KR0131316B1 - 자동차의 자동 변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4속 또는 5속의 변속비를 얻을 수 있도록 하여 연비 및 엔진의 소음을 저감시키고, 변속충격을 줄일 수 있는 자동차용 자동 변속기구를 제공하는데목적이 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 입력축의 회전력을 전달받는 전진 선기어 및 후진 선기어와 각각 치차결합되는 짧은 피니온 기어와 긴 피니온 기어를 포함하며, 상기한 긴 피니온 기어가 내측에 결합되는 제1애뉼러스 기어를 포함하는 제1유성기어장치의 주변속부와 상기한 주변속부의 출력을 전달받는 제2에뉼러스기어를 포함하며 이 기어의 내측에 결합되는 선기어를 포함하여 이루어지는 제2유성기어장치의 부변속부로 구성되는 자동차용 자동 변속기구를 제공한다.

상기한 주변속부의 전진 선기어 축에는 변속감을 향상시킬 수 있는 클러치 및 일방향 클러치를 설치함을 특징으로 한다.

Description

자동차의 자동 변속장치

제1도는 종래의 3단 변속기구의 동력 전달 계통도.

제2도는 본 발명에 의한 4단 및 5단 변속기구의 동력 전달 계통도이다.

제3도는 본 발명에 의한 변속기구의 4단 작동 요소표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 전진 선기어 축 4 : 후진 선기어 축

8 : 전진 선기어 10 : 후진 선기어

12 : 제1유성기어장치 14,44 : 캐리어

16 : 짧은 피니온 기어 18 : 긴 피니온 기어

20 : 제1애뉼러스 기어 32 : 출력기어

34 : 제2애뉼러스 기어 36 : 피니온 기어

38 : 선기어 40 : 제2유성기어장치

42 : 선기어 축 46 : 출력축

D : 차동장치 X1 : 입력축

C1 : 뒤클러치 C2 : 앞클러치

C3 : 엔드클러치 C4,C5 : 클러치

B1 : 킥 다운 밴드 브레이크 B2,B3 : 습식다판 브레이크

F1,F2,F3 : 일방향 클러치

본 발명은 자동차용 자동 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3단 또는 4단 변속기구에 부변속 장치를 추가하여 변속감을 향상시킴과 아울러 연비를 개선할 수 잇는 자동변속기구에 관한 것이다.

자동차의 자동 변속기구는 차량의 주행속도와 엔진의 부하 및 변속레버 위치에 따라 자동적으로 킥 다운 밴드 브레이크(Kick Down Band Brake)와, 앞, 뒤 클러치(Front, Rear Clutch)등을 작용시키거나 해방시켜 차량이 원활히 주행되도록 하는 유압변속장치를 갖추고 있다.

상기한 유압 변속장치는, 오일펌프에서 발생한 유압을 레귤레이터 밸브, 시프트 컨트롤 밸브, 매뉴얼 밸브, 압력조절 밸브등을 통하여 각 변속단에서 작용하는 클러치 및 브레이크등으로 보내어 변속조작을 하게 된다.

이러한 변속기는 엔진 작동시 함께 작동하는 토오크 컨버터의 토오크에 의해 구동된다.

토오크 컨버터는 엔진의 크랭크 축에 고정되어 엔진 작동시 함께 회전하는 펌프와, 변속기의 입력축에 스플라인으로 결합되어 펌프와 대향배치되는 터어빈과, 상기한 펌프와 터어빈 사이에 위치되어 오일의 흐름방향으로 바꾸어주는 스테이터로 구성되어 있다. 이러한 토오크 컨버터는, 엔진이 작동을 시작하면 펌프가 회전을 시작하여 오일을 순환시키게 된다. 이때 오일은 펌프에서 터어빈쪽으로 분출되어 터어빈에 회전력을 주면서 터어빈의 안쪽으로 들어가 스테이터로 들어가게 된다.

이 오일은 스테이터에서 방향이 바뀌어 다시 펌프를 뒤에서 밀게 되므로 그 만큼 터어빈에 가해지는 힘은 커져 터어빈의 회전력은 증대하게 된다. 스테이터는 일방향 클러치(One Way Clutch)를 사이에 두고 고정축에 설치되어 있기 때문에 펌프가 터어빈의 회전속도보다 빠른 동안에는 스테이터는 고정축에 고정되어 오일의 흐름을 바꾸게 된다. 그러나 터어빈의 속도가 펌프 속도의 0.8정도로 접근하게 되면 오일의 흐름이 스테이터의 뒷면에 작용하게 되므로 스테이터도 펌프나 터어빈의 회전방향과 일치하게 된다. 이때 토오크 컨버터는 유체 클러치로서 작용하게 된다. 일반적으로 승용 자동차에 탑재되는 자동 변속기는 1개의 래비뉴(Ravigneaux)식 또는 심프슨(Simpson)식 유성기어장치를 사용하여 전진3단과 후진1단의 변속단을 얻도록 3단 변속기구와, 전자제어에 의해 작동하는 4단 변속기구가 일반적으로 사용되고 있다.

