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KR101376072B1 - 자동차 내의 파워트레인 - Google Patents

자동차 내의 파워트레인 Download PDF

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KR101376072B1
KR101376072B1 KR1020130033325A KR20130033325A KR101376072B1 KR 101376072 B1 KR101376072 B1 KR 101376072B1 KR 1020130033325 A KR1020130033325 A KR 1020130033325A KR 20130033325 A KR20130033325 A KR 20130033325A KR 101376072 B1 KR101376072 B1 KR 101376072B1
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gear set
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planetary
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피트 알. 가르시아
존 에이. 다이머
테진더 싱
더글라스 존 드웬져
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지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨
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Abstract

트랜스미션은 입력 부재, 출력 부재, 적어도 4개의 유성 기어 세트, 복수의 커플링 부재 및 복수의 토크 전달 장치를 갖는 것으로 제공된다. 유성 기어 세트 각각은 제1, 제2 및 제3 부재를 구비한다. 토크 전달 장치는 복수의 전진 속도비 및 하나의 후진 속도비를 확립하도록 다양한 조합으로 작동가능한 클러치 및 브레이크를 구비한다.

Description

자동차 내의 파워트레인{MULTI-SPEED TRANSMISSION GEAR AND CLUTCH ARRANGEMENT}
본 출원은 2012년 4월 3일자로 출원된 미국 가출원 61/619,849호를 우선권으로 한다. 상기 출원의 개시내용은 본원에 참고로 편입된다.
본 발명은 일반적으로 다단 트랜스미션에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 다단 트랜스미션용 기어 및 클러치 배열에 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.
파워 트레인은 입력 부재, 출력 부재, 4개 이상의 유성 기어 세트, 복수의 커플링 부재 및 복수의 토크 전달 장치를 구비한다. 유성 기어 세트 각각은 제1, 제2 및 제3 부재를 구비한다. 토크 전달 장치는 복수의 전진 기어비 및 후진 기어비를 확립하도록 각종 조합으로 작동되는 클러치와 브레이크를 구비한다.
본 발명의 일례에서, 상기 파워트레인은, 입력 부재; 출력 부재; 상기 출력 부재에 결합되는 트랜스퍼 기구; 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 제3 부재와 연속적으로 상호연결하는 제1 상호연결 부재; 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 상호연결하는 제2 상호연결 부재; 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 상호연결하는 제3 상호연결 부재; 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재를 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재와 연속적으로 상호연결하는 제4 상호연결 부재; 및 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재를 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 상호연결하는 제5 상호연결 부재를 구비한다. 7개의 토크 전달 기구 각각은 상기 제1, 제2 및 제3 부재 중 하나 이상을 상기 제1, 제2 및 제3 부재 그리고 고정 부재 중 다른 하나 이상과 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 상기 7개의 토크 전달 기구는 상기 입력 부재와 상기 출력 부재 사이에서 10가지 이상의 전진 속도비 및 하나 이상의 후진 속도비를 확립하도록 2개 이상의 조합으로 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 다른 예에서, 상기 7개의 토크 전달 기구 중 첫 번째는, 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재를, 상기 입력 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 7개의 토크 전달 기구 중 두 번째는, 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재를, 상기 입력 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 7개의 토크 전달 기구 중 세 번째는, 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재를, 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 7개의 토크 전달 기구 중 세 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 7개의 토크 전달 기구 중 세 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 7개의 토크 전달 기구 중 네 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 7개의 