유성 기어 부재는 예컨대 스텝 유성 기어로서 형성된 유성 기어 기구의 제1 유성 기어들에 할당된다. 제2 썬기어 또는 중심 기어는 상기 실시예의 경우 바람직하게는 스텝 유성 기어로서 형성된 유성 기어 기구의 제2 유성 기어들에 할당된다. 제1 및 제2 유성 기어들은 하나의 공통 축 상에 배치되어 유성 기어 기구의 유성 캐리어에 할당된다. 유성 캐리어는 커플링 장치의 비작동 상태에서 정지해 있다.
본원 장치의 또 다른 바람직한 실시예는, 제1 및 제2 유성 기어 부재가 각각 할당된 가동 기어에 대해 상대적으로 제동되거나 가속되도록, 제3 유성 기어 부재가 자신의 비작동 상태로부터 회동될 수 있는 것을 특징으로 한다. 제1 및 제2 유성 기어 부재와 할당된 가동 기어들 간의 상대 속도는 커플링 장치의 작동 시, 바람직하게 형상 결합을 통해 변속기 샤프트와 일체 회전식으로 각각의 가동 기어를 연결하기 위해, 적합한 커플링 부재들 또는 커플링 장치들을 통해 이용된다. 회동 시, 제3 유성 기어 부재는 바람직하게, 변속기 샤프트의 회전축에 대해 동축으로 또는 그에 평행하게 배치되거나 변속기 샤프트의 회전축과 일치하는 회동축을 중심으로 회동된다.
본원 장치의 또 다른 한 바람직한 실시예는, 제1 및 제2 유성 기어 부재와 할당된 가동 기어들 간의 상대 속도가 변속기에서 커플링 과정 또는 동기화 과정을 트리거하고 기어단의 입력을 구현하도록, 제1 및 제2 유성 기어 부재가 할당된 가동 기어들과 커플링되는 것을 특징으로 한다. 커플링 과정 또는 동기화 과정을 통해, 변속기의 각각의 기어 쌍 중 고정 기어와 맞물려 있는 각각의 가동 기어는, 변속기에서 상기 기어 쌍에 의해 구현되는 기어단을 넣기 위해, 변속기 샤프트와 일체 회전식으로, 예컨대 형상 결합을 통해 연결된다. 변속기는 예컨대 수동 변속기이다. 그러나 변속기는 2개의 부분 변속기 및 하나의 듀얼 클러치를 구비한 듀얼 클러치 변속기일 수도 있다.
본원 장치의 또 다른 바람직한 실시예는, 제1 및 제2 유성 기어 부재와 할당된 가동 기어들 사이에 각각 하나의 정지부가 제공되고, 상기 두 정지부는 동일한 작용 방향을 갖는 것을 특징으로 한다. 두 유성 기어 부재 중 하나와 할당된 가동 기어 간의 상대 회전 시, 관련 정지부가 움직인다. 정지부의 이러한 운동은 바람직하게 커플링 또는 동기화를 유발하기 위해 이용될 수 있다.
본원 장치의 또 다른 한 바람직한 실시예는, 제1 및 제2 유성 기어 부재 중 하나가 관련된 가동 기어와 일체 회전식으로 연결되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 두 유성 기어 부재 중 다른 하나는 바람직하게 정지부 없이 형성된다. 다시 말하면, 제1 및 제2 유성 기어 부재 중 하나 상의 상응하는 정지 몸체(stop body)는, 예컨대 1단 기어 또는 2단 기어를 넣기 위해, 할당된 가동 기어에 대해 상이한 방향으로 상대 운동을 할 수 있다.
본원 장치의 또 다른 바람직한 실시예는, 제1 및 제2 유성 기어 부재가, 가동 기어들에 대한 상대 회전이 동시적으로만 수행될 수 있도록, 서로 커플링되는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 제1 및 제2 유성 기어 부재는 정지부 없이 형성될 수 있다. 이는, 제1 및 제2 유성 기어 부재 상에, 커플링 장치의 작동 시 반대 방향으로 운동할 수 있는 정지 몸체들이 장착될 수 있음을 의미한다. 이 실시예의 경우, 제1 및 제2 유성 기어 부재에 바람직하게, 예컨대 1단 또는 2단 기어를 넣기 위해 축 방향으로 운동할 수 있는 하나의 공통 커플링 부재가 할당된다.