그러나 근자에 이르러 자동차의 다용도화 대형화가 요구되고 있으며, 연속적인 고속주행이 행하여지기 때문에 종래의 전진3단과 또는 전진4단을 갖는 변속기는 고출력 엔진의 동력성능에 대응하는 신뢰성과 내구성이 부족할 뿐아니라 저연비와 저소음의 주행이 불가능하다.

제1도는 유압변속장치에 의해 변속이 이루어지는 레비뉴식 변속기구의 동력 계통도로서, (100)은 엔진의 회전력을 전달받아 토오크 컨버터와 오일펌프를 구동시키는 입력출을 나타낸다. 이 입력축의 외주에는 중공으로 된 전진 선기어 축(Fowarod Sun Gear Shaft)(102)이 삽입설치되고 있는데, 이 입력축(100)과 전진 선기어축(102)사이에는 뒤 클러치(Rear Clutch)(C1)가 설치되어 입력축(100)이 회전력이 전달되도록 되어 있다.

상기한 전진 선기어 축(102)의 외주에 삽입설치되는 중공의 후진 선기어 축(Reverse Sun Gear Shaft)(104)의 후단부에는 입력축(100)의 회전력을 전달받도록 되어 있으며, 변속기 케이스(106)에는 후진 선기어축(104)의 회전을 제어하는 킥 다운 밴드 브레이크(Kick Down Band Brake)(108)가 설치되어 있다.

상기한 전진 선기어 축(102)과 후진 선기어 축(104)의 일측에는 전진 선기어(Forward Sun Gear)(110)와 후진 선기어(Reverse Sun Gear)(112)가 설치되어 유성기어장치(Planetary Gear Set)(114)의 일부를 이루고 있다.

상기한 유성기어장치(114)의 전진 선기어(110)는 캐리어(Carrier)(116)에 의해 120도로 등분배치된 짧은 피니온 기어(Short Pinion Gear)(118)와 치차결합되어 회전력을 전달할 수 있도록 되어 있으며, 이 짧은 피니온 기어(118)는 긴 피니온 기어(Long Pinion Gear)(120)의 일부에 치차결합되어 회전력을 전달하도록 되어 있다.

상기한 긴 피니온 기어(120)의 일부에는 상기한 후진 선기어(112)가 치차결합되어 있으며, 이 긴 피니온 기어(120)는 애뉼러스 기어(Annulus Gear)(122)의 내치차에 치차결합되어 전진 선기어(110)나 후진 선기어(112)의 회전력을 선택적으로 전달하도록 되어 있다.

상기한 짧은 피니온 기어(118)와 긴 피니온 기어(120)는 캐이러(116)에 의해 적당한 간격을 띄고 회전 가능하게 설치되고 있는데, 이 캐리어(116)는 일측이 일방향 클러치(One Way Clutch)(124)와 연결되어 반시계 방향의 회전이 이루어지지 않도록 되어 있으며, 변속기 케이스(106)에 설치된 습식 다관 브레이크(Low Revers Brake)(126)에 의해 회전이 제어되도록 되어 있다. 그리고 상기한 애뉼러스 기어(122)는 트랜스퍼 드라이브 기어(Transfer Drive Gear)(128)와 동축으로 설치되어 함께 회전할 수 있도록 되어 있다. 이 트랜스퍼 드라이브 기어(128)는 아이들러 축(Idler Shaft)(130)의 아이들 축 제1기어(132)와 치차결합되어 회전력을 전달하도록 되어 있다.

또한 아이들러 축(130)의 타측에 설치되어 있는 아이들러 축제2기어(134)는 종감속 기어(136)를 개재하여 차동장치(138)와 연결됨으로서 구종차축(X3)을 구동하게 되어 있다.

이와 같이 구성되는 종래의 변속기구는, 입력축(100)에 토오크 컨버터를 통하여 엔진의 회전력이 전달되면 오일 펌프에서 발생한 유압이 유압제어장치의 제어에 의해 변속레버의 위치에 따라 뒤 및 앞 클러치(140)(142), 킥 다운 밴드 브레이크(108), 습식 다판 브레이크(126)를 선택적으로 작용시켜 적절한 변속비를 얻게 되는데, 이때의 변속비가 차동장치(138)로 전달되어 구동차축(140)을 구동시키는 것으로서 각 변속단의 작용을 설명하면 다음과 같다.

[P(주차) 레인지 및 N(중립)레인지)]

모든 클러치와 브레이크가 유압제어장치의 해제 작동에 의해 해방되어 입력축(X1)의 회전력이 어떠한 곳으로도 전달되지 않게 된다. 따라서 이 위치에서는 구동차축(140)으로 동력이 전달되지 않게 되므로 차량은 정지상태가 된다. 그리고 P 레인지에서는 변속기내의 별도의 록킹장치에 의해 차륜이 회전하지 않게 된다. 이하 각 레인지 및 변속단에서 작동되는 클러치 및 브레이크(작동요소)의 작용상태를 표시한 표1를 통하여 설명한다.