토크 전달 기구 중 다섯 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 7개의 토크 전달 기구 중 여섯 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 7개의 토크 전달 기구 중 일곱 번째는, 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 입력 부재는 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 공통 회전을 위해 연속적으로 연결된다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 출력 부재는 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 유성 기어 세트의 제3 부재와 공통 회전을 위해 연속적으로 연결된다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재, 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재 각각은 태양 기어이고; 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재, 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재 각각은 캐리어 부재이고; 그리고 상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제3 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재 각각은 링 기어이다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 출력 부재를 통해 상기 트랜스퍼 기구로 출력 토크가 전달되고, 상기 트랜스퍼 기구는 전륜 구동 모드 및 4륜 구동 모드를 자동차에 제공하는 차동 조립체를 구비한다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 트랜스퍼 기구는, 제2 트랜스퍼 기어와 상호 맞물린 제1 트랜스퍼 기어를 갖는 트랜스퍼 기어 트레인으로서, 상기 제1 트랜스퍼 기어는 상기 출력 부재에 회전가능하게 고정되고, 상기 제2 트랜스퍼 기어는 중간 샤프트에 회전가능하게 고정되는, 상기 트랜스퍼 기어 트레인; 한 쌍의 로드 휠을 구동하기 위한 차동 기어 세트; 상기 중간 샤프트에 회전가능하게 고정된 피니언 기어; 및 상기 피니언 기어와 맞물리며 상기 차동 기어 세트를 회전가능하게 구동시키도록 구성된 입력 차동 기어를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 트랜스퍼 기구는, 제1 트랜스퍼 기어와 제2 트랜스퍼 기어를 갖는 파워 트랜스퍼 조립체로서, 상기 제1 트랜스퍼 기어는 상기 출력 부재에 회전가능하게 고정되고, 상기 제2 트랜스퍼 기어는 구동 샤프트에 회전가능하게 고정되는, 상기 파워 트랜스퍼 조립체; 상기 제1 트랜스퍼 기어로부터 상기 제2 트랜스퍼 기어로 회전 에너지를 전달하기 위해 상기 제1 및 제2 트랜스퍼 기어를 회전가능하게 결합하는 파워 트랜스퍼 부재; 상기 제2 트랜스퍼 기어로부터의 구동 토크를 수용하기 위해 상기 구동 샤프트에 결합된 최종 구동 유성 기어 세트; 및 최종 구동 회전 토크를 수용하여 상기 최종 구동 회전 토크를 한 쌍의 로드 휠에 전달하기 위해 상기 최종 구동 유성 기어 세트 및 상기 한 쌍의 로드 휠에 결합된 차동 기어 세트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 파워 트랜스퍼 부재는 체인 또는 벨트이다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 최종 구동 유성 기어 세트는 태양 기어, 링 기어 및 캐리어 부재를 구비하고, 상기 태양 기어는 상기 구동 샤프트에 연결되고, 상기 링 기어는 상기 고정 부재에 연결되며, 상기 캐리어 부재는 상기 차동 기어 세트에 결합된다.
본 발명의 또 다른 예에서, 상기 입력 부재에는 토크 컨버터가 결합되고, 상기 토크 컨버터는 상기 입력 부재에 입력 토크를 제공한다.
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. 도면에서의 구성요소는 반드시 축척되지는 않으며, 그 대신에 본 발명의 원리를 기술하는데 강조된다. 더욱이, 도면에서, 유사한 참조부호는 도면을 통해 대응하는 부품을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 기어 및 클러치 배열을 갖는 트랜스미션의 개략도,
도 2는, 도 1에 도시한 트랜스미션의 유용한 전진 및 후진 속도비 또는 기어비에서 각종 토크 전달 요소의 결합 상태에 대한 일례를 제공하는 진리표.
도 3은 본 발명의 원리에 따른, 도 1에 도시한 트랜스미션용 변형된 트랜스퍼 기구를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 원리에 따른 기어 및 클러치 배열의 다른 실시예를 갖는 트랜스미션의 개략도,
도 5는 본 발명의 원리에 따른 기어 및 클러치 배열의 또 다른 실시예를 갖는 트랜스미션의 개략도,
도 6은 본 발명의 원리에 따른 기어 및 클러치 배열의 또 다른 실시예를 갖는 트랜스미션의 개략도.
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. 제1 유성 기어 세트의 제2 구성요소(또는 요소)는 제3 유성 기어 세트의 제3 구성요소(또는 요소)에 영구적으로 결합된다. 제1 유성 기어 세트의 제3 구성요소(또는 요소)는 제2 유성 기어 세트의 제2 구성요소(또는 요소)에 영구적으로 결합된다. 제2 유성 기어 세트의 제3 구성요소(또는 요소)는 제3 유성 기어 세트의 제2 구성요소(또는 요소) 및 제4 유성 기어 세트의 제3 구성요소(또는 요소)에 영구적으로 결합된다. 제3 유성 기어 세트의 제1 구성요소(또는 요소)는 제4 유성 기어 세트의 제2 구성요소(또는 요소)에 영구적으로 결합된다.