본원 장치의 또 다른 한 바람직한 실시예는, 유성 기어 기구가 변속기 샤프트에 동축으로 배치되는 것을 특징으로 한다. 유성 기어 기구의 중심 회전축은 바람직하게 변속기 샤프트의 회전축과 일치한다. 유성 기어 기구의 중심 회전축은 예컨대 유성 기어 기구의 적어도 하나의 썬기어 또는 중심 기어 또는 유성 기어 캐리어 혹은 유성 캐리어의 회전축이다.
앞서 기술한 장치를 이용하여 변속기 내에서 커플링, 시프팅, 또는 동기화를 수행하기 위한 방법에서, 앞에서 명시한 과제는 대안적으로 또는 그에 추가로, 커플링 장치의 작동이 유성 기어 기구를 통해 회동 운동에 의해 수행됨으로써 해결된다. 회동 운동은, 바람직하게 제3 유성 기어 부재를 통해, 유성 기어 기구가 할당된 두 가동 기어가 배치되어 있는 변속기 샤프트의 회전축을 중심으로 수행된다.
본 발명의 또 다른 장점들, 특징들 및 세부 사항들은, 도면을 참조로 다양한 실시예들이 상세하게 기술되어 있는 하기 설명부를 참조한다.
도 1은, 4개의 기어 쌍; 및 각각 하나의 유성 기어 기구를 포함하는 2개의 싱크로나이저 장치;를 구비한 변속기의 개략도이다.
도 2 내지 도 4는, 3가지 상이한 실시예로 도시되어 있는 유성 기어 기구를 포함하는 싱크로나이저 장치가 할당된 2개의 기어 쌍을 구비한 변속기의 개략도들이다.
도 5 내지 도 7은 도 4와 관련하여, 단지 표시만 되어 있는 2개의 가동 기어 사이에 배치된 제1 유성 기어 부재들의 관점에서 3개의 실시예를 도시한 도면들이다.
도 1에는, 2개의 변속기 샤프트(2, 3)를 포함하는 변속기(1)가 간소화되어 도시되어 있다. 변속기 샤프트들(2, 3)은 서로 평행하게 배치된다. 화살표(4)에 의해, 토크가 변속기 샤프트(2)를 경유하여 변속기(1)로 유입되는 점이 명시되어 있다. 그러므로 변속기 샤프트(2)는 변속기 입력 샤프트로도 지칭된다. 화살표(5)에 의해서는, 토크가 변속기 샤프트(3)를 경유하여 변속기(1)로부터 방출되는 점이 명시되어 있다. 그러므로 변속기 샤프트(3)는 변속기 출력 샤프트로도 지칭된다.
변속기 샤프트 또는 변속기 입력 샤프트(2)는 2개의 베어링 지점(6, 7)에서 회전축을 중심으로 회전 가능하게 지지된다. 변속기 샤프트 또는 변속기 출력 샤프트(3)는 2개의 베어링 지점(8, 9)에서 변속기 샤프트(2)에 대해 평행하게 회전축을 중심으로 회전 가능하게 지지된다.
변속기(1)는 베어링 지점들(6 내지 9)에서 빗금으로만 표시된 변속기 하우징(10)을 포함한다. 변속기 하우징(10)을 포함한 변속기(1)는 예컨대 (미도시한) 자동차의 파워 트레인 내에 배치된다. 베어링 지점들(6 내지 9)을 포함한 변속기 하우징(10)은 자동차의 지지 구조물 상에 실질적으로 고정되도록 장착된다.
