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KR102331121B1 - 개선된 기어 장치를 구비한 자동 변속기 - Google Patents

개선된 기어 장치를 구비한 자동 변속기 Download PDF

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KR102331121B1
KR102331121B1 KR1020207032527A KR20207032527A KR102331121B1 KR 102331121 B1 KR102331121 B1 KR 102331121B1 KR 1020207032527 A KR1020207032527 A KR 1020207032527A KR 20207032527 A KR20207032527 A KR 20207032527A KR 102331121 B1 KR102331121 B1 KR 102331121B1
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KR
South Korea
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planetary gear
torque
gear set
transmission mechanism
coupled
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에드먼드 엠. 엣차손
Original Assignee
알리손 트랜스미션, 인크.
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Abstract

본 개시는 토크-발생 메커니즘에 결합되도록 구성되는 입력부, 및 입력부에 결합되는 출력부를 포함하는 자동 변속기를 제공한다. 변속기는 또한, 제1 토크 경로를 따라 배치되며 입력부에 결합되는 제1 회전형 토크-전달 메커니즘을 포함한다. 제2 회전형 토크-전달 메커니즘이 제2 토크 경로를 따라 배치되며, 제1 토크-전달 메커니즘과 독립적으로 입력부에 결합된다. 변속기는 각각이 입력부와 출력부 사이에 배치되는 복수의 정지형 토크-전달 메커니즘들을 포함한다. 변속기는 제1 유성 기어 세트, 제2 유성 기어 세트, 제3 유성 기어 세트, 및 제4 유성 기어 세트를 포함하며, 각각의 기어 세트는 선 기어, 링 기어, 및 캐리어 어셈블리를 포함한다. 아울러, 제3 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리는 출력부 및 제4 유성 기어 세트의 선 기어에 결합된다.

Description

개선된 기어 장치를 구비한 자동 변속기{AUTOMATIC TRANSMISSION WITH IMPROVED GEAR ARRANGEMENT}
관련 출원
본 출원은 2011년 12월 19일에 출원된 미국 가출원 일련번호 제61/577,262호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 이에 참조로서 포함된다.
본 개시는 변속기를 위한 기어 장치에 관한 것으로, 특히 폴락(Polak) 기어 장치를 구비한 차량 변속기를 위한 유성 기어 장치에 관한 것이다.
동력 차량을 위한 종래의 변속기는 기어 박스, 즉 기어들, 동기 장치들, 도그 클러치들, 클러치판들 및 반응판들, 다수의 자동 선택 가능한 기어들, 유성 기어 세트들, 허브들, 피스톤들, 샤프트들, 및 기타 하우징들을 포함할 수 있다. 클러치들은 정지형 브레이크들/클러치들 또는 회전형 클러치들일 수 있다. 변속기는 변속기 내에서 하나 이상의 클러치 또는 샤프트를 회전시키는 내부 샤프트를 구비할 수 있다.
다수의 클러치들 및 기어 스킴들이 상이한 기어비들을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 기어비는 변속기가 작동하는 범위를 한정할 수 있다. 예컨대, 더 낮은 변속기 출력 속도에서 더 높은 수치의 기어비가 달성될 수 있다. 이는 차량이 무거운 하중을 받거나, 예컨대 고지대를 올라가기 위해 더 높은 토크를 필요로 하는 경우에 중요할 수 있다. 대안적으로, 특히 차량이 고속도로에서 더 높은 속도로 주행 중일 때, 더 높은 변속기 출력 속도에서 더 낮은 수치의 기어비가 달성될 수 있다. 이러한 속도에서 더 낮은 수치의 기어비는 연비의 증가에 도움이 될 수 있다.
상이한 기어비들을 달성하기 위해, 브레이크들, 클러치들, 샤프트들, 및 기어 세트들을 변속기 내에 패키징하는 기어 스킴들이 구성된다. 기어 스킴은 하나 이상의 유성 기어 세트를 포함할 수 있다. 유성 기어 세트는 선 기어, 링 기어, 및 캐리어를 포함할 수 있다. 선 기어, 링 기어, 및 캐리어 중 하나 이상은 유성 기어 세트의 입력부 또는 출력부일 수 있다. 토크를 클러치들 및 기어 세트들을 통해 전달하는 방식은 소정의 변속기를 위한 상이한 기어비들을 결정한다.
그러나, 일부 장치들에서, 변속들 사이의 기어단은 변속이 자동으로 이루어지는 것을 방해한다. 대신에, 기어단이 너무 크기 때문에 차량 운전자는 스로틀이 해제된 상태에서 변속기를 하나의 기어비로부터 다음 기어비로 수동으로 변속해야만 할 수 있다. 기어단은 기어비들 사이의 비로 정의된다. 토크 컨버터 및 록업 클러치를 포함하는 변속기들에서는, 증가된 기어단으로 인해 록업 클러치를 적용하는 것이 어려울 수도 있다.
기어들을 자동으로 선택하기 위한 기어 장치를 구비한 7단 자동 변속기에 대한 필요성이 존재하며, 이 기어 박스는 순방향 및 역방향 범위들을 위한 기어비들 사이의 기어단을 최소화하도록 구성된다.
본 개시의 예시적인 구현예에서, 자동 변속기는 토크-발생 메커니즘에 결합되도록 구성되는 입력부, 및 변속기를 통해 입력부에 결합되는 출력부를 포함한다. 변속기는 또한 입력부에 결합되도록 제1 토크 경로를 따라 배치되는 제1 회전형 토크-전달 메커니즘을 포함한다. 제2 회전형 토크-전달 메커니즘이 제1 토크-전달 메커니즘과 독립적으로 입력부에 결합되도록 제2 토크 경로를 따라 배치된다. 아울러, 변속기는 제1 정지형 토크-전달 메커니즘, 제2 정지형 토크-전달 메커니즘, 제3 정지형 토크-전달 메커니즘, 및 제4 정지형 토크-전달 메커니즘을 포함하며, 이들 각각은 입력부와 출력부 사이에 배치된다. 변속기는 제1 유성 기어 세트, 제2 유성 기어 세트, 제3 유성 기어 세트, 및 제4 유성 기어 세트를 더 포함하며, 각각의 기어 세트는 선 기어, 링 기어, 및 캐리어 어셈블리를 포함한다. 제3 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리는 출력부 및 제4 유성 기어 세트의 선 기어에 결합된다.
본 구현예의 일 형태에서, 제4 유성 기어 세트의 링 기어는 제3 유성 기어 세트의 링 기어에 결합된다. 본 구현예의 또 다른 형태에서, 제1 토크 경로는 입력부, 제1 회전형 토크-전달 메커니즘, 제2 유성 기어 세트의 선 기어, 및 제3 유성 기어 세트의 선 기어에 의해 적어도 부분적으로 한정된다. 제2 토크 경로는 입력부, 제2 회전형 토크-전달 메커니즘, 및 제2 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리에 의해 적어도 부분적으로 한정된다.
본 구현예의 일 양상에서, 입력부 및 출력부는 동일한 중심선을 따라 배치된다. 다른 양상에서, 제1 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리는 제2 유성 기어 세트의 링 기어에 결합되고, 제2 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리는 제3 유성 기어 세트의 링 기어에 결합된다. 상이한 양상에서, 제3 유성 기어 세트의 링 기어는 제2 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리, 제4 유성 기어 세트의 링 기어, 제3 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리, 및 제3 정지형 토크-전달 메커니즘에 결합된다.