도 1은 본 발명의 원리를 이용하는 기어 및 클러치 배열을 갖는 트랜스미션(10)을 도시한다. 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. 유성 기어 세트(14, 16, 18, 20) 각각은 태양 기어 부재, 유성 캐리어 부재 및 링 기어 부재 중 하나에 대응하는 3개의 부재(또는 노드)를 구비한다. 예를 들면, 입력 부재(12)는 제2 유성 기어 세트(16)의 제1 노드(16A)에 연속적으로 결합된다. 출력 부재(22)는 제1 유성 기어 세트(14)의 제2 노드(14B) 및 제3 유성 기어 세트(18)의 제3 노드(18C)에 결합된다. 제1 유성 기어 세트(14)의 제2 노드(14B)는 제3 유성 기어 세트(18)의 제3 노드(18C)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 제3 노드(16C)는 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(18B)에 결합된다. 제3 유성 기어 세트(18)의 제1 노드(18A)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(20B)에 결합된다. 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(18B)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제3 노드(20C)에 결합된다.
제1 클러치(26)는 입력 부재(또는 샤프트)(12) 및 제2 유성 기어 세트(16)의 제1 노드(16A)를, 제3 유성 기어 세트(18)의 제1 노드(18A) 및 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(20B)와 선택적으로 연결한다. 제2 클러치(28)는 입력 부재(또는 샤프트)(12) 및 제2 유성 기어 세트(16)의 제1 노드(16A)를, 제2 유성 기어 세트(16)의 제3 노드(16C), 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(18B) 및 제4 유성 기어 세트(20)의 제3 노드(20C)와 선택적으로 연결한다. 제3 클러치(30)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제3 노드(20C)를, 제3 유성 기어 세트(18)의 제3 노드(18C), 제1 유성 기어 세트(14)의 제2 노드(14B) 및 출력 부재(22)와 선택적으로 연결한다. 제1 브레이크(32)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(20A)를 고정 부재(또는 트랜스미션 하우징)(50)와 선택적으로 연결한다. 제2 브레이크(34)는 제3 유성 기어 세트(18)의 제1 노드(18A) 및 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(20B)를, 고정 부재(또는 트랜스미션 하우징)(50)와 선택적으로 연결한다. 제3 브레이크(36)는 제2 유성 기어 세트(16)의 제3 노드(16C), 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(18B) 및 제4 유성 기어 세트(20)의 제3 노드(20C)를, 고정 부재(또는 트랜스미션 하우징)(50)와 선택적으로 연결한다.
유성 기어 세트(14)는 태양 기어 부재(14A), 링 기어 부재(14C) 및 유성 기어의 세트(14D)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(14B)를 구비한다. 태양 기어 세트(14A)는 제1 샤프트(또는 상호연결 부재)(42)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(14C)는 제2 샤프트(또는 상호연결 부재)(44)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(14B)는 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(16A), 링 기어 부재(16C) 및 유성 기어의 세트(16D)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(16B)를 구비한다. 태양 기어 부재(16A)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(16C)는 제3 샤프트(또는 상호연결 부재)(46)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(16B)는 제2 샤프트(또는 상호연결 부재)(44)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 제4 샤프트(또는 상호연결 부재)(48), 제5 샤프트(또는 상호연결 부재)(52) 및 제6 샤프트(또는 상호연결 부재)(60)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(18C)는 출력 샤프트(또는 부재)(22)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(18B)는 제3 샤프트(또는 상호연결 부재)(46) 및 제7 샤프트(또는 상호연결 부재)(54)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(18D) 각각은 태양 기어 부재(18A)와 링 기어 부재(18C) 양자와 서로 맞물리도록 각각 구성된다.
유성 기어 세트(20)는 태양 기어 부재(20A), 링 기어 부재(20C) 및 유성 기어의 세트(20D)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(20B)를 구비한다. 태양 기어 부재(20A)는 제8 샤프트(또는 상호연결 부재)(56)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(20C)는 제9 샤프트(또는 상호연결 부재)(58) 및 제6 샤프트(또는 상호연결 부재)(54)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어 캐리어 부재(20B)는 제5 샤프트(또는 상호연결 부재)(52), 제4 샤프트(또는 상호연결 부재)(48) 및 제6 샤프트(또는 상호연결 부재)(60)와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(20D) 각각은 태양 기어 부재(20A)와 링 기어 부재(20C) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다.