변속기(1)는 총 4개의 기어 쌍(11 내지 14)을 포함한다. 기어 쌍들(11 내지 14)은, 쌍을 이루어 변속기 샤프트들(2, 3) 상에 배치된 2개의 기어 휠을 각각 포함한다. 이 경우, 기어 쌍들(11 내지 14)의 기어 휠들 중 하나는 변속기 샤프트(2, 3)와 고정 연결된다. 상기 기어 휠들을 고정 기어(15, 17, 19, 21)라고도 지칭한다.
기어 쌍들(11 내지 14) 중 각각 제2 기어 휠들은 예컨대 구름 베어링들을 통해 각각의 제2 변속기 샤프트(2, 3) 상에 회전 가능하게 지지된다. 그러므로 상기 기어 휠들은 가동 기어(16, 18, 20, 22)라고도 지칭된다. 기어 휠 쌍(11 내지 14)의 고정 기어(15, 17, 19, 21)와 가동 기어(16, 18, 20, 22)는 서로 맞물림으로써 고정 변속비를 갖는 기어단을 형성한다. 하나의 기어단이 넣어지면, 가동 기어(16, 18, 20, 22)는 할당된 변속기 샤프트(2, 3)와 커플링되어야 한다.
커플링은 싱크로나이저 장치(30; 50)를 통해 개시된다. 가동 기어(16; 18)와 변속기 출력 샤프트(3) 간의 일체 회전식 연결은 형상 결합 커플링들(31, 32; 33, 34)을 통해 실현된다. 형상 결합 커플링들(31 내지 34)은 커플링 장치(38)를 통해 변속기 입력 샤프트(3)와 커플링될 수 있다.
형상 결합 커플링들(31 내지 34)의 트리거링 또는 작동은 유성 기어 기구(40)를 통해 수행된다. 유성 기어 기구(40)는 도 1에서 커플링 장치(38)와 함께 두 가동 기어(16, 18) 사이에 축 방향으로 배치된다.
이 경우, 유성 기어 기구(40)는 바람직하게는 매우 공간 절약적으로, 부분적으로 반경 방향으로 가동 기어들(16, 18)의 치합부 안쪽에 배치된다. 그 결과, 유성 기어 기구(40)를 구비한 싱크로나이저 장치(30)를 위해 필요한 장착 공간이 축 방향으로 효과적으로 감소할 수 있다.
두 가동 기어(16, 18)는, 변속기 출력 샤프트(3) 상에 회전 가능하게 배치되며, 형상 결합 커플링들(31 내지 34), 유성 기어 기구(40) 및 커플링 장치(38)를 통해 변속기 출력 샤프트(3)와 일체 회전식으로 연결될 수 있다. 관련된 고정 기어들(15, 17)은 변속기 입력 샤프트(2)와 일체 회전식으로 연결된다.
도 1에는, 유성 기어 기구(40)의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 유성 기어 기구(40)는 썬기어 또는 중심 기어로서 형성되어 가동 기어(16)에 할당된 제1 유성 기어 부재(41)를 포함한다. 제2 유성 기어 부재(42)는 추가 썬기어 또는 추가 중심 기어로서 형성되어 가동 기어(18)에 할당된다. 제3 유성 기어 부재(43)는 유성 기어 기구(40)의 유성 캐리어로서 형성된다.
또한, 유성 기어 기구(40)는 제1 및 제2 유성 기어(45, 46)뿐만 아니라 제3 및 제4 유성 기어(47, 48)도 포함한다. 제1 및 제2 유성 기어(45, 46)는 하나의 공통 축(44)과 일체 회전식으로 연결된다. 제3 및 제4 유성 기어(47, 48)도 마찬가지로 하나의 공통 축(49)과 일체 회전식으로 연결된다. 공통 축들(44 및 49)은 유성 캐리어(43)를 통해 작동될 수 있다. 제1 유성 기어(45) 및 제3 유성 기어(47)는 썬기어 또는 중심 기어로서 형성된 제1 유성 기어 부재(41)와 맞물린다.