다른 구현예에서, 자동 변속기는 토크-발생 메커니즘에 결합되도록 구성되는 입력부, 및 변속기를 통해 입력부에 결합되는 출력부를 포함한다. 변속기는 또한 제1 회전형 토크-전달 메커니즘 및 제2 회전형 토크-전달 메커니즘을 포함하며, 제1 및 제2 회전형 토크-전달 메커니즘은 입력부에 독립적으로 결합된다. 아울러, 복수의 정지형 토크-전달 메커니즘들이 입력부와 출력부 사이에 배치된다. 변속기는 제1 유성 기어 세트, 제2 유성 기어 세트, 제3 유성 기어 세트, 및 제4 유성 기어 세트를 포함하고, 각각의 기어 세트는 복수의 정지형 토크-전달 메커니즘들 중 하나에 결합되며, 선 기어, 링 기어, 및 캐리어 어셈블리를 포함한다. 제4 유성 기어 세트의 링 기어는 제3 유성 기어 세트의 링 기어에 결합된다.
본 구현예의 일 양상에서, 제3 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리는 출력부 및 제4 유성 기어 세트의 선 기어에 결합된다. 다른 양상에서, 입력부 및 출력부는 동일한 중심선을 따라 배치된다. 상이한 양상에서, 제1 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리는 제2 유성 기어 세트의 링 기어에 결합되고, 제2 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리는 제3 유성 기어 세트의 링 기어에 결합된다. 또 다른 양상에서, 제3 유성 기어 세트의 링 기어는 제2 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리, 및 제4 유성 기어 세트의 링 기어에 결합된다. 관련된 양상에서, 제1 회전형 토크-전달 메커니즘은 적용 상태 및 비적용 상태를 포함하고, 적용 상태에서 제1 회전형 토크-전달 메커니즘은 제2 및 제3 유성 기어 세트의 선 기어들에 결합된다. 또 다른 관련된 양상에서, 제2 회전형 토크-전달 메커니즘은 적용 상태 및 비적용 상태를 포함하고, 적용 상태에서 제2 회전형 토크-전달 메커니즘은 제2 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리에 결합된다.
본 개시의 상이한 구현예에서, 자동 변속기를 위한 기어 스킴이 제공된다. 기어 스킴은 변속기 입력부 및 변속기 출력부를 포함한다. 기어 스킴은 또한 제1 회전형 토크-전달 메커니즘 및 제2 회전형 토크-전달 메커니즘을 포함하며, 각각은 변속기 입력부에 독립적으로 결합된다. 복수의 정지형 토크-전달 메커니즘들이 변속기 입력부와 변속기 출력부 사이에 배치된다. 기어 스킴은, 제1 회전형 토크-전달 메커니즘에 결합되며, 복수의 정지형 토크-전달 메커니즘들 중 하나에 결합되는 제1 유성 기어 세트를 더 포함한다. 제2 유성 기어 세트가 제1 유성 기어 세트 및 제1 회전형 토크-전달 메커니즘에 결합되며, 복수의 정지형 토크-전달 메커니즘들 중 하나에 결합된다. 제3 유성 기어 세트가 제2 회전형 토크-전달 메커니즘 및 변속기 출력부에 결합되며, 복수의 정지형 토크-전달 메커니즘들 중 하나에 결합된다. 기어 스킴은, 제3 유성 기어 세트에 결합되며, 정지형 토크-전달 메커니즘들 중 하나에 결합되는 제4 유성 기어 세트를 포함한다. 제4 유성 기어 세트는 입력부 및 출력부를 포함하며, 제3 유성 기어 세트는 입력부 및 출력부를 포함하고, 제3 유성 기어 세트의 출력부는 변속기 출력부 및 제4 유성 기어 세트의 입력부에 직접 결합된다.
본 구현예의 일 양상에서, 제3 유성 기어 세트의 입력부는 선 기어 및 링 기어를 포함하며, 제3 유성 기어 세트의 출력부는 캐리어 어셈블리를 포함한다. 제4 유성 기어 세트의 입력부는 선 기어를 포함하며, 제4 유성 기어 세트의 출력부는 링 기어를 포함하고, 제3 및 제4 유성 기어 세트의 링 기어들은 서로 직접 결합된다. 다른 양상에서, 변속기 입력부 및 변속기 출력부는 동일한 중심선 상에 배치된다. 상이한 양상에서, 제1 회전형 토크-전달 메커니즘은 적용 상태 및 비적용 상태를 포함하고, 적용 상태에서 제1 회전형 토크-전달 메커니즘은 제2 유성 기어 세트의 선 기어 및 제3 유성 기어 세트의 선 기어에 결합된다. 대안적인 양상에서, 제2 회전형 토크-전달 메커니즘은 적용 상태 및 비적용 상태를 포함하고, 적용 상태에서 제2 회전형 토크-전달 메커니즘은 제2 유성 기어 세트의 캐리어 어셈블리에 결합된다.
첨부 도면과 함께 본 개시의 구현예들의 후술하는 설명을 참조함으로써, 본 개시의 전술한 양상들 및 이들을 달성하는 방식이 보다 명확해질 것이며, 본 개시 자체가 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 와이어링 하니스를 통해 제어기에 결합되는 변속기의 일 구현예의 사시도이다.
도 2는 7단 자동 변속기를 위한 제1 기어 스킴이다.
도 3은 7단 자동 변속기를 위한 제2 기어 스킴이다.
여러 도면들에 걸쳐, 대응하는 도면부호들이 대응하는 구성요소들을 나타내도록 사용된다.
이하에 설명되는 본 개시의 구현예들은 철저히 하려는 의도이거나, 본 개시를 후술하는 상세한 설명에 개시된 정확한 형태들로 제한하려는 의도가 아니다. 오히려, 구현예들은 당업자들이 본 개시의 원리들과 관행들을 인정하고 이해할 수 있도록 선정되고 설명된 것이다.
본 개시는 개선된 기어 스킴을 구비한 변속기에 관한 것이다. 도 1을 참조하면, 변속기 어셈블리의 예시적인 구현예가 제공된다. 도 1에는, 변속기(102)가 제어기(104), 즉 변속기 제어 모듈(TCM)과 함께 도시되어 있다. 소프트웨어가 TCM(104)에 다운로드되며, 와이어링 하니스(106)가 TCM(104)을 변속기(102)에 결합시킨다. 종래의 와이어링 하니스(106)는 와이어링 하니스(106)의 일 단의 TCM 커넥터(110)로부터 와이어링 하니스(106)의 타 단에 배치된 변속기 커넥터(108)로 연장되는 와이어를 둘러싸는 외부 플라스틱 몸체를 포함한다.
와이어링 하니스(106)는 또한 속도 센서 커넥터들과 같은 다른 커넥터들을 포함할 수 있다. 도 1에서, 예컨대, 엔진 또는 입력 속도 센서 커넥터(112)가 변속기(102)의 엔진 또는 입력 속도 센서(126)에 결합된다. 마찬가지로, 토크 컨버터가 존재하는 구현예에서는, 터빈 속도 센서 커넥터(114)가 와이어링 하니스(106)를 변속기(102)의 터빈 속도 센서(128)에 결합시킨다. 또한, 와이어링 하니스(106)의 출력 속도 센서 커넥터(116)가 변속기(102)의 출력 속도 센서(130)에 결합된다. 와이어링 하니스(106)의 기타 가능한 커넥터들은 데이터 버스 커넥터(120), 스로틀 포지션 센서(TPS; 124), 차량 커넥터(118; 예컨대, 차량 인터페이스 모듈(VIM) 커넥터), 및 대안적인 변속기 하니스 정합 커넥터(122)를 포함한다. 다른 구현예들에서, 추가적인 커넥터들 및/또는 하니스들이 있을 수 있다.