[D(주행) 레인지 1속]

유압변속제어장치에 의해 뒤 클러치(140)가 작용하여 입력축(100)의 회전력이 전진 선기어 축(102)에 전달됨으로서 전진 선기어(110)가 입력축(100)과 함께 회전을 시작하게 된다. 이때 일방향 클러치(124)가 반시계방향으로 회전을 억제하게 되므로 캐리어(116)는 회전을 하지 않게 되고 전진 선기어(110)와 치차 결합되어 있는 짧은 피니온 기어(118)가 자전만을 하면서 그 회전력을 긴 피니온 기어(120)에 전달하게 된다. 이러한 동력전달에 의해 긴 피니온 기어(120)와 치차물림되어 있는 애뉼러스 기어(122)가 회전하게 되므로 이와 동축으로 설치되어 있는 트랜스퍼 드라이브 기어(128)가 회전을 하게 된다.

이러한 동력전달에 의해 입력축(100)의 회전수/트랜스퍼드라이브 기어(128)의 회전수 비는 약 2.846정도가 된다. 이와 같이 변속ㄹ된 트랜스퍼 드라이브 기어(128)의 회전은 아이들러 축 제1기어(132)로 전달됨과 동시에 아이들러 축(130)을 통하여 아이들러 축 제2기어(134)로 전달되어 차동장치(128)로 작동시킴으로써 구동차축(140)을 회전시키게 된다.

[D 레인지 2속]

뒤 클러치(140)와 킥 다운 밴드 브레이크(108)가 동시에 작용하여 입력축(100)의 회전력이 전진 선기어(110)에 전달되어 시계방향으로 회전하며, 후진선기어 축(104)이 킥 다운 밴드 브레이크(108)에 의해 정지되어 있고 캐리어(116)는 일방향 클러치(124)에 의해 시계방향의 회전이 가능하게 되기 때문에 전진 선기어(110)가 회전하게 되면 짧은 피니온 기어(118)가 회전함과 동시에 캐리어(116)는 공전을 하고, 긴 피니온 기어(120)는 자전을 하게 된다.

이때 긴 피니온 기어(120)는 후진 선기어(112)위를 공전하는 형태로 회전하게 되므로 이 회전분 만큼 애뉼러스 기어(122)는 1속보다 빨리 회전하여 1.581로 변속된 2속의 변속비를 얻어 구동차축(140)을 회전시키게 된다.

[D 레이지 3속]

뒤 및 앞 클러치(140)(142)가 동시에 작동하여 입력축(100)의 회전력은 전진 선기어 축(102)과 후진 선기어 축(104)에 모두 전달됨으로서 전진 선기어(110)와 후진 선기어(112)는 동시에 회전하게 된다.

이때 다른 클러치와 브레이크는 모두 해제상태로 되면서 전진 선기어(110)와 후진 선기어(112)가 동일 방향으로 회전하기 때문에 짧은 피니온 기어(118)와 긴 피니온 기어(120)는 록킹상태가 되어 유성기어장치(114)는 일체로 회전하게 되므로 트랜스퍼 드라이브 기어(128)의 회전수는 입력축(100)의 회전수와 동일한 1.0의 변속비를 얻게 된다.

[2레인지 1,2속]

2 레인지는 기억의 변속이 1-2속만으로 자동 변속되고 3속으로는 업 시프트(Up Shift)는 되지 않기 때문에 경사가 그다지 급하지 않은 내리막길이 오래 계속되는 경우나, 빙판, 커어브가 많은 도로를 주행할 때 안전한 주행이 되도록 하는 레인지로서, D 레인지의 1,2 속과 동일한 변속작용이 이루어 진다.

[L레인지]

L 레인지는 가파른 내리막길이나 급커어브가 연속되는 비탈길등을 주행할 때 안전한 주행이 되도록 엔진 브레이크를 필요로 하는 레인지로서 변속작용은 다음과 같다.

D레인지의 1속과 같은 뒤 클러치(140)가 작용하여 입력축(100)의 회전이 전진 선기어 축(102)으로 전달되는데, 이때에는 일방향 클러치(124)가 작용하는 것이 아니고 습식 다판 브레이크(126)가 작용하여 캐리어(116)를 고정시키게 되므로 차량의 관성력이 구동축(140)과 유성기어장치(114), 전진 선기어(110), 전진 선기어 축(102) 및 입력축(100)을 통해 엔진에 역으로 전달되는 엔진 브레이클가 작동하게 된다.

[R(후진)레인지]

R 레인지에서 앞 클러치(142)와 습식 다판 브레이크(126)가 작용하여 입력축(100)의 회전력이 후진 선기어 축(164)를 통하여 후진 선기어(112)에 전달되어 회전시키게 되는데, 캐리어(116)가 습식 다판 브레이크(126)에 의해 고정되기 때문에 긴 피니온 기어(120)가 애뉼러스 기어(122)를 회전시키게 된다.