유성 기어 기구(40)의 변속비는, 한편으로 유성 기어 기구(40)의 일 부재(썬기어, 유성 캐리어 또는 링 기어)가 제1 가동 기어(16)와 동일한 회전수로 회전하도록 선택된다. 다른 한편으로 유성 기어 기구(40)의 타측 부재는 제2 가동 기어(18)의 회전수로 회전된다. 유성 기어 기구(40)의 제3 부재는 변속기 하우징(10)에 대해 상대적으로 정지해 있다.
도 1에서, 제1 유성 기어 부재(41)는 가동 기어(16)와 동일한 회전수로 회전된다. 제2 유성 기어 부재(42)는 가동 기어(18)와 동일한 회전수로 회전된다. 제3 유성 기어 부재(43)는 싱크로나이저 장치(30)의 비작동 상태에서 정지한다.
싱크로나이저 장치(30)를 작동시키기 위해, 제3 유성 기어 부재(43), 다시 말해 유성 기어 기구(40)의 유성 캐리어가 회동된다. 제3 유성 기어(43)의 회동을 통해, 제1 유성 기어 부재들(41, 42)이 가속되거나 감속된다. 이는 각각의 가동 기어(16, 18)에 대한 상대 속도를 야기한다. 상대 속도 또는 상대 운동을 통해, 도 1에서 화살표들(51 내지 54)로 표시된 것처럼, 동기화 장치가 작동되고 기어단이 넣어진다.
싱크로나이저 장치(50)는 그에 상응하게 유성 기어 기구(60)를 포함하여 형성되어 변속기 입력 샤프트(2) 상에서 두 가동 기어(20, 22) 사이에 배치된다. 유성 기어 기구(60)를 포함하는 싱크로나이저 장치(50)는 유성 캐리어(63)를 통해 마찬가지로 회동에 의해 작동된다.
도 2 내지 도 4에는, 3가지 실시예의 유성 기어 기구들(90; 100; 110)을 포함하는 변속기(71)가 도시되어 있다. 변속기(71)는 도 2 내지 도 4에서 동일하게 형성되고, 그로 인해 동일한 도면부호를 갖는다. 간소화를 위해, 하기에서는 먼저 도 2 내지 도 4에서의 변속기(71)의 공통점을 기술한다. 그런 다음, 도 2 내지 도 4에서의 유성 기어 기구의 상이한 실시예들(90; 100; 110)을 다룬다.
변속기(71)는 변속기 샤프트(72)와 변속기 샤프트(73)를 포함한다. 두 변속기 샤프트(72, 73)는 서로 평행하게 배치된다. 더 나아가, 변속기(71)는 기어 휠 쌍으로서 형성된 2개의 기어 쌍(75, 76)을 포함한다. 기어 쌍(75)은, 변속기 샤프트(73)와 일체 회전식으로 연결된 고정 기어(77), 그리고 변속기(72) 상에 회전 가능하게 배치된 가동 기어(78)를 포함한다. 기어 쌍(76)은, 변속기 샤프트(73)와 일체 회전식으로 연결된 고정 기어(79)와, 변속기 샤프트(72) 상에 회전 가능하게 배치된 가동 기어(80)를 포함한다.
싱크로나이저 장치(81)는 도 1의 싱크로나이저 장치(30)와 똑같이 또는 그와 유사하게 형성된다. 도 2 내지 도 4에서, 형상 결합 커플링들(31 내지 34) 및 커플링 장치(38)는 편의상 도시되어 있지 않다. 그리고 유성 기어 기구(90; 100; 110)를 포함하는 싱크로나이저 장치(81)는 도 1의 싱크로나이저 장치(30)와 동일한 유형 및 방식으로 기능한다.
유성 기어 기구들(90; 100; 110)은, 싱크로나이저 장치(81)의 비작동 상태에서 가동 기어(78)와 동기화되어 회전하는 제1 유성 기어 부재(91; 101; 111)와, 싱크로나이저 장치(81)의 비작동 상태에서 가동 기어(80)와 동기화되어 회전하는 제2 유성 기어 부재(92; 102; 112)를 포함한다. 싱크로나이저 장치(81)는 제3 유성 기어 부재(93; 103; 113)를 통해 작동된다.