전술한 바와 같이, 변속기(102)는 엔진 또는 입력 속도 센서(126), 터빈 속도 센서(128), 및 출력 속도 센서(130)를 포함할 수 있다. 본 구현예에서, 변속기(102)는 변속기(102)의 컨버터 하우징(134)을 엔진(미도시)의 플라이휠 하우징(미도시)에 결합시킴으로써 엔진(미도시)에 장착된다. 변속기(102)의 토크-전달 메커니즘(132), 예컨대 토크 컨버터 또는 유체 커플링은 유연판(flex plate) 볼트들(미도시)을 통해 유연판(미도시)에 결합되는 복수의 러그들(140)을 포함할 수 있다. 본 구현예를 위해, 토크-전달 메커니즘(132)은 토크 컨버터로 지칭될 것이다. 일부 구현예들에서, 토크 컨버터는 존재하지 않을 수 있다. 이러한 구현예들에서는, 변속기(102)의 입력 샤프트가 예컨대 클러치를 통해 엔진에 결합된다.
일 구현예에서, 내연기관(미도시)은 토크 컨버터(132)를 통해(또는 토크 컨버터가 없는 구현예들의 경우 입력 샤프트를 통해) 변속기(102)에 결합될 수 있다. 내연기관은 토크 컨버터(132)의 입력부(미도시)에 결합되는 엔진의 출력 샤프트(미도시)를 회전 가능하게 구동하도록 구성될 수 있다. 토크 컨버터(132)는 변속기(102)의 터빈 샤프트(미도시)에 스플라인들을 통해 결합되는 터빈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 이후, 터빈 샤프트(미도시)는 변속기(102)의 회전 가능한 입력 샤프트(미도시)에 결합되거나 일체로 형성될 수 있다. 변속기(102)의 출력 샤프트(미도시)는 종래의 유니버셜 조인트(미도시)에 결합되는 프로펠러 샤프트(미도시)에 결합되거나 일체로 형성될 수 있고, 이를 회전 가능하게 구동한다. 유니버셜 조인트(미도시)는 각 단부에 타이어들 또는 휠들이 장착된 구동 차축(미도시)에 결합될 수 있고, 이를 회전 가능하게 구동한다. 변속기(102)의 출력 샤프트(미도시)는 프로펠러 샤프트, 유니버셜 조인트 및 구동 차축을 통해 종래의 방식으로 타이어들을 구동한다.
작동 중에, 엔진이 토크 컨버터(132)를 회전 가능하게 구동할 때, 엔진 또는 입력 속도 센서(126)는 토크 컨버터(132)의 회전 속도를 검출한다. 토크 컨버터(132)는 토크 컨버터(132)의 표면으로부터 돌출되는 리브들 또는 돌출부들(미도시)을 포함하고, 엔진 또는 입력 속도 센서(126)가 각각의 회전 중에 이들을 측정한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 변속기(102)는 또한 기어 박스, 즉 기어들, 동기 장치들, 브레이크들, 도그 클러치들, 클러치판들 및 반응판들, 다수의 자동 선택 가능한 기어들, 유성 기어 세트들, 허브들, 피스톤들, 샤프트들, 및 기타 하우징들을 둘러싸는 메인 케이싱 또는 하우징(136)을 포함할 수 있다. 변속기(102)는 변속기(102) 내에서 다양한 클러치들 또는 샤프트들을 회전시킬 수 있는 터빈 샤프트(미도시)를 더 포함할 수 있다. 기어 또는 톤휠(미도시)이 터빈 샤프트(미도시)에 결합될 수 있고, 그에 따라 메인 케이싱 또는 하우징(136)에 결합되는 터빈 속도 센서(128)가 기어 또는 톤휠(미도시)의 회전 속도를 측정한다. 기타 변속기들은 당업자에게 알려진 터빈 속도를 측정하는 대안적인 방식들을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 변속기(102)는 변속기(102)의 후방 커버(138)에 의해 둘러싸인 출력 샤프트(미도시)를 포함할 수 있다. 변속기(102)의 출력 속도를 측정하기 위해, 출력 속도 센서(130)가 후방 커버(138)에 결합될 수 있다. 더 작은 기어 또는 톤휠(미도시)이 출력 샤프트(미도시)에 결합될 수 있고, 그에 따라 출력 샤프트 및 기어 또는 톤휠이 함께 회전한다. 출력 속도 센서(130)는 기어 또는 톤휠과 정렬되며, 출력 샤프트의 회전 속도를 측정한다.
변속기 변속 스케쥴들 및 기타 관련 명령어들은 TCM(104)에 다운로드된 소프트웨어에 포함된다. TCM(104)은 동기 장치들, 브레이크들, 클러치들, 도그 클러치들, 피스톤들 등에 의해 소정의 액션이 취해지도록 변속기에 명령어들을 전기적으로 전달함으로써 변속기의 변속을 제어할 수 있다. 하나의 비제한적인 구현예에서, TCM(104)은 클러치 어셈블리들 등의 맞물림 및 해제를 제어하기 위한 전자 솔레노이드 및 밸브 어셈블리를 더 포함할 수 있는 변속기 제어 회로의 일부이다. 변속기(102) 내의 부품들은 전기적, 기계적, 유압식, 공압식, 자동, 반자동, 및/또는 수동으로 활성화될 수 있다. 변속기 제어 회로는 원하는 성능을 달성하기 위해 변속기의 작동을 제어할 수 있다.
변속기 소프트웨어 프로그램의 명령어들에 기반하여, 변속기 제어 회로(예컨대, TCM(104))는 차량의 주행 상태에 따라 변속 스케쥴을 선택할 수 있으며, 변속기(102)를 제어하기 위해 와이어링 하니스(106)를 통해 신호들을 전송함으로써 소프트웨어에 포함된 명령어들을 실행할 수 있다. TCM(104)은 또한 변속기(102)로부터 측정 데이터를 수신할 수 있는데, 예컨대, 입력 속도 센서(126)로부터 입력 속도, 터빈 속도 센서(128)로부터 터빈 속도, 및 출력 속도 센서(130)로부터 출력 속도를 수신할 수 있다. 변속기가 토크 컨버터(132)를 포함하지 않는 구현예에서, 변속기는 입력 속도 센서(126) 및 출력 속도 센서(130)만을 구비할 수 있다. TCM(104)은 또한 통상적으로 입력 속도 대 출력 속도의 비인 변속기 기어비 또는 범위를 포함하는 다양한 파라미터들을 계산할 수 있다. 변속기(102)가 토크 컨버터(132)를 포함하는 구현예에서, 변속기 기어비 또는 범위는 또한 터빈 속도 대 출력 속도의 비에 의해 결정될 수 있다.
TCM(104)은 또한 데이터 버스 상에서 스로틀 데이터를 전송하기 위한 엔진 제어 모듈(ECM) 또는 차량 제어 모듈(VCM)에 결합될 수 있는 스로틀 입력원으로부터 가속 페달 위치(즉, 스로틀 백분율)를 수신할 수 있다. 종래의 데이터 버스의 예로, J1708 데이터 버스, J1939 데이터 버스, IESCAN 데이터 버스, GMLAN, 메르세데스 PT-CAN이 있다. 또한, 하드와이어 TPS(스로틀 위치 센서)-TCM 또는 하드와이어 PWM(펄스폭 변조)-TCM이 사용될 수 있다. 데이터 버스 상에서 통신되는 가속 페달 위치와 같은 정보는 특정한 엔진/변속기 구성에 제한되지 않는다. 대신에, 데이터 버스는 대부분의 차량 설정들에 순응될 수 있다.