따라서 애뉼러스 기어(122)와 연결되어 있는 트랜스퍼 드라이브 기어(128)의 회전방향이 바뀌어 구동축(140)으로 전달되기 때문에 차량은 후진하게 된다. 이와 같은 변속기구는, 전진 3단과 후진 1단의 변속단만을 얻도록 되어 있기 때문에 변속이 이루어질 때 변속단간의 변속비 차가 크게 되므로 변속감이 좋지 않고, 또 3단에서 1.0의 변속비만을 얻기 때문에 연료 소비량이 증대하게 되고, 엔진의 소음고 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 3단 변속기의 경우에는 4속을 얻고, 4속 변속기의 경우에는 5속의 변속비를 얻을 수 있도록 하여 변속감을 향상시킴은 물론 연료 소모량을 줄이고 엔진의 소음도 줄일수 있는 자동차용 변속기구를 제공하는 데 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 입력축의 회전력을 각각의 클러치 및 브레이크 작동으로 전진 및 후진 선기어 축으로 전달하여 유성기어장치를 통하여 차속에 적합한 변속비를 얻어내는 자동차용 자동 변속기구에 있어서, 상기한 입력축의 외주에 설치되는 전진 선기어 축과 후진 선기어 축의 일단에 설치된 전진 선기어 및 후진 선기어를 포함하며, 이들 기어와 치차결합하는 짧은 피니온 기어와 긴 피니온 기어들이 제1애뉼러스 기어의 내측에 배치되어 이루어지는 제1유성기어 장치를 보유하는 주변속부와, 상기한 제1애뉼러스 기어와 동축으로 연결된 출력기어를 통하여 결합되는 회전력을 전달받는 제2애뉼러스 기어와 이 기어의 내치차에 결합되는 피니온 기어와 이 피니온 기어의 내측에 결합되는 선기어를 포함하여 이루어지는 제2유성기어 장치를 갖는 부변속부에 의해 4속 또는 5속의 변속이 이루어지도록 한 자동차용 자동 변속기구를 제공한다.

상기한 전진 선기어 축과 입력축 사이에는 일방향 클러치 및 또 다른 클러치를 설치하여 변속시 변속충격을 줄일 수 있도록 함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 의한 변속기구의 동력 계통도로서, 엔진(E)의 회전력은 토오크 컨버터(T)의 펌프(P)를 회전시키고, 이 펌프(P)의 회전력은 오일을 순환시켜 터어빈(R)을 회전시킴으로써 입력축(X1)에 전달되도록 되어 있다. 이때 터어빈(R)에서 흘러나오는 스테이터(S)에 의해 처음의 흐름 방향으로 바뀌어 펌프(P)를 회전시키는 힘에 합세하게 된다. 상기한 입력축(X1)에는 중공의 전진 선기어 축(2)이 개별작동하도록 삽입되어 앞 클러치(C2)에 의해 회전력을 전달하도록 되어 있다. 또한 전진 선기어 축(2)의 외주에는 후진 선기어 축(4)이 개별 작동하도록 설치되어 있는데, 이 축의 하단부에는 뒤 클러치(C1)가 설치되어 입력축( X1)의 회전력을 전달받도록 설치되어 있고, 전진 선기어 축(2)과 앞 클러치(C2)사이에는 일방향 클러치(F2)가 설치되어 시게방향으로 회전력을 전달할 수 있도록 되어 있다. 상기한 전지 선기어 축(2)의 일축단에는 뒤 클러치(C1)가 설치되어 후진 선기어 축(4)으로 회전력을 전달할 수 있도록 되어 있는데, 이 후진 선기어 축(4)은 변속기 케이스(6)에 고정된 킥 다운 밴드 브레이크(B1)에 의해 선택적으로 회전할 수 있도록 되어 있다.

그리고 상기한 전진 선기어 축(2)에는 전진 선기어(8)가 일체로 설치되어 함께 회전할 수 있도록 되어 있으며, 그 외주에 설치되는 후진 선기어 축(4)에는 후진 선기어(10)가 일체로 설치되어 함께 회전할 수 있도록 되어 있다.

상기한 전진 선기어(8)에는 캐리어(14)에 의해 등분 배치된 짧은 피니온 기어(16)가 치차결합되어 있으며, 이 짧은 피니온 기어(16)는 긴 피니온 기어(18)와 치차 결합되고 있는데, 이 긴 피니온 기어(18)는 제1애뉼러스 기어(20)의 내축에 치차결합되어 제1유성기어장치(12)를 이루며 주 변속부(A)를 구성하고 있다.

상기한 캐리어(14)의 일측단에는 앤드 클러치(C3)가 설치되어 입력축(X1)의 회전력을 전달받도록 되어 있으며, 타측단은 일방향 클러치(F1)에 의해 반시계방향의 회전이 억제되도록 설치되어 있고, 이 일방향 클러치(F1)와는 별도로 변속기 케이스(6)에 설치된 습식 다판 브레이크(B2)에 의해 회전이 제어되도록 이루어져 있다. 또한 전진 선기어 축(2)에는 클러치(C4)가 설치되어 엔진 브레이크가 작동할 수 있도록 되어 있다.

또한 전진 선기어 축(2)에는 클러치(C4)가 설치되어 엔진 브레이크가 작동할 수 있도록 되어 있다.

상기한 애뉼러스 기어(20)는 출력축(30)과 일체로 형성되어 주변속부(A)의 출력기어(32)와 함께 회전하도록 이루어져 있으며, 주변속부(A)의 출력기어(32)는 부변속부(B)의 제2애뉼러스기어(34)와 치차결합되어 회전력을 전달하도록 되어 있다.