도 2에 도시된 유성 기어 기구(90)의 경우, 제1 유성 기어 부재(91)는 유성 기어 캐리어로서 형성된다. 제2 유성 기어 부재(92)는 썬기어로서 형성된다. 제3 유성 기어 부재(93)는 링 기어로서 형성된다. 유성 기어 캐리어(91) 상에는 싱글 유성 기어들로서 형성된 유성 기어들(95, 96)이 회전 가능하게 지지된다.
쿠츠바흐(Kutzbach) 다이어그램(99)에서, 개별 유성 기어 부재들(91 내지 93 및 95, 96)의 원주방향 속도는 x 방향으로 도시되어 있다. 쿠츠바흐 다이어그램(99)에서는, 유성 기어 캐리어(91)가 가동 기어(78)와 동일한 속도로 회전함을 알 수 있다. 더 나아가, 쿠츠바흐 다이어그램(99)에서는, 유성 기어 기구(90)의 썬기어(92)가 가동 기어(80)와 동일한 속도로 회전하는 점도 알 수 있다. 마지막으로 쿠츠바흐 다이어그램(99)에서는, 유성 기어 기구(90)의 링 기어(93)가 원주방향 속도를 갖지 않음으로써 정지해 있는 점도 알 수 있다.
도 3에 도시된 유성 기어 기구(100)는 스텝 유성 기어 기구로서 형성된다. 제1 유성 기어 부재(101)는, 전술한 실시예의 경우에서처럼, 유성 기어 캐리어 또는 유성 캐리어로서 형성된다. 제2 유성 기어 부재(102)는 썬기어로서 형성된다. 제3 유성 기어 부재(103)는 링 기어로서 형성된다. 유성 기어 캐리어(101) 상에는 스텝 유성 기어로서 형성된 유성 기어들(105, 106 및 107, 108)이 회전 가능하게 지지된다. 스텝 유성 기어들로서 유성 기어들(105 내지 108)의 형성은 기어 쌍들(75, 76)의 기어 휠들의 톱니 개수의 선택에서 상대적으로 더 큰 유연성을 가능하게 한다.
도 4에 도시된 유성 기어 기구(110)의 경우, 유성 기어들(115, 116 및 117, 118)은 마찬가지로 스텝 유성 기어들로서 형성된다. 그러나 도 4에서, 싱크로나이저 장치(81)의 비작동 시 정지하는 제3 유성 기어 부재(113)는 유성 캐리어로서 형성된다. 제1 및 제2 유성 기어 부재(111 및 112)는 썬기어들 또는 중심 기어들로서 형성된다. 도 4의 배치구조는 기어 쌍들(75 및 76)의 변속비 차이가 작을 때 특히 유리하다.
도 3 및 도 4에서, 쿠츠바흐 다이어그램들(109 및 119)에는, 개별 유성 기어 부재들(101 내지 103; 111 내지 113 및 105 내지 108; 115 내지 118)의 원주방향 속도가 각각 x 방향으로 표시되어 있다. 도 4에서, 스텝 유성 기어들(115 내지 118)은 하나의 공통 축(114) 상에 회전 가능하게 지지된다. 도 4에서, 싱크로나이저 장치(81)의 작동은 유성 캐리어로서 형성된 제3 유성 기어 부재(113)를 통해 수행된다.
도 2 내지 도 4에서 유성 기어 기구(90; 100; 110)의 정지되어 있는 유성 기어 부재(93; 103; 113)가 고정되어 있는 변속기 하우징(도 1에서 10)에 대해 상대 회전을 하면, 유성 기어 기구(90; 100; 110)의 회전하는 유성 기어 부재들(91, 92; 101, 102; 111, 112) 중 적어도 하나도 똑같이 빠르게 회전하는 가동 기어(78, 80)에 대해 상대 회전되어야 한다. 이런 상대 회전은 바람직하게, 싱크로나이저 장치(81)를 작동시켜, 인접한 기어 쌍들(75, 76)의 가동 기어들(78, 80) 중 하나의 (도 2 내지 도 4에는 미도시된) 형상 결합 커플링을 이용하여 상응하는 변속기 샤프트(72)와 연결하는 데 이용된다.