도 2를 참조하면, 변속기의 입력부(202)로부터 변속기의 출력부(204)로 토크를 전달하기 위한 예시적인 기어 스킴(200)이 제공된다. 도시된 바와 같이, 기어 스킴(200)은 복수의 토크-전달 메커니즘들을 더 포함한다. 복수의 토크-전달 메커니즘들은 한 쌍의 회전형 클러치들(즉, C1, C2) 및 4개의 정지형 클러치들 또는 브레이크들(즉, C3, C4, C5, C6)을 포함할 수 있다. 클러치들 또는 브레이크들 각각은 예컨대 하나의 팩 안에 배치되며, 하나 이상의 판을 포함할 수 있다. 판들은 마찰 재료를 포함할 수 있으므로, 마찰판들을 포함할 수 있는 반면, 기타 판들은 마찰판들 사이에 배치될 수 있으며, 반응판들로 지칭된다.
기어 스킴(200)은 또한 복수의 유성 기어 세트들을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 2에서, 스킴(200)은 제1 유성 기어 세트(206), 제2 유성 기어 세트(208), 제3 유성 기어 세트(210), 및 제4 유성 기어 세트(212)를 포함한다. 본 개시를 위해, 제1 유성 기어 세트(206)는 P1 유성 기어 세트로 지칭될 수 있다. 마찬가지로, 제2, 제3, 및 제4 유성 기어 세트는 P2, P3, 및 P4로 각각 지칭될 수 있다. 각각의 유성 기어 세트는 선 기어, 링 기어, 및 캐리어를 포함할 수 있다. 예컨대, P1 유성 기어 세트(206)는 P1 선 기어(214), P1 캐리어(216), 및 P1 링 기어(218)를 포함한다. P2 유성 기어 세트(208)는 P2 선 기어(220), P2 캐리어(222), 및 P2 링 기어(224)를 포함한다. 유사하게, P3 유성 기어 세트(210)는 P3 선 기어(226), P3 캐리어(228), 및 P3 링 기어(230)를 포함한다. P4 유성 기어 세트(212)는 P4 선 기어(232), P4 캐리어(234), 및 P4 링 기어(236)를 포함한다. 캐리어들 각각은 이에 회전 가능하게 결합되는 복수의 유성 기어들을 포함할 수 있다.
도 2에서, 상이한 부품들을 연결하는 라인들은 토크를 전달하는 경로들을 가리키거나 나타낼 수 있다. 또한, 라인들이 중단된 경우(예컨대,"=" 표시), 이는 2개 이상의 부품들(예컨대, 기어들, 스플라인들, 클러치, 브레이크들 등)이 기어 스킴 내에서 서로 결합된 것을 가리킬 수 있다. 예컨대, P1 캐리어(216)의 복수의 유성 기어들은 P1 선 기어(214) 및 P1 링 기어(218)에 결합된 것으로 도시되어 있다(예컨대, 유성 기어 세트 장치에서, P1 유성 기어들은 P1 선 기어(214) 주위에 배치될 수 있는 반면, P1 링 기어(218)는 유성 기어들과 선 기어(214) 모두를 둘러싼다). C1 또는 C2 클러치가 적용되지 않을 때, 토크는 어떤 클러치도 통과할 수 없다. 유사하게, C3 클러치 또는 브레이크가 적용될 때, 예컨대 P1 링 기어(218)가 유지되며, 회전할 수 없다. 여기서부터, 본 개시에서, C1 및 C2 토크-전달 메커니즘들은 "클러치들"로 지칭될 것이며, C3 내지 C6 토크-전달 메커니즘들은 "브레이크들"로 지칭될 것이지만, 대안적인 구현예들에서는 이러한 부품들이 상이할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 개시에서, 기어 스킴(200)은 특정한 범위 또는 기어비를 달성하기 위해 2개의 클러치들(또는 2개의 브레이크들 또는 하나의 클러치 및 하나의 브레이크)이 적용된 것이다. 그러나, 다른 기어 스킴 구현예들에서, 범위는 클러치들 또는 브레이크들의 임의의 조합(예컨대, 하나의 클러치, 3개의 클러치들, 4개의 클러치들 등)을 적용함으로써 달성될 수 있다. 하나의 특정한 구현예에서, 예컨대 기어 스킴은 복수의 순방향 및 역방향 범위들, 그 각각의 기어비(또는 기어비들의 가능한 범위), 및 각각의 범위를 달성하기 위해 적용된 클러치 및/또는 브레이크가 다음과 같도록 정의될 수 있다.
기어 범위 기어비 적용된 클러치들 또는 브레이크들
F1 5.0-9.0 C1 & C6
F2 2.5-6.0 C1 & C5
F3 1.5-4.5 C1 & C4
F4 1.1-3.0 C1 & C3
F5 0.9-1.1 C1 & C2
F6 0.25-0.99 C2 & C3
F7 0.25-0.99 C2 & C4
R2 (-3.0) - (-7.0) C3 & C5
R1 (-7.0) -(-20.0) C3 & C6
상기 표에서, F1은 제1 순방향 범위를 가리키며, F2는 제2 순방향 범위를 가리키고, 이하도 마찬가지이다. 또한, R1은 제1 역방향 범위를 가리키며, R2는 제2 역방향 범위를 가리킨다. 기어비들, 범위들, 및 적용된 클러치들 및 브레이크들의 조합은 상기에 예시의 목적으로만 제공된 것이며, 어떤 방식으로든 본 개시를 제한하도록 의도된 것이 아니다. 당업자는 상이한 클러치들 및/또는 브레이크들의 적용 또는 비적용 및 상이한 기어비들을 이해할 것이다. 아울러, 추가적인 범위들 또는 더 적은 범위들이 있을 수 있는 다른 구현예들이 가능하다. 기어비는 또한 인접비(close ratio) 또는 광비(wide ratio) 변속기를 수용하기 위해 필요에 따라 조절될 수 있다. 주지된 바와 같이, 인접비 및 광비 변속기 사이의 차이는 유성 기어 세트들의 다양한 부품들의 기어치들의 개수에 의해 정의될 수 있다.
제1 기어 스킴(200)에서, F1과 F2 사이의 기어단은 변속이 자동으로 이루어지기에는 너무 클 수 있다. 대신에, 차량 운전자는 스로틀이 해제된 상태로 F2 범위와 F1 범위 사이에서 이러한 더 높은 수치의 기어비까지 수동으로 변속해야만 할 수 있다. 유사하게, 운전자는 F1 범위와 F2 범위 사이에서 수동으로 변속해야 할 것이다. 또한, F1-F2 기어단은 토크 컨버터 록업 클러치가 적용된 상태에서 변속이 이루어지는 것을 방지할 수 있고, 이는 더 높은 변속기 열 발생을 초래할 수 있다.
그러나, 도 3을 참조하면, F1 및 F2 범위와 R1 및 R2 범위 사이의 자동 변속을 위한 변속기를 위한 상이한 기어 스킴(300)이 제공될 수 있다. 게다가, 토크 컨버터 록업 클러치가 적용된 상태에서, F1-F2 변속이 달성될 수 있다.
기어 스킴(200)의 제2 순방향 범위(F2)에서, 변속기를 통한 토크 경로는 C1 클러치 및 C5 브레이크가 적용된 것이다. C5 브레이크가 적용될 때, 이는 P3 링 기어(230)의 회전을 실질적으로 잠금할 수 있다. P3 링 기어(230)가 정지된 상태에서, P3 선 기어(226)는 토크의 입력부이며, P3 캐리어(228)는 출력부이다. 당업자가 이해하는 바와 같이, P3 선 기어(226) 및 P3 캐리어(228)는 동일한 방향으로 회전한다.