또한, 트랜스미션(10)은, 샤프트(또는 상호연결 부재), 유성 기어 세트의 부재들 및 하우징의 선택적인 상호연결을 허용하는 토크 전달 기구 또는 클러치(26, 28, 30) 및 브레이크(32, 34, 36, 38)를 구비한다. 예를 들면, 제1 클러치(26)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를 제4 샤프트(또는 상호연결 부재)(48)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제2 클러치(28)는 입력 샤프트(또는 부재)(12)를 제3 샤프트(또는 상호연결 부재)(46)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제3 클러치(30)는 출력 샤프트(또는 부재)(22)를 제6 샤프트(또는 상호연결 부재)(54)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하다. 제1 브레이크(32)는 제6 샤프트(또는 상호연결 부재)(60)를 고정 부재(또는 트랜스미션 하우징)(50)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(60)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제2 브레이크(34)는 제8 샤프트(또는 상호연결 부재)(56)를 고정 부재(또는 트랜스미션 하우징)(50)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(56)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제3 브레이크(36)는 제9 샤프트(또는 상호연결 부재)(58)를 고정 부재(또는 트랜스미션 하우징)(50)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(58)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다. 제4 브레이크(38)는 제1 샤프트(또는 상호연결 부재)(42)를 고정 부재(또는 트랜스미션 하우징)(50)와 연결하도록 선택적으로 결합가능하여, 부재(42)가 트랜스미션 하우징(50)에 대해 회전하는 것을 구속한다.
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 있는 것이 이해될 것이다. 각각의 전진 및 후진 속도비 또는 토크비는 토크 전달 기구(즉, 제1 클러치(26), 제2 클러치(28), 제3 클러치(30), 제1 브레이크(32), 제2 브레이크(34), 제3 브레이크(36) 및 제4 브레이크(38)) 중 하나 이상의 결합에 의해 달성된다. 토크 전달 장치(26, 28, 30, 32, 34, 36, 38)는 임의의 적절한 타입의 장치일 수 있다. 예를 들면, 마찰 클러치, 클러치 밴드, 도그 클러치 또는 싱크로나이저 기구일 수 있다. 7개의 토크 전달 장치(26, 28, 30, 32, 34, 36, 38)는 내부 패키지 복잡성을 최소화하는 임의의 절절한 방식으로 배치될 수 있다. 또한, 토크 전달 장치(30)는 베어링 타입의 적용된 클러치일 수 있다.
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.
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.
도 1을 다시 참조하면, 본 발명의 원리에 의하여, 입력 샤프트(또는 부재)(12)는 시동 장치(70)와 같은 토크 컨버터에 연속적으로 연결되고, 출력 샤프트(또는 부재)(22)는 출력 트랜스퍼 기구(90)에 연속적으로 연결된다. 시동 장치(70)는 트랜스미션 하우징(50)에 결합된 하우징(71) 내에 수용된 토러스(72)를 구비한다. 토러스(72)는 일방향 클러치(74)를 통해 고정자에 연결되며, 상기 일방향 클러치(74)는 토러스가 일방향으로만 회전하는 것을 보장한다. 또한, 토러스(72)는 샤프트(또는 부재)(78)에 의해 자동차 엔진에 연결된다. 시동 장치(70)는 2개의 스프링/댐퍼(80, 84)를 갖는 듀얼 스프링/댐퍼 조립체(82)를 더 구비한다. 스프링/댐퍼 조립체(82)는 트랜스미션(10)으로의 진동 전달을 최소화하도록 클러치(76)를 갖는 토러스(72)에 선택적으로 결합된다. 또한, 엔진으로부터의 토크는 클러치(76)가 결합될 때 트랜스미션(10)으로 전달된다. 다른 실시에서, 시동 장치(70)는 슬립 효과를 받으며, 룩업 클러치, 습식 또는 건식 마찰 클러치 또는 P2 전기 모터 장치를 선택적으로 구비한 유체 클러치를 구비할 수 있다.
트랜스퍼 기구(90)는 체인(96)으로 함께 연결된 한 쌍의 스프로켓(92, 94)을 갖는 출력 샤프트(또는 부재)(22)에 결합된다. 트랜스퍼 기구(90)는 태양 기어 부재(98A), 링 기어 부재(98C) 및 유성 기어의 세트(98D)를 회전가능하게 지지하는 유성 기어 캐리어 부재(98B)를 구비한다. 태양 기어 부재(98A)는 샤프트(또는 상호연결 부재)(100)와 공통 회전을 위해 연결된다. 링 기어 부재(98C)는 트랜스미션 하우징(50)에 연결된다. 유성 캐리어 부재(98B)는 피니언/기어 조립체(102)와 같은 개방 차동장치와 공통 회전을 위해 연결된다. 유성 기어(98D) 각각은 태양 기어 부재(98A)와 링 기어 부재(98C) 양자와 서로 맞물리도록 구성된다.