도 5 내지 도 7에는, 도 4의 유성 기어 기구(110)의 정지해 있는 제3 유성 기어 부재의 회동 운동 및 회전하는 유성 기어 부재들의 운동이 도시되어 있다. 여기서 각각 가운데 도면들(5b, 6b, 7b)에는, 유성 캐리어로서 형성된 제3 유성 기어 부재가 자신의 중간 위치에 도시되어 있다. 왼쪽의 도면들(5a, 6a, 7a)에는, 정지해 있는 유성 기어 부재가 하향 회동될 때 발생하는 상태가 도시되어 있다. 유사하게, 오른쪽 도면들(5c, 6c, 7c)에는, 정지해 있는 유성 기어 부재가 상향 회동될 때 발생하는 상태가 도시되어 있다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 유성 기어 기구(110)와 관련된다. 동일한 부재들의 표시를 위해 동일한 도면부호들이 사용되어 있다.
도 5에서, 가동 기어(78) 상는 정지 몸체(132)를 위한 정지부(131)가 형성되어 있다. 정지 몸체(132)는 제1 유성 기어 부재(111) 상에 부착되어 있다. 가동 기어(80) 상에는 정지 몸체(134)를 위한 정지부(133)가 제공되어 있다. 정지 몸체(134)는 제2 유성 기어 부재(112) 상에 부착되어 있다.
도 5b에서, 유성 캐리어로서 형성된 제3 유성 기어 부재(도 4에서 113)는 자신의 중간 위치에 있다. 회전하는 두 유성 기어 부재(111, 112)의 정지 몸체들(132, 134)은 똑같이 빠르게 회전하는 가동 기어들(78, 80)의 대응면들 또는 정지부들(131, 133)에 안착되어 있다.
유성 캐리어로서 형성되어 정지해 있는 유성 기어 부재(도 4에서 113)가 하향 회동되면, 도 5a에 도시된 상태가 나타난다. 오른쪽 썬기어(112)는 정지 몸체(134)로써 정지부(131)에서 정지해 있다. 왼쪽 썬기어(111)는, 도 5a에서 화살표(122)로 표시된 것처럼 하향 회동된다. 도 5a에서, 화살표(121)에 의해, 정지해 있는 유성 기어 부재의 회동 운동이 명시되어 있다.
정지해 있는 유성 기어 부재가, 도 5c에서 화살표(125)로 표시된 것처럼 상향 회동되면, 도 5c에 도시된 상태가 나타난다. 왼쪽 썬기어(111)는 정지 몸체(132)로 정지부(131) 상에 정지해 있다. 오른쪽 썬기어(112)는, 화살표(126)로 표시된 것처럼, 정지부(133)로부터 아래쪽으로 이격되는 방향으로 회동된다.
도 6에는, 유성 기어 어셈블리의 한 대안적 실시예가 도시되어 있다. 왼쪽 썬기어(111) 상에 정지 몸체(141)가 부착되어 있다. 오른쪽 썬기어(112) 상에는 정지 몸체(144)가 부착되어 있다. 정지 몸체(144)는 리세스(145) 내에 맞물린다. 그 결과, 오른쪽 썬기어(112)가 가동 기어(80)와 일체 회전식으로 연결된다.
화살촉 기호(140)는, 왼쪽 썬기어(111)와 가동 기어(78) 간의 기본 위치를 가리킨다. 정지해 있는 유성 캐리어(도 4에서 113)가 도 6b에 도시된 중간 위치로부터 하향 또는 상향으로 회동하면, 왼쪽 썬기어(111)와 왼쪽 가동 기어(78) 간의 회동식 상대 회전이 유발된다.
하향 회동식 상대 회전은 도 6a에서 화살표(142)로 지시되어 있다. 상향 회동식 상대 회전은 도 6c에서 화살표(148)로 되어 있다. 이 경우, 하향 회동(142) 시 1단 기어가 넣어진다. 상향 회동(148) 시에는 2단 기어가 넣어진다.