제1 순방향 범위(F1)를 참조하면, C6 브레이크가 적용된다. C6 브레이크는 브레이크처럼 작동하며, P4 캐리어(234)의 회전을 실질적으로 잠금한다. 그러므로, 토크가 변속기를 통과할 때, 순방향 범위(F2)에 대해 전술한 바와 같이, P3 선 기어(226) 및 P3 캐리어(228)는 동일한 방향으로 계속 회전한다. 토크는 P4 캐리어(234)를 통과하는데, P4 링 기어(236)가 입력부이며, P4 선 기어(232)가 출력부이다. 전술한 바와 같이, P4 캐리어는 C6 브레이크에 의해 유지된다.
P4 링 기어(236)가 입력부로 작동하는 상태에서, P4 선 기어(232)는 P4 링 기어(236)와 반대 방향으로, 더 높은 속도로 회전한다. 따라서, P4 선 기어(232)는 P3 링 기어(230)를 P3 선 기어(226)의 반대 방향으로 구동하는데, 이는 P3 링 기어(230)가 P3 캐리어(228)의 출력 속도를 감소시키기 때문에 변속기 회전 출력 속도를 감소시킨다. 속도비 대 기어비의 관계가 역의 관계이기 때문에, 속도의 감소는 기어비의 증가를 초래한다. 도 2 및 도 3의 기어 스킴들을 비교하기 위해, 기어 스킴(200)의 제1 순방향 범위(F1)는 제1 높은 수치비로 지칭될 수 있다.
도 3을 참조하면, 기어 스킴(300)의 상이한 구현예가 도시되어 있다. 여기서, 기어 스킴(300)은 변속기 입력부(302), 변속기 출력부(304), 및 상이한 배치의 P4 유성 기어 세트(312)를 제공한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 변속기 입력부(302) 및 변속기 출력부(304)는 동일한 중심선 또는 축을 따라 배치될 수 있다. 아울러, 기어 스킴(300) 내의 P1 유성 기어 세트(306), P2 유성 기어 세트(308), 및 P3 유성 기어 세트(310)의 입력부들 및 출력부들은 기어 스킴(200)과 실질적으로 유사할 수 있다. 도시된 바와 같이, 기어 스킴(300)은 2개의 회전형 토크-전달 메커니즘들(C1, C2) 및 4개의 정지형 토크-전달 메커니즘들(즉, C3, C4, C5, C6)을 포함할 수 있다. 기어 스킴(300)은 또한 제1 유성 기어 세트(306), 제2 유성 기어 세트(308), 제3 유성 기어 세트(310), 및 제4 유성 기어 세트(312)를 포함할 수 있다. 제1 유성 기어 세트(306) 또는 P1 유성 기어 세트는 P1 선 기어(314), P1 캐리어(316), 및 P1 링 기어(318)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 유성 기어 세트(308) 또는 P2 유성 기어 세트는 P2 선 기어(320), P2 캐리어(322), 및 P2 링 기어(324)를 포함할 수 있다. 제3 유성 기어 세트(310) 또는 P3 유성 기어 세트는 P3 선 기어(326), P3 캐리어(328), 및 P3 링 기어(330)를 포함할 수 있다. 유사하게, 제4 유성 기어 세트(312) 또는 P4 유성 기어 세트는 P4 선 기어(332), P4 캐리어(334), 및 P4 링 기어(336)를 포함할 수 있다. 캐리어들 각각은 이에 회전 가능하게 결합되는 복수의 유성 기어들을 포함할 수 있다.
기어 스킴(300)은 기어 스킴(200)과 관련하여 전술한 바와 유사한 범위들, 기어비들, 및 적용된/비적용된 클러치들을 생성할 수 있다. 따라서, 제2 순방향 범위(F2)에서, C1 클러치 및 C5 브레이크가 적용될 수 있다. 본 구현예에서, P3 링 기어(330)는 C5 브레이크에 의해 고정 유지된다. 그러므로, 토크는 P3 선 기어(326)를 통해 P3 유성 기어 세트(310)를 통과하며, P3 캐리어(328)를 통해 출력된다. P3 선 기어(326) 및 P3 캐리어(328)는 동일한 방향으로 회전되므로, 변속기 출력부(304)에 출력 토크를 전달한다.
그러나, 제1 순방향(F1) 에서, 기어 스킴(300)은 기어 스킴(200)과 상이하다. 도 3에서, P4 캐리어(334)는 C6 브레이크에 의해 고정 유지된다. 제2 순방향 범위와 유사하게, P3 유성 기어 세트(310)를 통과한 입력부는 P3 선 기어(326)를 통과한다. P3 선 기어(326)는 P3 캐리어(328)에 토크를 전달하고, 이는 변속기 출력부(304)를 구동한다. P3 선 기어(326) 및 P3 캐리어(328)는 동일한 방향으로 회전하며, 추가로 P4 선 기어(332)를 구동한다. P4 캐리어가 유지된 상태에서, P4 선 기어(332)는 P4 링 기어(336)를 구동한다. P4 링 기어(336)는 P4 선 기어(332)와 반대 방향으로 회전하며, 추가로 P3 링 기어(330)를 역방향으로 구동한다. P4 링 기어(336)는 P4 선 기어(332)에 의해 반대 방향으로 구동되지만, 이는 또한 P4 선 기어(332)보다 느린 회전 속도로 회전한다. P4 링 기어(332)가 더 느린 속도로 회전하기 때문에, P3 링 기어(330) 역시 더 느린 속도로 회전한다. 따라서, P3 링 기어(330)가 P3 캐리어(328)와 반대 방향으로, 그러나 더 낮은 속도로 회전하는 상태에서, P3 유성 기어 세트(310)를 통한 전체 속도의 감소는 기어 스킴(200)에서보다 적다. 그 결과로, 속도비는 기어 스킴(200)만큼 많이 감소하지 않으며, 기어비는 기어 스킴(200) 내의 제1 높은 수치비보다 현저히 더 작다. 구별을 위해, 기어 스킴(300)의 제1 기어비는 제1 낮은 수치비로 지칭될 수 있다. 이는 기어 스킴(300) 내의 제1 순방향 범위를 위한 기어비가 작다는 것을 의미하기 보다는, 단지 기어 스킴(300) 내의 제1 순방향 범위의 기어비가 기어 스킴(200) 내의 제1 순방향 범위의 기어비보다 작다는 것을 주목하기 위함이다.
일 양상에서, 기어비는, 기어 스킴(300) 내의 제1 순방향 범위와 제2 순방향 범위 사이의 기어단이 그 사이의 변속이 스로틀을 해제함 없이 자동으로 이루어질 수 있을 정도로 충분히 작도록, 상당히 감소할 수 있다. 또한, 기어단은, 토크 컨버터 록업 클러치를 적용 상태로 유지하면서 그 사이의 변속이 이루어질 수 있도록, 충분히 작을 수 있다. 이는 더 낮은 변속기 열 발생을 초래할 수 있다.
기어 스킴들(200, 300)에서, 변속기 입력부(202, 302) 및 변속기 출력부(204, 304) 사이의 토크 유동 경로는 기타 순방향 범위들에 대해 유사하다. 예컨대, 제3 순방향 범위(F3)에서, C4 브레이크는 P2 링 기어(324)의 회전을 방지한다. 따라서, 토크는 P2 선 기어(320)를 통해 P2 유성 기어 세트(308)를 통과하며, P2 캐리어(322)를 통해 출력된다. P2 캐리어(322)는 P2 선 기어(320)와 동일한 방향으로 회전하며, P3 링 기어(330)에 결합된다. 토크는 또한 P3 선 기어(326)를 통해 입력으로서 P3 유성 기어 세트(310)를 통과한다. P3 캐리어(328)는 도시된 바와 같이 변속기 출력부(304)에 토크를 출력한다.
