KR0149329B1 - 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인 - Google Patents

Abstract

D 레인지 1속에서의 2속, 2속에서의 3속으로의 변속시 원웨이 클러치의 작용으로 변속 충격을 줄임으로써, 도심지 운행과 같은 저속 운전 영역에서의 변속감을 향상시킬 목적으로; 더블 피니언 유성기어유닛과 싱글 피니언 유성기어유닛을 결합하여 이루어지되, 선기어와 링기어를 공유할 수 있도록 하고, 더블 피니언 유성기어유닛의 제1 캐리어를 선택적으로 반력 및 입력요소가 되도록 하며, 싱글 피니언 유성기어유닛의 제2 캐리어를 출력요소가 되도록 한 주변속부와; 싱글 피니언 유성기어유닛으로 이루어지되, 링기어가 항시 입력요소가 되도록 하고, 선기어가 선택적으로 반력요소가 되도록 하며, 상기 캐리어가 항시 출력요소가 되도록 한 부변속부와; 입력축의 동력을 주변속부의 2개의 작동 요소로 전달되는 것을 단속하는 제1,2 클러치와; 상기 주변속부의 4개의 작동 요소중 2개의 작동 요소가 선택적으로 반력요소로 작동하도록 작동하는 제1,2 브레이크와; 상기 부변속부의 1개 작동 요소를 선택적으로 반력요소로 작동하도록 작동하는 제3 브레이크와; 상기 부변속부의 2개의 작동 요소를 선택적으로 연결하여 주는 제3클러치와; 상기 제2 브레이크와 병설되는 제4 마찰요소와; 상기 주변속부의 2개의 작동 요소에 연결되는 제1,2 원웨이 클러치를 포함하여 이루어지는 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인을 제공한다.

Description

차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인

제1도는 본 발명에 의한 기어 트레인의 스틱 다이어그램.

제2도는 제1도의 기어 트레인이 전진4속과 후진 1속의 변속비를 낼 수 있도록 하는 각 변속단별 마찰요소의 작동표이다.

본 발명은 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 D 레인지 1속에서 2속, 2속에서 3속으로의 변속시 원웨이 클러치의 작용으로 변속 충격을 줄임으로써, 도심지 운행과 같은 저속 운전 영역에서의 변속감을 향상시킬 수 있는 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인에 관한 것이다.

예컨데, 차량용 자동변속기는, 토오크 컨버터와 피동축(Driven Shaft)사이에 연결된 유성기어장치를 포함한다.

상기한 유성기어장치는, 선기어와, 다수개의 유성기어 및 이들 유성기어들을 연결하는 유성 캐리어, 그리고 링기어를 포함하여 이루어진다.

그리고 이 유성기어장치의 기어들은 자동차의 주행 조건에 따른 유압 변속 제어장치의 제어에 의하여 작동하는 다수의 클러치들과 브레이크(마찰요소)들의 동작에 의해 제어되면서 요구되는 변속비와 동력을 출력하게 된다.

이와 같은 차량용 자동변속기는 변속비를 다단으로 출력하기 위하여 변속장치를 주변속부와 부변속부로 형성하고, 변속 제어를 용이하게 하기 위하여 다수의 클러치와 브레이크들을 적소에 배치하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 자동변속기에 있어서는 D 레인지 1속에서 2속, 2속에서 3속으로의 변속시 마찰부재의 작동 및 비작동 제어만으로 변속이 이루어지도록 함으로써, 변속 충격이 발생되어 변속감을 좋지 않게 한다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 D레인지 1속에서의 2속, 2속에서의 3속으로의 변속시 원웨이 클러치의 작용으로 변속 충격을 줄임으로써, 도심지 운행과 같은 저속 운전 영역에서의 변속감을 향상시킬 수 있는 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인을 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 차속 및 스로틀 밸브의 개도 정도에 따라 트랜스밋션 제어유닛에 의해 제어되는 유압 제어수단에 의한 마찰요소들의 선택적인 작동으로 회전 또는 비회전하는 유성기어셋트를 포함하여 다단 변속기어 변속 메카니즘을 갖는 자동변속기에 있어서,

더블 피니언 유성기어유닛과 싱글 피니언 유성기어유닛을 결합하여 이루어지되, 선기어와 링기어를 공유할 수 있도록 하고, 더블 피니언 유성기어유닛의 제1 캐리어를 선택적으로 반력 및 입력요소가 되도록 하며, 싱글 피니언 유성기어유닛의 제2 캐리어를 출력요소가 되도록 한 주변속부와;