피니언/기어 조립체(102)는 피니언 기어 세트(122)와 결합하는 핀(114)을 구비하여, 피니언/기어 조립체를 통해 자동차의 전륜을 구동시키는 차축 세트(106, 108)에 트랜스미션(10)으로부터의 토크가 전달된다. 트랜스퍼 기구(90)는 각각의 스플라인과 결합하는 한 쌍의 기구(110, 112)를 더 구비하여, 트랜스미션(10)은 4륜 구동 모드에 사용되기에 적합하다.
또 다른 배열에 있어서, 2축 체인 기구(90)는 도 3에 도시한 3축 기어 트랜스퍼 기구(190)로 대체된다. 트랜스퍼 기구(190)는 큰 링 기어(198)에 결합되는 기어 세트(192, 194, 196)를 구비한다. 큰 링 기어(198)는 베어링 세트(204)에 의해 지지되는 샤프트(202)에 부착된다. 작은 링 기어(200)도 샤프트(202)에 부착되어 큰 링 기어(198)와 작은 링 기어(200) 사이의 승수 효과(multiplier effect)가 있다. 기어(200)로부터, 샤프트(또는 부재)(208)를 회전시키는 또 다른 기어(206)로 토크가 전달된다. 샤프트(또는 부재)(208)는 피니언/기어 조립체(102)에 연결된다. 피니언/기어 조립체(102)의 구성요소 및 동작은 2축 체인 트랜스퍼 기구를 참조하여 상술한 바와 동일하다.
도 4는 트랜스미션(200)의 또 다른 실시예를 도시한다. 트랜스미션(200)은 도 1 및 도 2에 도시한 트랜스미션(10)과 유사하며, 유사한 구성요소는 유사한 참조부호로 지칭된다. 그러나, 트랜스미션(200)은 제3 클러치(30)의 변형 배열을 갖는다. 예를 들면, 트랜스미션(200) 내의 제3 클러치(30)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제3 노드(또는 링 기어)(20C), 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(또는 캐리어 부재)(18B) 및 제2 유성 기어 세트(16)의 제3 노드(또는 링 기어)(16C)를, 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(또는 캐리어 부재)(20B) 및 제3 유성 기어 세트(18)의 제1 노드(또는 태양 기어)(18A)와 선택적으로 연결한다. 이와 같이 새로운 구성을 수용하기 위해, 제3 클러치(30) 및 제3 브레이크(36)의 축방향 위치가 스위칭되어, 제3 브레이크(36)는 제3 클러치(30)의 축방향 전방(즉, 시동 장치(70)에 가장 가까움)에 배치된다. 트랜스미션(200)은 도 1에 도시한 2축 체인 기구(90) 또는 도 3에 도시한 3축 기어 트랜스퍼 기구(190)를 구비할 수 있음을 이해해야 한다. 트랜스미션(200)은 입력 샤프트(또는 부재)(12)로부터 출력 샤프트(또는 부재)(22)로의 토크를, 10가지 이상의 전진 속도비 또는 토크비 및 하나 이상의 후진 속도비 또는 토크비로 전달할 수 있음을 이해해야 한다. 전진 및 후진 속도비 또는 토크비 각각은 토크 전달 기구(즉, 제1 클러치(26), 제2 클러치(28), 제3 클러치(30), 제1 브레이크(32), 제2 브레이크(34), 제3 브레이크(36) 및 제4 브레이크(38)) 중 하나 이상의 결합에 의해 달성된다. 도 2에 도시한 진리표는 트랜스미션(200)용의 각종 기어 상태를 성취하도록 작동 또는 결합되는 토크 전달 장치의 각종 조합을 제공한다.