제4 순방향 범위(F4)에서, C3 브레이크는 제1 링 기어(318)를 유지할 수 있다. 그러므로, 토크는 P1 선 기어(314)를 통해 P1 유성 기어 세트(306)에 진입할 수 있고, P1 캐리어(316)를 통해 출력될 수 있다. P1 캐리어(316)는 P2 링 기어(324)에 결합되며, 그 결과로 토크는 (P1 캐리어(316)를 경유하여) P2 링 기어(324)를 통해 및 (C1 클러치가 적용된 상태에서) P2 선 기어(320)를 통해 P2 유성 기어 세트(308)를 통과한다. P2 캐리어(322)는 P2 유성 기어 세트(308)의 출력부이며, P3 링 기어(330)에 토크를 전달한다. 따라서, 토크는 (P2 캐리어를 경유하여) P3 링 기어(330)를 통해 및 (C1 클러치가 적용된 상태에서) P3 선 기어(326)를 통해 P3 유성 기어 세트(308)를 통과한다. P3 캐리어(328)는 변속기 출력부(304)에 토크를 출력한다.
제5 순방향 범위(F5)에서, C1 및 C2 클러치는 적용되지만, 정지형 브레이크들 중 어느 것도 적용되지 않는다. 그러므로, 변속기 입력부(302)로부터의 토크는 (C1 클러치가 적용된 상태에서) P3 선 기어(326)를 통해 및 (P2 캐리어(322)를 경유하여) P3 링 기어(330)를 통해 P3 유성 기어 세트(310)로 진입한다. P3 선 기어(326) 및 P3 링 기어(330)가 입력 속도로 회전하는 상태에서, P3 캐리어(328) 및 변속기 출력부(304)가 입력 속도로 회전하여, 약 1.0의 기어비를 생성한다.
제6 순방향 범위(F6)에서, C2 클러치 및 C3 브레이크가 적용된다. 전술한 구현예들과 달리, C1 클러치는 적용되지 않는다. C3 브레이크는 P1 링 기어(318)를 유지한다. 따라서, 토크는 P1 선 기어(314)를 통해 P1 유성 기어 세트(306)을 통과하며, P1 캐리어(316)를 통해 출력된다. 토크는 (P1 캐리어(316)를 경유하여) P2 링 기어(324) 통해, (C2 클러치가 적용된 상태에서) P2 캐리어(322)를 통해, 및 (C2 클러치가 적용된 상태에서) P3 링 기어(330)를 통해 P2 유성 기어 세트(308)를 통과한다. 이는 P2 선 기어(320) 및 P3 선 기어(326)를 과구동할 수 있다(즉, 두 기어를 더 빠르게 회전하게 할 수 있다). P3 선 기어(326)가 과구동되고 P3 링 기어가 입력 속도로 회전하는 상태에서, P3 캐리어(328) 및 변속기 출력부(304)는 제6 순방향 범위(F6)에서 과구동되어, 1.0 미만의 기어비를 달성한다.
제7 순방향 범위(F7)에서, C2 클러치 및 C4 브레이크가 적용된다. 이 범위에서, C4 브레이크는 P2 링 기어(324)를 유지한다. 토크는 P2 캐리어(322) 및 P3 링 기어(330)를 통해 변속기 입력부(302)로부터 직접 P2 유성 기어 세트(308)로 입력된다. 이러한 조건은 P2 선 기어(320) 및 P3 선 기어(326)를 제6 순방향 범위(F6)보다 더 크게 과구동한다. P3 선 기어(326)가 더 많이 과구동되고(즉, 더 빠르게 회전하고), P3 링 기어(330)가 입력 속도로 회전하는 상태에서, P3 캐리어(328) 및 변속기 출력부(304)는 제6 순방향 범위(F6)에서보다 더 크게 제7 순방향 범위(F7)에서 과구동된다.
전술한 구현예들에서, 토크 유동 경로들은 어떤 클러치들 또는 브레이크들이 적용/비적용되는지 및 기어 스킴에 따라 상이할 수 있다. 일 구현예에서, 제1 순방향 범위의 기어비는 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 및 제7 순방향 범위를 위한 기어비들보다 크다. 제7 순방향 범위의 기어비는 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 및 제6 순방향 범위의 기어비들보다 작다.
기어 스킴들(200, 300)은 또한 제1 및 제2 역방향 범위(즉, R1, R2)를 각각 생성할 수 있다. 그러나, 다시, 구성의 차이로 인해, 제1 기어 스킴(200) 및 제2 기어 스킴(300)은 역방향으로 상이한 기어비들을 생성할 수 있다. 일 구현예에서, 양 기어 스킴에 대해, 제2 역방향 범위(R2)의 기어비는 동일하지만, 제1 역방향 범위(R1)의 기어비는 상이하다. 기어치들의 개수가 두 기어 스킴 사이에서 상이한 구현예에서, 제1 및 제2 역방향 범위의 기어비는 상이할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제2 역방향 범위(R2)는 C3 및 C5 브레이크를 적용함으로써 달성된다. 이 브레이크들은 모두 정지형이며, 링 기어들의 회전을 방지한다. 구체적으로, C3 브레이크는 P1 링 기어(218)를 유지하며, C5 브레이크는 P3 링 기어(230)를 유지한다. C1 클러치도 C2 클러치도 적용되지 않기 때문에, 토크는 P1 선 기어(214)를 통해 변속기 입력부(202)로부터 제1 유성 기어 세트(206)로 전달된다. P1 링 기어(218)가 유지되기 때문에, P1 캐리어(216)는 P1 선 기어(214)와 동일한 방향으로, 그러나 더 낮은 속도로 회전하며, P2 링 기어(224)를 통해 P2 유성 기어 세트(208)에 토크를 전달한다.
C5 브레이크가 P3 링 기어(230)를 유지하기 때문에, P2 캐리어(222)는 회전할 수 없다. 이로써, P2 선 기어(220)는 P2 유성 기어 세트(208)의 출력부이다. P2 캐리어(222)가 유지되기 때문에, P2 링 기어(224) 및 P2 선 기어(220)는 서로 반대 방향으로 회전하지만, P2 선 기어(220)가 P2 링 기어(224)보다 높은 속도로 회전한다. P2 선 기어(220)가 이제 변속기 입력부(202)와 반대 방향으로 회전하는 상태에서, P2 선 기어(220)는 또한 변속기 입력부(202)와 반대 방향으로 P3 선 기어(226)를 구동한다. P3 선 기어(226)는 변속기 입력부(202)와 반대 방향으로, 그러나 더 낮은 속도로 P3 캐리어(228)를 계속 구동하고, 그에 따라 (P3 캐리어(228)에 의해 구동되는) 변속기 출력부(204)는 역방향으로 회전한다.
도 2에서, P3 캐리어(228)는 P4 링 기어(236)에 결합된다. P4 유성 기어 세트(212)의 출력부는 P4 캐리어(234)이지만, P4 캐리어(234)는 다른 요소를 구동하지 않기 때문에(즉, C5 브레이크가 P3 링 기어(230)의 회전을 방지하기 때문에), 변속기 출력부(204)는 P4 유성 기어 세트(212)에 의해 영향을 받지 않는다. 이로써, C3 및 C5 브레이크가 기어 스킴(200) 내에서 적용될 때, 변속기 출력부(204)는 제2 역방향 범위(R2)에 있다.