상기한 제2애뉼러스기어(34)의 내측에는 피니온 기어(36)가 치차결합되어 회전력을 저달받도록 되어 있으며, 이 피니온 기어(36)에는 선기어(38)가 치차결합되어 제2유성기어장치(40)를 구성하고 있다.

상기한 선기어(38)는 선기어 축(42)에 그 중심이 고정되어 함께 회전할 수 있도록 되어 있으며, 이 선기어 축(42)은 클러치(C5)를 통하여 캐리어(44)에 회전력을 전달하도록 되어 있다.

상기한 선 기억축(42)은 변속기 케이스(6)에 고정 설치된 일방향 클러치(F3)에 의해 반시게방향의 회전이 억제되도록 이루어져 있으며, 캐리어(44)는 부변속부(B)의 출력축(46)과 일체로 형성되어 출력기어(48)를 회전시킴으로써 차동장치(D)의 종감속 기어(50)로 회전력을 전달하도록 되어 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 변속기구는 1-2속, 2-3속, 3-4속 변속시 일방향 클러치를 통하여 최적의 변속감을 얻고, 5단 변속이 가능하게 한 것으로서, 이에 대한 작용을 상세히 설명한다.

먼저 4속 변속기로 사용되는 경우에 있어서 변속작용을 표2를 통하여 설명한다.

[D 레인지 1속]

킥 다운 밴드 브레이크(B1)가 해제된 상태에서 앞 클러치(C2)와 클러치(C4)가 동시에 작동하게 되므로 입력축(X1)의 회전력은 전진 선기어 축(2)으로 전달되어 전진 선기어(8)를 회전시키게 된다.

이때 일방향 클러치(F2)가 작동함에 의해 전진 선기어 축(2)의 회전력은 클러치(C4)를 통해서만 전달되어 짧은 피니온 기어(16)를 회전시키게 된다.

따라서 짧은 피니온 기어(16)와 치착결합되어 있는 피니온 기어(18)가 회전을 하게 되는데, 이곳의 일방향 클러치(F1)가 작동하는 상태이므로 캐리어(14)가 정지상태로 되어 긴 피니온 기어(18)는 자전만을 하게 된다.

이 긴 피니온 기어(18)의 회전은 제1애뉼러스 기어(20)로 전달되어 주변속부(A)에서 1차로 변속이 이루어지면서 부변속부(B)의 제2유성기어장치(40)로 회전력이 전달된다.

즉 제2애뉼러스 기어(34)로 회전력이 전달되는데, 이 기어에는 피니온 기어(36)가 치차결합되어 있기 때문에 이 회전력이 선기어(38)까지 전달되어 선 기어축(42)을 회전시키려고 하지만, 일바향 클러치(F3)가 작동하고 있기 때문에 전진 선기어 축(42)은 회전을 하지 못하고 캐리어(44)만이 회전을 하면서 출력축(46)을 통하여 차동장치(D)로 회전력이 전달된다.

이 과정에서 부변속부(B)에 의해 2차 변속이 이루어져 1속의 변속비를 얻게 된다.

[D레인지 2속]

2속 상태에서는 입력축(X1)의 회전력이, 앞 클러치(C2)와 일방향 클러치(F2)의 작동으로 전진 선기어 축(2)으로 전달되어 전진 선기어(10)를 회전시키게 되므로, 이와 치차결합되어 있는 짧음 피니온기어(16)가 회전을 하게 된다.

따라서 이와 치차 결합되어 있는 긴 피니온 기어(18)가 회전을 하여 제1애뉼러스 기어(20)로 회전력을 전달하게 되는데, 일방향 클러치(F1)가 작동을 하게 되므로 캐리어(14)는 회전을 하기 못하게 되어 긴 피니온 기어(18)는 자전만을 하게 된다.

이러한 작용으로 주변속부(A)에서 1차 변속이 이루어지면서 제1애뉼러스 기어(20)를 회전시키게 되므로 이 회전력은 출력기어(32)를 통하여 부변속부(B)의 제2애뉼러스 기어(34)로 전달된다.

따라서 제2애뉼러스 기어(34)는 회전을 하게 되는데, 일방향 클러치(F3)가 해제상태이기 때문에 피니온 기어(36)를 통하여 선기어(38)로 회전력이 전달되면서 선기어 축(42)을 회전시키게 된다.

이때 클러치(C5)가 작용하게 되므로 캐리어(44)는 선기어(38)와 함께 회전을 하게된다.

즉, 캐리어(44)는 선기어(38)와 일체로 되어 제2애뉼러스 기어(34)와 같은 회전수의 변속비로 출력축(46)에 전달하여 차동장치(D)를 구동시키게 된다. 즉, 3속 변속기구의 1속과 동일한 약 2.846의 변속비로 2속이 이루어진다. 이때의 변속은 클러치(C5)가 작용함에 의해 일방향 클러치(F3)가 자동으로 해제되므로 변속제어도 간단히 할 수 있고 변속충격을 줄일 수 있게 된다.