도 5는 트랜스미션(300)의 또 다른 실시예를 도시한다. 트랜스미션(300)은 도 1 및 도 2에 도시한 트랜스미션(10)과 유사하며, 유사한 구성요소는 유사한 참조부호로 지칭된다. 그러나, 트랜스미션(300)은 제3 클러치(30)의 변형 배열을 갖는다. 예를 들면, 트랜스미션(300) 내의 제3 클러치(30)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제3 노드(또는 링 기어)(20C), 제3 유성 기어 세트(18)의 제2 노드(또는 캐리어 부재)(18B) 및 제2 유성 기어 세트(16)의 제3 노드(또는 링 기어)(16C)를, 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(또는 태양 기어)(20A)와 선택적으로 연결한다. 이와 같이 새로운 구성을 수용하기 위해, 제3 클러치(30) 및 제3 브레이크(36)의 축방향 위치가 스위칭되어, 제3 브레이크(36)는 제3 클러치(30)의 축방향 전방(즉, 시동 장치(70)에 가장 가까움)에 배치된다. 트랜스미션(300)은 도 1에 도시한 2축 체인 기구(90) 또는 도 3에 도시한 3축 기어 트랜스퍼 기구(190)를 구비할 수 있음을 이해해야 한다. 트랜스미션(300)은 입력 샤프트(또는 부재)(12)로부터 출력 샤프트(또는 부재)(22)로의 토크를, 10가지 이상의 전진 속도비 또는 토크비 및 하나 이상의 후진 속도비 또는 토크비로 전달할 수 있음을 이해해야 한다. 전진 및 후진 속도비 또는 토크비 각각은 토크 전달 기구(즉, 제1 클러치(26), 제2 클러치(28), 제3 클러치(30), 제1 브레이크(32), 제2 브레이크(34), 제3 브레이크(36) 및 제4 브레이크(38)) 중 하나 이상의 결합에 의해 달성된다. 도 2에 도시한 진리표는 트랜스미션(300)용의 각종 기어 상태를 성취하도록 작동 또는 결합되는 토크 전달 장치의 각종 조합을 제공한다.
도 6은 트랜스미션(400)의 또 다른 실시예를 도시한다. 트랜스미션(400)은 도 1 및 도 2에 도시한 트랜스미션(10)과 유사하며, 유사한 구성요소는 유사한 참조부호로 지칭된다. 그러나, 트랜스미션(400)은 제3 클러치(30)의 변형 배열을 갖는다. 예를 들면, 트랜스미션(400) 내의 제3 클러치(30)는 제4 유성 기어 세트(20)의 제2 노드(또는 링 기어)(20B) 및 제3 유성 기어 세트(18)의 제1 노드(또는 태양 기어)(18A)를, 제4 유성 기어 세트(20)의 제1 노드(또는 태양 기어)(20A)와 선택적으로 연결한다. 이와 같이 새로운 구성을 수용하기 위해, 제3 클러치(30) 및 제3 브레이크(36)의 축방향 위치가 스위칭되어, 제3 브레이크(36)는 제3 클러치(30)의 축방향 전방(즉, 시동 장치(70)에 가장 가까움)에 배치된다. 트랜스미션(400)은 도 1에 도시한 2축 체인 기구(90) 또는 도 3에 도시한 3축 기어 트랜스퍼 기구(190)를 구비할 수 있음을 이해해야 한다. 트랜스미션(400)은 입력 샤프트(또는 부재)(12)로부터 출력 샤프트(또는 부재)(22)로의 토크를, 10가지 이상의 전진 속도비 또는 토크비 및 하나 이상의 후진 속도비 또는 토크비로 전달할 수 있음을 이해해야 한다. 전진 및 후진 속도비 또는 토크비 각각은 토크 전달 기구(즉, 제1 클러치(26), 제2 클러치(28), 제3 클러치(30), 제1 브레이크(32), 제2 브레이크(34), 제3 브레이크(36) 및 제4 브레이크(38)) 중 하나 이상의 결합에 의해 달성된다. 도 2에 도시한 진리표는 트랜스미션(400)용의 각종 기어 상태를 성취하도록 작동 또는 결합되는 토크 전달 장치의 각종 조합을 제공한다.