제1 역방향 범위(R1)는 C5 브레이크가 아닌 C6 브레이크가 적용된다는 점을 제외하면 제2 역방향 범위(R2)와 유사하게 달성된다. 그 결과로, P3 링 기어(230) 대신에 P4 캐리어(234)가 유지된다. P4 캐리어가 유지된 상태에서, P4 링 기어(236)는 역방향으로 회전하며, P4 선 기어(232) 및 P3 링 기어(230)를 순방향으로(즉, P4 링기어(236)와 반대 방향으로) 구동한다. P3 선 기어(226)가 역방향으로 회전 중인 것을 고려할 때, P3 링 기어(230)를 고정 유지하는 대신에 순방향으로 회전시키면, P3 캐리어(228) 및 변속기 출력부(204)는 제2 역방향 범위(R2)와 비교하여 제1 역방향 범위(R1)에서 역방향으로 더 느리게 회전한다. 따라서, 제1 역방향 범위(R1)의 수치 기어비의 크기는 제2 역방향 범위(R2)의 수치 기어비보다 크다.
도 3의 구현예에서, 기어 스킴(300)은 또한 제1 역방향 범위(R1) 및 제2 역방향 범위(R2)를 제공할 수 있다. 제2 역방향 범위(R2)의 토크 경로는 기어 스킴(200)에서 전술한 바와 실질적으로 유사하다. 제2 역방향 범위(R2)의 기어비는 P1 유성 기어 세트(306), P2 유성 기어 세트(308), 및 P3 유성 기어 세트(310)의 기어치의 개수에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 제1 역방향 범위(R1)에서, P3 유성 기어 세트(310) 및 P4 유성 기어 세트(312)의 결합은 제1 기어 스킴(200)을 위한 제1 역방향 범위(R1)의 기어비보다 적은 기어비를 생성한다.
도 3을 참조하면, P1 링 기어(318)는 C3 브레이크에 의해 유지되며, P4 캐리어(334)는 C6 브레이크에 의해 유지되는데, 이는 제1 기어 스킴의 제1 역방향 범위(R1)와 유사하다. 그러나, 기어 스킴(300)과는 상이하게 P4 선 기어(232)와 P4 링 기어(236)가 기어 스킴(200) 내에서 연결되는 방식은 제1 역방향 범위(R1)에서 각각의 기어 스킴에 대해 상이한 수치 기어비들을 초래한다. 기어 스킴(300)에서, 예컨대, P4 유성 기어 세트(312)에 대한 역방향 입력부는 기어 스킴(200)의 P4 링 기어(236)가 아닌 P4 선 기어(332)이다. 그 결과로, P4 유성 기어 세트(312)의 출력부(예컨대, P4 링 기어(336)) 및 P3 링 기어(330)는 기어 스킴(200)의 P3 링 기어(230)보다 느리게 순방향으로 회전한다. P3 선 기어(326)가 역방향으로 회전하는 것을 고려할 때, 기어 스킴(200)보다 느린 P3 링 기어(330)의 순방향 회전의 결과로, P3 캐리어(328) 및 변속기 출력부(304)는 기어 스킴(200)에서보다 빠르게 역방향으로 회전한다. 따라서, 기어 스킴(300)의 제1 역방향 범위(R1)의 수치 기어비의 크기는 기어 스킴(200)의 제1 역방향 범위(R1)의 수치 기어비의 크기보다 작다. 기어 스킴(300)의 제1 역방향 범위(R1)와 제2 역방향 범위(R2) 사이의 기어단 역시 기어 스킴(200)보다 작다.
인접비 또는 광비 변속기의 사용 여부와 무관하게, 제1 역방향 범위(R1)와 제2 역방향 범위(R2) 사이의 기어단은 제2 기어 스킴(300)에 대해 감소할 수 있다. 그러므로, 변속기는, 예컨대 스로틀의 해제 및/또는 차량의 우선 멈춤과 같은 차량 운전자를 대신한 임의의 상호작용을 요구하지 않으면서, 두 역방향 범위 사이에서 자동으로 변속할 수 있다.
제1 순방향 범위와 제2 순방향 범위 사이의 변속이 자동으로 이루어질 수 있는 구현예들에서, 다른 이점은 유성 기어 세트들의 수명 개선을 포함할 수 있다. 범위들 사이의 기어단이 클 때, 유성 기어 세트들 내의 기어치들은 더 큰 하중 및 마모를 더 빠르게 겪게 된다. 그러나, 더 작은 기어단들은 기어치들의 내구성 및 강성을 개선할 수 있으므로, 유성 기어 세트들의 수명을 연장한다. 더 적은 수선이 요구됨에 따라, 이는 또한 차량의 비가동 시간(downtime)의 감소로 이어질 수 있다.
또한, 토크 컨버터 내의 록업 클러치가 더 적은 기어단으로 인해 제1 순방향 범위와 제2 순방향 범위 사이에 적용될 수 있다. 이는 변속기 효율을 개선하며, 변속기 열 발생을 감소시키며, 변속 중 성능을 개선할 수 있다. 그 결과로, 개선된 기어 스킴(300)은 제2 기어 스킴(200)에 따라 배치된 변속기 상의 변속기 변속 품질, 마모 및 성능을 개선할 수 있다.
본 개시의 원리들을 포함하는 예시적인 구현예들이 상기에 설명되었지만, 본 개시는 개시된 구현예들에 제한되지 않는다. 대신에, 본 출원은 본 개시의 일반적인 원리들을 이용한 본 개시의 모든 변경들, 용도들, 또는 개작들을 포괄하도록 의도된다. 게다가, 본 출원은 본 개시가 속하며 첨부된 청구범위의 한계 내에 속하는 기술분야의 주지의 또는 관습적인 관행 내에 있는, 본 개시로부터의 변경들을 포괄하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 자동 변속기(300)에 있어서,
    토크-발생 메커니즘에 결합되도록 구성되는 입력부(302);
    상기 자동 변속기(300)를 통해 상기 입력부(302)에 결합되는 출력부(304);
    제1 토크 경로를 따라 배치되며, 상기 입력부(302)에 결합되는 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1);
    제2 토크 경로를 따라 배치되며, 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)과 독립적으로 상기 입력부(302)에 결합되는 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2);
    각각이 상기 입력부(302)와 상기 출력부(304) 사이에 배치되는 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3), 제2 정지형 토크-전달 메커니즘(C4), 제3 정지형 토크-전달 메커니즘(C5), 및 제4 정지형 토크-전달 메커니즘(C6); 및
    각각이 선 기어(314, 320, 326, 332), 링 기어(318, 324, 330, 336), 및 캐리어 어셈블리(316, 322, 328, 334)를 포함하는 제1 유성 기어 세트(P1), 제2 유성 기어 세트(P2), 제3 유성 기어 세트(P3), 및 제4 유성 기어 세트(P4)를 포함하고;
    상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 캐리어 어셈블리(328)는 상기 출력부(304) 및 상기 제4 유성 기어 세트(P4)의 상기 선 기어(332)에 결합되고,
    상기 입력부(302)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어(314)와 연속적으로 결합되고,
    상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 링 기어(318)는 상기 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3)에 결합되고;
    상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 링 기어(324) 및 상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 캐리어 어셈블리(316)는 상기 제2 정지형 토크-전달 메커니즘(C4)에 결합되고;
    상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 링 기어(330), 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322) 및 상기 제4 유성 기어 세트(P4)의 상기 링 기어(336)는 상기 제3 정지형 토크-전달 메커니즘(C5)에 결합되고;
    상기 제4 유성 기어 세트(P4)의 상기 캐리어 어셈블리(334)는 상기 제4 정지형 토크-전달 메커니즘(C6)에 결합되고,
    상기 자동 변속기(300) 작동시 상기 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3) 및 상기 제4 정지형 토크-전달 메커니즘(C6)가 맞물리는 경우에 제1 후진 속도비가 달성되고,
    상기 자동 변속기(300) 작동시 상기 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3) 및 상기 제3 정지형 토크-전달 메커니즘(C5)가 맞물리는 경우에 제2 후진 속도비가 달성되고,
    상기 입력부와 상기 출력부 사이에서 7개의 전진 속도비 및 2개의 후진 속도비를 형성하기 위해 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1), 상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2), 상기 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3), 상기 제2 정지형 토크-전달 메커니즘(C4), 상기 제3 정지형 토크-전달 메커니즘(C5), 및 상기 제4 정지형 토크-전달 메커니즘(C6)은 적어도 2개의 조합으로 맞물릴 수 있는, 자동 변속기(300).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4 유성 기어 세트(P4)의 상기 링 기어(336)는 상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 링 기어(330)에 결합되는, 자동 변속기(300).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 링 기어(330)는 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322) 및 상기 제4 유성 기어 세트(P4)의 상기 링 기어(336)에 결합되는, 자동 변속기(300).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력부(302), 상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 선 기어(314), 및 상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 캐리어 어셈블리(316)에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 제3 토크 경로를 더 포함하는 자동 변속기(300).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 토크 경로는 상기 입력부(302), 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1), 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 선 기어(320), 및 상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 선 기어(326)에 의해 적어도 부분적으로 한정되는, 자동 변속기(300).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 토크 경로는 상기 입력부(302), 상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2), 및 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322)에 의해 적어도 부분적으로 한정되는, 자동 변속기(300).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 입력부(302) 및 출력부(304)는 동일한 중심선을 따라 배치되는, 자동 변속기(300).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 캐리어 어셈블리(316)는 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 링 기어(324)에 결합되고;