[D레인지 3속]

D레인지 3속에서는 입력축(X1)의 회전력이, 앞 클러치(C2)가 작동함에 의해 전진 선기어 축(2)으로 전달되면서 전진선기어(8)를 회전시키게 되므로 이와 치차결합되어 있는 짧은 피니온 기어(16)를 회전시키게 된다.

이때 엔드 클러치(C3)가 작용을 하게 되므로 입력축(X1)의 회전력이 캐리어(14)로 전달되어 회전시키게 되는데, 일방향 클러치(F1)가 해제된 상태이므로 캐리어(14)는 회전을 하는데 있어서 어떠한 구속도 받지 않게 된다.

그런데, 짧은 피니온 기어(16)가 회전함에 의해 이와 치차 결합되어 있는 긴 피니온 기어(18)를 회전시키게 되는데, 이 긴 피니온 기어(18)는 캐리어(14)가 회전함에 의해 공전과 자전을 함께 하게 된다.

따라서 주변속부(A)에서는 2속시 보다 빠른 변속비를 얻게 되는데, 이 회전력은 출력기어(32)를 통하여 부변속부(B)의 제2유성기어장치(40)의 제2에뉼러스 기어(34)로 전달되어 피니온 기어(36)를 회전시키게 된다.

이 피니온 기어(36)는 이와 치차결합되어 있는 선기어(38)를 회전시키게 되는데, 습식 다판 브레이크(B3)가 해제된 상태에서 클러치(C5)가 작동함에 따라 일방향 클러치(F3)는 해제가 되며 선기어와 캐리어(44)가 일체가 되어 캐리어(44)로서 출력축(46)을 회전시키고 이 회전력을 차동장치(D)로 전달하는 부변속으로 3속 변속기구의 2속 변속비를 얻게 된다.

[D레인지 4속]

D레인지 4속에서는 입력축(X1)의 회전력이 앞 클러치(C2)의 작동으로 전진 선기어 축(2)에 전달되어 전진 선기어(8)를 회전시킴으로서 이와 치차결합되어 있는 짧은 피니온 기어(16)를 회전시키게 되므로 이짧은 피니오 기어(16)와 치차결합되어 있는 긴 피니온 기어(18)가 회전을 하여 제1애뉼러스 기어(20)를 회전시키게 된다.

그런데 엔드 클러치(C3)가 작동하는 상태이기 때문에 입력축(X1)의 회전력이 캐리어(14)로 전달되어 이 캐리어(14)를 회전시키게 된다.

따라서 긴 피니온 기어(18)은 자전과 공전을 함께 하게 되므로 그 만큼의 회전력이 증대되어 주 변속부(A)의 제1애뉼러스 기어(20)를 회전시키게 된다.

이때 킥 다운 밴드 브레이크(B1)가 작동하게 되므로 후진 선기어(10)의 회전이 정지되기 때문에 제1유성기어 장치(12)는 일체가 되어 회전하는 상태가 된다.

이 회전력이 출력기어(32)를 통하여 부변속부(B)의 제2애뉼러스기어(34)를 회전시키게 되므로 피니온 기어(36)를 회전시켜 이와 치차결합되어 있는 선기어(38)를 회전시키게 된다.

그런데 선기어(38)가 설치되 선 기어축(42)은 일방향 클러치(F3)와 습식 다판 브레이크(B3)가 해제된 상태이고 클러치(C5)만이 작동을 하게 되므로 선기어(38)를 통하여 전달되는 회전력은 선기어 축(42)을 통하여 캐리어(44)로 전달된다.

따라서 캐리어(44)는 제2유성기어장치(40)의 일체로 회전력을 출력축(46)으로 전달하여 차동장치(D)를 구동시킴으로써 4속의 변속단을 얻게 된다.

[R(후진)레인지]

차량이 후진하는 경우에는, 뒤 클러치(C1)가 작동하게 되므로 입력축(X1)의 회전력이 후진 선기어 축(4)으로 전달되어 후힌 선기어(10)를 회전시키게 되므로 이와 차결합되어 있는 긴 피니온 기어(18)가 회전을 하게 되는데, 이 회전력은 긴 피니온 기어(18)가 내측에 결합되어 있는 제1애뉼러스 기어(20)로 전달되므로 상기한 모든 변속단의 회전방향과 반대가 된다.

주변속부(A)에서는 습식 다판 브레이크(B2)가 작동하게 되므로 캐리어(14)는 회전을 하지 않게 된다.

따라서 긴 피니온의 기어(18)의 자전수만이 제1애뉼러스 기어(20)로 전달되면서 출력기어(32)를 통하여 부변속부(B)의 제2에뉼러스 기어(34)로 전달된다.

이와 같은 작용으로 부변속부(B)의 피니온 기어(36)가 회전을 하여 선기어(38)를 회전시키게 되는데, 습식 다판 브레이크(B3)가 작동을 하게 되므로 선 기어축(42)은 고정상태로 되어 캐리어(44)만이 회전을 하여 출력축(46)으로 동력을 전달하게 된다.

이러한 회전력은 주변속부(A)에서 역회전으로 전달되기 때문에 차동장치(D)가 역구동을 하여 차량은 후진을 하게 된다. 상기한 바와 같은 변속기구는 5속으로 변속을 할 수 있는데, 이를 표3을 통하여 설명한다.