싱글 피니언 유성기어유닛으로 이루어지되, 링기어가 항시 입력요소가 되도록 하고, 선기어가 선택적으로 반력요소가 되도록 하며, 상기 캐리어가 항시 출력요소가 되도록 한 부변속부와;

입력축의 동력을 주변속부의 2개의 작동 요소로 전달되는 것을 단속하는 제1,2 클러치와;

상기 주변속부의 4개의 작동 요소중 2개의 작동 요소가 선택적으로 반력요소로 작동하도록 작동하는 제1,2 브레이크와;

상기 부변속부의 1개 작동 요소를 선택적으로 반력요소로 작동하도록 작동하는 제3 브레이크와;

상기 부변속부의 2개의 작동 요소를 선택적으로 연결하여 주는 제3클러치와;

상기 제2 브레이크와 병설되는 제4 마찰요소와;

상기 주변속부의 2개의 작동 요소에 연결되는 제1,2 원웨이 클러치를 포함하여 이루어지는 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인을 제공한다.

이하, 상기의 목적으로 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 의한 자동변속기의 기어 트레인을 나타내는 도면으로서, 기어 트레인은 엔진(2)과 토오크 컨버터(4)를 통하여 회전하는 입력축(6)과, 이 입력축(6)의 회전력을 전달받아 차량의 주행 조건에 따라 1차로 변속을 행하는 주변속부(8)와, 상기 주변속부(8)로부터 출력되는 회전력을 2차로 변속을 행하는 부변속부(10)로 이루어진다.

상기에서 토오크 컨버터(4)는 엔진(2)의 크랭크축에 직결되어 회전하는 펌프 임펠러(12)와; 이 펌프 임펠러(12)와 대향 배치되어 분출되는 오일에 의하여 함께 회전하는 터어빈 런너(14)와; 이들 펌프 임펠러(12)와 터어빈 런너(14) 사이에 배치되어 오일의 흐름을 바꾸어 주는 펌프 임펠러(12)의 회전력을 증가시켜 주는 스테이터(16)를 포함하여 이루어진다.

상기 터어빈 런너(14)에 연결된 입력축(6)의 말단부에 배치되는 주변속부(8)는 더블 피니언 유성기어유닛(18)과 싱글 유성기어유닛(20)의 조합으로 이루어지는 복합 유성기어셋트로 형성된다.

상기 더블 피니언 유성기어유닛(18)과 싱글 유성기어유닛(20)을 조합함에 있어서는 양 유성기어유닛(18)(20)의 링기어와 선기어를 일체형으로 하여 하나의 링기어(22)와 선기어(24)로서 공유토록 함으로써, 상기 선기어(22)와 링기어(24), 그리고 상기 링기어(22)와 선기어(24) 사이로 치합되는 제1, 2 피니언(26)(28)과 제3 피니언(30)을 연결하는 제1, 2 캐리어(32)(34)를 작동요소로 형성하였다.

그리고 상기 주변속부(8)의 작동 요소(22)(24)(32)(34)들 중 출력요소로 작용하는 싱글 피니언 유성기어유닛(20)의 제2 캐리어(34)를 제외한 작동요소들은 다수의 마찰요소에 의하여 입력축(6)과, 변속기 하우징(36)과 연결되어 입력 또는 반력요소로 작동하게 된다.

즉, 상기에서 링기어(22)는 R레인지 및 L레인지 1속에서 반력요소로 작동할 수 있도록 제1 브레이크(B1)와, D레인지 1속에서 반력요소로 작용할 수 있도록 제1 원웨이 클러치(F1)를 개재시켜 변속기 하우징(36)과 연결된다.

그리고 선기어(22)는 입력축(6)의 외측에 회전 간섭됨이 없이 배치되는 제1 동력전달부재(38)를 통해 입력축(6)와, 제1 클러치(C1)를 개재시켜 연결되어 D 레인지 전 변속단에서 선기어(22)가 입력요소로 작용하게 된다.

또한, 더블 피니언 유성기어유닛(10)의 제1 캐리어(32)는 제2 클러치(C2)를 통해 입력축(6)과 연결되어 R레인지와 D레인지 3,4속에서 입력요소로 작용하게 되며, 이의 제1 캐리어(32)는 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(36)과 연결되어 2레인지 2속에서 반력요소로 작용하게 되고, 또한, 제1 캐리어(32)는 상기 제2 브레이크(B2)와는 별도록 D 레인지 2속시 반력요소로 작용하는 제2 원웨이 클러치(F2)와 제2 브레이크(B4)가 직렬의 상태에서 변속기 하우징(36)과 연결된다.

그리고 상기 싱글 피니언 유성기어유닛(20)의 제2 캐리어(34)는 상기한 바와 같이 출력요소로 작용하게 되며, 그의 단부에 출력기어(40)가 장착된다.