    상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322)는 상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 링 기어(330)에 결합되는, 자동 변속기(300).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)은 적용 상태 및 비적용 상태에서 작동 가능하고, 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)의 상기 적용 상태에서 상기 입력부(302)는 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)를 통해 상기 제2 및 유성 기어 세트(P2)의 상기 선 기어(320) 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 선 기어(326)에 결합되는, 자동 변속기(300).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2)은 적용 상태 및 비적용 상태에서 작동 가능하고, 상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2)의 상기 적용 상태에서 상기 입력부(302)는 상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2)를 통해 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322)에 결합되는, 자동 변속기(300).
  11. 자동 변속기(300)에 있어서,
    입력부(302);
    상기 자동 변속기를 통해 상기 입력부(302)에 결합되는 출력부(304);
    제1 토크 경로를 따라 배치되며, 상기 입력부(302)에 결합되는 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1);
    제2 토크 경로를 따라 배치되며, 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)과 독립적으로 상기 입력부(302)에 결합되는 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2);
    각각이 상기 입력부(302)와 상기 출력부(304) 사이에 배치되는 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3), 제2 정지형 토크-전달 메커니즘(C4), 제3 정지형 토크-전달 메커니즘(C5), 및 제4 정지형 토크-전달 메커니즘(C6); 및
    각각이 선 기어(314, 320, 326, 332), 링 기어(318, 324, 330, 336), 및 캐리어 어셈블리(316, 322, 328, 334)를 포함하는 제1 유성 기어 세트(P1), 제2 유성 기어 세트(P2), 제3 유성 기어 세트(P3), 및 제4 유성 기어 세트(P4)를 포함하고;
    상기 입력부(302)는 제1 유성 기어 세트(P1)의 선 기어(314)와 연속적으로 결합되고,
    상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 링 기어(318)는 상기 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3)에 결합되고;
    상기 자동 변속기(300) 작동시 상기 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3) 및 상기 제4 정지형 토크-전달 메커니즘(C6)가 맞물리는 경우에 제1 후진 속도비가 달성되고,
    상기 자동 변속기(300) 작동시 상기 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3) 및 상기 제3 정지형 토크-전달 메커니즘(C5)가 맞물리는 경우에 제2 후진 속도비가 달성되고,
    상기 입력부와 상기 출력부 사이에서 7개의 전진 속도비 및 2개의 후진 속도비를 형성하기 위해 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1), 상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2), 상기 제1 정지형 토크-전달 메커니즘(C3), 상기 제2 정지형 토크-전달 메커니즘(C4), 상기 제3 정지형 토크-전달 메커니즘(C5), 및 상기 제4 정지형 토크-전달 메커니즘(C6)은 적어도 2개의 조합으로 맞물릴 수 있는, 자동 변속기(300).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 링 기어(324) 및 상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 캐리어 어셈블리(316)는 상기 제2 정지형 토크-전달 메커니즘(C4)에 결합되고;
    상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 링 기어(330), 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322) 및 상기 제4 유성 기어 세트(P4)의 상기 링 기어(336)는 상기 제3 정지형 토크-전달 메커니즘(C5)에 결합되는, 자동 변속기(300).
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 유성 기어 세트(P2)는 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)에 결합되고;
    상기 제2 유성 기어 세트(P2)는 상기 제1 유성 기어 세트(P1) 및 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)에 결합되고;
    상기 제3 유성 기어 세트(P3)는 상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2) 및 상기 변속기 출력부(304)에 결합되고;
    상기 제4 유성 기어 세트(P4)는 상기 제3 유성 기어 세트(P3)에 결합되는, 자동 변속기(300).
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322)는 상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 링 기어(330) 및 상기 제4 유성 기어 세트(P4)의 상기 링 기어(336)에 직접 결합되는, 자동 변속기(300).
  15. 제11항에 있어서,
    어떤 상기 선 기어(314, 320, 326, 332)도 상기 정지형 토크-전달 메커니즘(C3, C4, C5, C6) 중 하나에 결합되지 않는, 자동 변속기(300).
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제4 유성 기어 세트(P4)의 상기 링 기어(336)는 상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 링 기어(330)에 결합되고;
    상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 링 기어(330)는 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322) 및 상기 제4 유성 기어 세트(P4)의 상기 링 기어(336)에 결합되는, 자동 변속기(300).
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1 토크 경로는 상기 입력부(302), 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1), 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 선 기어(320), 및 상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 선 기어(326)에 의해 적어도 부분적으로 한정되고;
    상기 제2 토크 경로는 상기 입력부(302), 상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2), 및 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322)에 의해 적어도 부분적으로 한정되는, 자동 변속기(300).
  18. 제11항에 있어서,
    상기 입력부(302), 상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 선 기어(314), 및 상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 캐리어 어셈블리(316)에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 제3 토크 경로를 더 포함하는, 자동 변속기(300).
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제1 유성 기어 세트(P1)의 상기 캐리어 어셈블리(316)는 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 링 기어(324)에 결합되고;
    상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322)는 상기 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 링 기어(330)에 결합되는, 자동 변속기(300).
  20. 제11항에 있어서,
    상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)은 적용 상태 및 비적용 상태에서 작동 가능하고, 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)의 상기 적용 상태에서 상기 입력부(302)는 상기 제1 회전형 토크-전달 메커니즘(C1)를 통해 상기 제2 및 유성 기어 세트(P2)의 상기 선 기어(320) 및 제3 유성 기어 세트(P3)의 상기 선 기어(326)에 결합되고;
    상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2)은 적용 상태 및 비적용 상태에서 작동 가능하고, 상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2)의 상기 적용 상태에서 상기 입력부(302)는 상기 제2 회전형 토크-전달 메커니즘(C2)를 통해 상기 제2 유성 기어 세트(P2)의 상기 캐리어 어셈블리(322)에 결합되는, 자동 변속기(300).

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