[D 레인지 1속]

5속의 변속기구로 사용되는 경우에 1속에서는 입력축(X1)의 회전력이 앞 클러치(C2)와 클러치(C4)의 작동에 의해 전진 선기어 축(2)으로 전달되어 전진 선기어(8)를 회전시키게 되므로 이와 치차 결합되어 있는 짧은 피니온 기어(16)가 회전을 함과 아울러 이 짧을 피니온 기어(16)와 치차결합되어 있는 긴 피니온 기어(18)가 회전하게 된다.

그런데 일방향 클러치(F1)가 작동을 하게 되므로 캐리어(14)가 구속되기 때문에 캐리어(14)는 회전을 하지 못하게 되어 긴 피니온 기어(18)는 자전만을 하게 된다.

이 회전력이 제1애뉼러그 기어(20)로 전달되어 이와 동축으로 연결되어 있는 출력기어(32)를 회전시키게 되므로 주변속부(A)의 변속비가 부변속부(B)의 제2에뉼러스 기어(34)로 전달되어 제2유성기어장치(40)를 작동시키게 된다.

따라서 피니언 기어(36)가 회전을 하면서 선기어(38)를 회전시키게 되는데, 일방향 클러치(F3)가 작동을 하는 상태이기 때문에 선기어 축(42)이 구속되어 선기어(38)는 회전을 하지 못하게 된다.

따라서 피니온 기어(36)는 캐이러(44)와 함께 선기어(38)의 주위를 공전하게 되는데, 이 회전력이 출력축(46)을 통하여 차동장치(D)로 전달됨으로서 1속이 이루어진다.

[D레인지 2속]

2속에서는 입력축(X1)의 회전력이 앞 클러치(C2)와 클러치(C4)의 작동으로 전진 선기어 축(2)에 전달된다. 따라서 전진 선기어(8)는 회전을 하면서 이와 치차결합되어 있는 짧은 피니온 기어(16)를 회전시킴과 아울러 긴 피니온기어(18)를 회전시키게 된다.

그런데 주변속부(A)에서는 일방향 클러치(F1)가 작동을 하면서 케리어(14)를 구속하고 있기 때문에 긴 피니온 기어(18)는 자전만을 하면서 그 회전력을 제1애뉼러스 기어(20)로 전달하여 출력기어(32)를 통하여 부변속부(B)의 제2유성기어장치(40)로 동력을 전달하게 된다.

따라서 제2애뉼러스 기어(34)가 회전을 하면서 피니온 기어(36)를 회전시키고, 이 피니온 기어(36)는 선기어(38)를 회전시키기게 되는데 선기어(38)가 설치된 선기어축(42)은 클러치(C5)의 작동으로 캐리어(44)를 회전시키게 되므로 제2유성기어장치(40)는 일체로 회전하는 상태가 된다.

이러한 작동으로 캐리어(44)가 회전함에 의해 피니온 기어(36)는 공전과 자전을 하면서 그 회전력을 출력축(46)으로 전달하여 2속의 변속비를 차동장치(D)로 전달하게 된다.

[D레인지 3속]

3속에서는 입력축(X1)의 회전력이 주변속부(A)의 앞 클러치(C2)와 클러치(C4)의 작동으로 전진 선기어 축(2)에 전달되어 전진 선기어(8)를 회전시키게 되므로 짧은 피니온 기어(16)와 긴 피니온 기어(18)가 함께 회전하게 된다.

그런데 주변속부(A)에서는 습식 다판 브레이크(B2)나 일방향 클러치(F1)가 해제상태로 있기 때문에 캐리어(14)는 회전하게 되므로 긴 피니온 기어(18)와 짧은 피니온 기어(18)는 자전과 공전을 함께 하면서 그 회전력을 제1애뉼러스 기어(20)로 전달하게 된다.

이때 긴 피니온 기어(18)와 치차결합되어 있는 후진 선기어(10)는 회전을 하려고 하지만 , 킥 다운 밴드 브레이크(B1)가 작동하고 있는 상태이므로 후진 선기어 축(4)이 구속되어 회전을 하지 않게 된다.

따라서 제1유성기어장치(12)는 후진선기어(10)만을 제외한 나머지 기어들이 회전을 하면서 출력기어(32)를 통하여 부변속부(B)의 제2유성기어장치(40)로 회전력을 전달하게 된다.

이러한 작동으로 제2애뉼러스 기어(34)가 회전을 하게 되므로 피니온 기어(36)가 회전을 하여 선기어(38)를 회전시키게 된다.

그런데 부변속부(B)에서는 클러치(C5)가 작동하고 있는 상태이므로 선기어 축(42)의 회전력이 캐리어(44)로 전달되어 제2유성기어장치(40)가 일체로 회전하는 상태로 되면서 그 회전력이 출력축(46)을 통하여 차동장치(D)로 전달되어 3속이 이루어진다.

[D 레인지 4속]

4속에서는 입력(X1)축의 회전력이 주변속부(A)의 앞 클러치(C2)와 클러치(C4)가 작동함에 의해 전진 선기어 축(2)으로 전달되어 전진 선기어(8)를 회전시키게 되므로 짧은 피니온 기어(16)가 회전함과 아울러 이와 치차결합되어 있는 긴 피니온 기어(18)가 회전하게 된다.