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;
    상기 출력 부재에 결합되는 트랜스퍼 기구;
    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 제3 부재와 연속적으로 상호연결하는 제1 상호연결 부재;
    상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 상호연결하는 제2 상호연결 부재;
    상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 상호연결하는 제3 상호연결 부재;
    상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재를 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재와 연속적으로 상호연결하는 제4 상호연결 부재;
    상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재를 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 상호연결하는 제5 상호연결 부재; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 부재 중 하나 이상을 상기 제1, 제2 및 제3 부재 그리고 고정 부재 중 다른 하나 이상과 상호연결하도록 선택적으로 각각 결합가능한 7개의 토크 전달 기구
    를 포함하며,
    상기 7개의 토크 전달 기구는 상기 입력 부재와 상기 출력 부재 사이에서 10가지 이상의 전진 속도비 및 하나 이상의 후진 속도비를 확립하도록 2개 이상의 조합으로 선택적으로 결합가능한
    자동차 내의 파워트레인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 첫 번째는, 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재를, 상기 입력 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하고;
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 두 번째는, 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재를, 상기 입력 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하고;
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 네 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하고;
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 다섯 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하고;
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 여섯 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능하고; 그리고
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 일곱 번째는, 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 고정 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    자동차 내의 파워트레인.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 세 번째는, 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재를, 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    자동차 내의 파워트레인.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 세 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    자동차 내의 파워트레인.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 7개의 토크 전달 기구 중 세 번째는, 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재를, 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재와 상호연결하도록 선택적으로 결합가능한
    자동차 내의 파워트레인.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입력 부재는 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재와 공통 회전을 위해 연속적으로 연결되고,
    상기 출력 부재는 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 유성 기어 세트의 제3 부재와 공통 회전을 위해 연속적으로 연결되는
    자동차 내의 파워트레인.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재, 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제1 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제1 부재 각각은 태양 기어이고;
    상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재, 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제2 부재 각각은 캐리어 부재이고; 그리고
    상기 제1 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제2 유성 기어 세트의 제3 부재, 상기 제3 유성 기어 세트의 제3 부재 및 상기 제4 유성 기어 세트의 제3 부재 각각은 링 기어인
    자동차 내의 파워트레인.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 출력 부재를 통해 상기 트랜스퍼 기구로 출력 토크가 전달되고,
    상기 트랜스퍼 기구는 전륜 구동 모드 및 4륜 구동 모드를 자동차에 제공하는 차동 조립체를 구비하는
    자동차 내의 파워트레인.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 기구는,
    제2 트랜스퍼 기어와 상호 맞물린 제1 트랜스퍼 기어를 갖는 트랜스퍼 기어 트레인으로서, 상기 제1 트랜스퍼 기어는 상기 출력 부재에 회전가능하게 고정되고, 상기 제2 트랜스퍼 기어는 중간 샤프트에 회전가능하게 고정되는, 상기 트랜스퍼 기어 트레인;
    한 쌍의 로드 휠을 구동하기 위한 차동 기어 세트;
    상기 중간 샤프트에 회전가능하게 고정된 피니언 기어; 및
    상기 피니언 기어와 맞물리며 상기 차동 기어 세트를 회전가능하게 구동시키도록 구성된 입력 차동 기어를 포함하는
    자동차 내의 파워트레인.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 기구는,
    제1 트랜스퍼 기어와 제2 트랜스퍼 기어를 갖는 파워 트랜스퍼 조립체로서, 상기 제1 트랜스퍼 기어는 상기 출력 부재에 회전가능하게 고정되고, 상기 제2 트랜스퍼 기어는 구동 샤프트에 회전가능하게 고정되는, 상기 파워 트랜스퍼 조립체;
    상기 제1 트랜스퍼 기어로부터 상기 제2 트랜스퍼 기어로 회전 에너지를 전달하기 위해 상기 제1 및 제2 트랜스퍼 기어를 회전가능하게 결합하는 파워 트랜스퍼 부재;
    상기 제2 트랜스퍼 기어로부터의 구동 토크를 수용하기 위해 상기 구동 샤프트에 결합된 최종 구동 유성 기어 세트; 및
    최종 구동 회전 토크를 수용하여 상기 최종 구동 회전 토크를 한 쌍의 로드 휠에 전달하기 위해 상기 최종 구동 유성 기어 세트 및 상기 한 쌍의 로드 휠에 결합된 차동 기어 세트를 포함하고;
    상기 파워 트랜스퍼 부재는 체인 또는 벨트이고; 그리고
    상기 최종 구동 유성 기어 세트는 태양 기어, 링 기어 및 캐리어 부재를 구비하고, 상기 태양 기어는 상기 구동 샤프트에 연결되고, 상기 링 기어는 상기 고정 부재에 연결되며, 상기 캐리어 부재는 상기 차동 기어 세트에 결합되는
    자동차 내의 파워트레인.
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