도 7에는, 유성 기어 어셈블리의 또 다른 대안적 실시예가 도시되어 있다. 짧게 썬(sun)이라고도 지칭되는 썬기어들(111, 112) 상에 정지 몸체들(151, 154)이 부착되어 있다. 정지 몸체들(151 및 154)은 가동 기어들(78, 80) 상에 정지부들 또는 대응면들을 갖지 않는다. 그로 인해, 썬기어들(111, 112)은, 바람직하게는 가동 기어들(78, 80)에 대한 상대 회전이 동시적으로만 수행될 수 있도록 서로 커플링되어 있다. 이는 예컨대, 두 썬기어(111, 112)가 하나의 공통 커플링 부재를 축 방향으로 변위시켜야 하는 점(미도시)을 통해 보장된다.
도 7a 내지 7c에는, 화살촉들(149, 150)에 의해 썬기어들(111, 112)과 가동 기어들(78, 80) 간의 기본 위치들이 지시되어 있다. 도 7a에 도시되어 있는, 정지해 있는 제3 유성 기어 부재의 하향 회동 시에는 1단 기어단이 넣어지며, 이는 화살표들(152, 155)로 지시되어 있다.
도 7b에 도시된 중간 위치로부터 상향 회동 시에는, 도 7c에서 화살표들(158, 159)에 의해 지시되어 있듯이, 2단 기어단이 넣어진다. 이 경우, 썬기어들(111, 112)은 각각 똑같이 빠르게 회전하는 자신들의 가동 기어들(78, 80)과 반대 방향으로 회전된다.
1: 변속기
2: 변속기 샤프트
3: 변속기 샤프트
4: 화살표
5: 화살표
6: 베어링 지점
7: 베어링 지점
8: 베어링 지점
9: 베어링 지점
10: 변속기 하우징
11: 기어 쌍
12: 기어 쌍
13: 기어 쌍
14: 기어 쌍
15: 고정 기어
16: 가동 기어
17: 고정 기어
18: 가동 기어
19: 고정 기어
20: 가동 기어
21: 고정 기어
22: 가동 기어
30: 싱크로나이저 장치
31: 형상 결합 커플링
32: 형상 결합 커플링
33: 형상 결합 커플링
34: 형상 결합 커플링
38: 커플링 장치
40: 유성 기어 기구
41: 제1 유성 기어 부재
42: 제2 유성 기어 부재
43: 제3 유성 기어 부재
44: 공통 축
45: 제1 유성 기어
46: 제2 유성 기어
47: 제3 유성 기어
48: 제4 유성 기어
49: 공통 축
50: 싱크로나이저 장치
51: 화살표
52: 화살표
53: 화살표
54: 화살표
60: 유성 기어 기구
63: 유성 캐리어
71: 변속기
72: 변속기 샤프트
73: 변속기 샤프트
75: 기어 쌍
76: 기어 쌍
77: 고정 기어
78: 가동 기어
79: 고정 기어
80: 가동 기어
81: 싱크로나이저 장치
90: 유성 기어 기구
91: 제1 유성 기어 부재
92: 제2 유성 기어 부재
93: 제3 유성 기어 부재
95: 유성 기어
96: 유성 기어
99: 쿠츠바흐 다이어그램
100: 유성 기어 기구
101: 제1 유성 기어 부재
102: 제2 유성 기어 부재
103: 제3 유성 기어 부재
105: 유성 기어
106: 유성 기어
107: 유성 기어
108: 유성 기어
109: 쿠츠바흐 다이어그램
110: 유성 기어 기구
111: 제1 유성 기어 부재
112: 제2 유성 기어 부재
113: 제3 유성 기어 부재
114: 공통 축
115: 유성 기어
116: 유성 기어
117: 유성 기어
118: 유성 기어
119: 쿠츠바흐 다이어그램
121: 화살표
122: 화살표
125: 화살표
126: 화살표
131: 정지부
132: 정지 몸체
133: 정지부
134: 정지 몸체
140: 화살촉
141: 정지 몸체
142: 화살표
144: 정지 몸체
145: 리세스
148: 화살표
149: 화살촉
150: 화살촉
151: 정지 몸체
152: 화살표
154: 정지 몸체
155: 화살표
158: 화살표
159: 화살표

Claims (10)

  1. 변속기(1; 71) 내에서 기어단들의 구현을 위해 고정 기어(15, 17, 19, 21; 77, 79)와, 변속기 샤프트(8, 7; 72) 상에 회전 가능하게 배치된 가동 기어(16, 18, 20, 22; 78, 80)를 각각 포함하는 기어 쌍들(11-14; 75, 76); 및 커플링 장치(30; 38; 81);를 구비한 변속기(1; 71)에서 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치에 있어서,