이때 엔드 클러치(C3)가 작동하게 되므로 캐리어(14)는 입력축(X1)의 회전력이 전달되어 회전하는 상태로 있게 된다.

따라서 제1유성기어장치(12)는 일체로 회전하는 상태가 되어 제1애뉼러스 기어(20)를 통하여 출력기어(32)로 회전력을 전달하게 된다.

이러한 작용으로 부변속부(B)의 제2애뉼러시그(34)로 회전력이 전달되어 피니온 기어(36)를 회전시킴과 아울러 선기어(38)를 회전시켜 선기어축(42)을 회전시키게 된다.

이때 부변속부(B)에서는 클러치(C5)가 작용하고 있기 때문에 선기어축(42)의 회전력이 캐리어(44)로 전달되어 제2유성기어장치(40) 전체를 일체로 회전시켜 출력축(46)으로 회전력을 전달하게 된다.

[D레인지 5속]

5속에서는 입력축(X1)의 회전력이 주변속부(A)의 앞 클러치(C2)가 작용함에 의해 전진 선기어 축(2)으로 전달되어 전진 선기어(8)를 회전시키게 되므로 이와 치차결합되어 있는 짧은 피니온 기어(16)를 회전시킴과 아울러 긴 피니온 기어(18)를 회전시키게 된다.

그런데 주변속부(A)의 앤드 클러치(C3)가 작용하게 되므로 입력축(X1)의 회전력은 캐리어(14)로 전달되어 이 캐리어(14)를 회전시키게 된다.

따라서 제1유성기어장치(12)의 피니온 기어들은 캐리어(14)와 함께 공전을 하면서 자전을 하게 되므로 제1유성기어장치(12) 전체가 일체로 되어 회전을 하면서 제1애뉼러스기어(20)를 통하여 출력기어(32)로 회전력을 전달하게 된다.

이때 킥 다운 밴드 브레이크(B1)가 작동하고 있기 때문에 후진 선기어 축(4)은 구속되어 회전을 하지 않게 된다.

이 회전력은 부변속부(B)의 제2유성기어장치(40)로 전달되어 제2에뉼러스 기어(34)를 회전시키게 되므로 피니온 기어(36)가 회전하면서 선기어(38)를 회전시켜 선기어 축(42)에 회전력을 전달하게 된다.

그런데 부 변속부(B)에서는 클러치(C5)가 작용하고 있기 때문에 선기어 축(42)의 회전력이 캐리어(44)로 전달되어 이 캐리어(44)를 회전시키게 된다.

이러한 작용으로 피니온 기어(36)는 캐리어(44)와 함께 공전을 하면서 자전을 하여 그 회전력을 출력축(46)으로 전달하여 차동장치(D)를 구동시키게 된다.

그리고 후진은 4속 변속기구의 경우와 동일하게 이루어지므로 설명을 생략한다.

이와 같이 본 발명에 의한 변속기구는 4속 또는 5속의 변속기구로 사용할 수 있으며, 특히 3-4속 변속시 일방향 클러치(F1)의 작동을 통하여 최적의 변속감을 얻을 수 있는 이점이 있고, 또 3속에서 클러치(C4)를 통하여 엔진 브레이크의 효과를 얻을 수 있으며, 4속 5속으로 변속이 이루어 질 수 있기 때문에 고속에서 소음을 줄이고 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 링기어와 캐리어을 공유할 수 있도록 조합된 제1유성기어장치(12)를 입력축(X1)상에 배치하되, 상기 입력축(X1)의 외주에 배치되는 중공의 전진선시어축(2)은 앞 클러치(C1)와 일방향 클러치(F2) 그리고 클러치(C4)를 개재시켜 입력축(X1)과 연결하고, 상기 전진 선기어축(2)의 외주에 배치되는 중공의 후진 선기어축(4)은 뒤클러치(C1)를 개재시켜 입력축(X1)과 연결함과 동시에 킥다운밴드브레이크(B1)에 의하여 선택적인 반력요소를 작용할 수 있도록 하며, 캐리어(14)는 앤드 클러치(C3)를 개재시켜 입력축(X1)과 연결함과 동시에 일방향 클러치(F1)와 다판 클러치(B2)를 개재시켜 변속기 케이스(6)와 연결하고 제1에뉼러스 기어(20)는 출력기어(32)가 연결되어 출력요소로 작용할 수 있도록 구성되는 제1변속부(A)와; 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어져 이의 제2에뉼러스 기어(34)는 상기 출력기어(32)에 외접되어 회전력을 전달하도록 하고, 캐리어(44)는 선기어축(42)와 클러치(C5)를 개재시켜 연결함과 동시에 출력축(46)과 연결하며, 상기 선기어 축(42)은 다시 브레이크(B3)와 일방향 클러치(F3)를 통해 각각 변속기 케이스(6)와 연결하는 제2유성기어장치(40)로 구성되는 제2변속부(B)와; 를 포함하여 이루어지는 자동차의 자동 변속장치.