    상기 커플링 장치(30; 38; 81)는, 변속기 샤프트(8, 7; 72) 상에서 변속기(1; 71)의 인접한 2개의 가동 기어(16, 18, 20, 22; 78, 80)에 할당된 유성 기어 기구(40, 60; 90; 100; 110)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 유성 기어 기구(40, 60; 90; 100; 110)는 2개의 유성 기어 부재(41, 42; 91, 92; 101, 102; 111, 112)를 포함하며, 상기 유성 기어 부재들은, 제1 유성 기어 부재(41; 91; 101; 111)/제2 유성 기어 부재(42; 92; 102; 112)가 제1 가동 기어(16; 78)/제2 가동 기어(18; 80)와 실질적으로 동기화되어 회전되도록, 가동 기어들(16, 18, 20, 22; 78, 80)과 커플링되는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서, 유성 기어 기구(40, 60; 90; 100; 110)는 제3 유성 기어 부재(47; 93; 103; 113)를 포함하고, 상기 제3 유성 기어 부재는 커플링 장치(30; 38; 81)의 비작동 상태에서 제1 및 제2 유성 기어 부재(41; 91; 101; 111; 42; 92; 102; 112)에 대해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서, 제3 유성 기어 부재(47; 93; 103; 113)는, 제1 및 제2 유성 기어 부재(41; 91; 101; 111; 42; 92; 102; 112)가 각각 할당된 가동 기어(16, 18, 20, 22; 78, 80)에 대해 상대적으로 제동되거나 가속되도록, 자신의 비작동 상태로부터 회동될 수 있는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서, 제1 및 제2 유성 기어 부재(41; 91; 101; 111; 42; 92; 102; 112)는, 상기 제1 및 제2 유성 기어 부재(41; 91; 101; 111; 42; 92; 102; 112)와 할당된 가동 기어들(16, 18, 20, 22; 78, 80) 간의 상대 속도가 변속기(8, 7; 72)에서 커플링 과정 또는 동기화 과정을 트리거하고 기어단의 입력을 구현하도록, 상기 할당된 가동 기어들(16, 18, 20, 22; 78, 80)과 커플링되는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 유성 기어 부재(111, 112)와 할당된 가동 기어들(78, 80) 사이에 각각 하나의 정지부(131, 133)가 제공되며, 상기 두 정지부(131, 133)는 동일한 작용 방향을 갖는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치.
  7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 유성 기어 부재(111, 12) 중 하나는 관련 가동 기어(78, 80)와 일체 회전식으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치.
  8. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 유성 기어 부재(111, 12)는, 가동 기어들(78, 80)에 대한 상대 회전이 동시적으로만 수행될 수 있도록 서로 커플링되는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 유성 기어 기구(1; 71)는 상기 변속기 샤프트(8, 7; 72)에 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 장치를 이용하여 변속기(1; 71)에서 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 수행하기 위한 방법에 있어서,
    커플링 장치(30; 38; 81)의 작동은 유성 기어 기구(40, 60; 90; 100; 110)를 통해 회동 운동에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 변속기에서의 커플링, 시프팅 및/또는 동기화를 위한 방법.
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