상기 출력기어(40)로부터 회전 동력을 전달받아 2차 변속을 행하는 부변속부(10)는 선기어(42)와, 이의 외측으로 치합되는 피니언(44), 그리고 이의 피니언(44)과 내접되는 링기어(46)로 이루어지는 싱글 피니언 유성기어유닛으로 이루어지는데, 상기 선기어(42)를 회전 가능하게 지지하는 회전축(47)은 제3 브레이크(B3)를 개재시켜 변속기 하우징(36)과 연결되어 D레인지 4속을 제외한 모든 변속단에서 반력요소로 작용하게 된다.

또한, 상기 피니언(44)을 지지하는 캐리어(48)는 출력요소로 작용할 수 있도록 일측단으로 출력기어(50)가 형성되어 디프렌셜(52)과 연결되며, 그의 타측단은 상기 회전축(47)과 제3 클러치(C3)를 개재시켜 연결되어 D레인지 4속에서 캐리어(48)와 회전축(47)이 일체가 되도록 연결하여 준다.

그리고 상기 링기어(46)는 외측으로 입력기어(54)가 형성되어 상기 주변속부(8)의 상기 출력기어(40)와 치합되도록 함으로써, 전 변속단 영역에서 입력요소로 작용할 수 있도록 하였다.

도면 중 미설명 부호 56은 스테이터(16)가 엔진 회전방향의 반대방향으로 회전하는 것을 방지하는 원웨이 클러치이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 4속 변속장치는 유압제어장치에 의하여 제어되어 변속단별로 작동하는 작동 요소 즉, 제2도의 작동표에 의해 전진 1속에서 4속까지와 후진 1속 변속 작용이 이루어지게 된다.

[P 레인지]

P 레인지는 차량을 정차 또는 주차시키기 위한 레인지로서, 이 레인지에서는 어떠한 작동 요소도 작동하지 않고 운전자에 의해 작동하는 파킹 레버에 의해 파킹 스프레그가 파킹 스프레그 기어에 물림으로써, 출력축의 회전을 정지시키게 된다.

[R 레인지]

R 레인지는 후진 레인지로서,유압제어장치에 의해 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1), 그리고 제3 브레이크(B3)가 동작되어 후진 변속이 이루어지게 되는데, 이때 입력축(6)의 회전력은 제2 클러치(C2)의 동작에 의하여 제1 캐리어(32)로 입력됨과 동시에 제1 브레이크(B1)의 작동으로 링기어(22)가 반력요소로 작용하게 된다.

그러면 제1 캐리어(32)의 회전에 의하여 제1,2 피니언(26)(28)이 자전 및 자전을 하면서 선기어(24)를 회전시켜 주고, 이의 선기어(24) 회전에 의하여 제3 피니언(30)이 회전하게 되는데, 이때 링기어(22)가 고정되어 있는 바, 제3 피니언(30)은 공전하면서 제2 캐리어(34)를 엔진 회전 방향의 반대방향으로 회전시킴으로써, 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 주변속부(8)에서 후진 변속되어 나오는 회전 동력이 부변속부(10)의 링기어(46)로 입력되면 제3 브레이크(B3)가 작동이 이루어짐으로써, 선기어(42)가 반력요소가 되어 감속이 이루어지면서 출력기어(50)를 통해 디프렌셜(52)로 전달되는 과정으로 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[D 레인지 1속]

변속 레버가 D레인지로 선택되면 트랜스밋션 제어유닛은 유압제어장치를 통하여 제1 클러치(C1)와 제3 브레이크(B3)를 작동 제어한다.

그러면 입력축(6)의 회전력은 제1 클러치(C1)를 통해 제1 동력전달부재(38)를 구동시켜 이에 장착되어 있는 선기어(24)를 구동시키게 된다.

이와 같이 제1 선기어(24)가 구동되면, 이의 회전력은 제1, 2, 3 피니언(26)(28)(30)를 회전시키게 되는데, 이때 링기어(22)가 제1 원웨이클러치(F1)에 의하여 반력요소로 작동하게 되는 바, 제2, 1 피니언(28)(26)으로 입력되는 회전력에 의하여 제1 캐리어(32)는 자유의 상태에서 회전하게 되고, 제3 피니언(30)의 자전과 공전에 의하여 제2 캐리어(34)는 공전하면서 출력이 이루어진다.

그리고 상기 주변속부(8)에서 변속되어 나오는 회전 동력이 부변속부(10)의 링기어(46)로 입력되면 제3 브레이크(B3)가 작동이 이루어짐으로써, 선기어(42)가 반력요소가 되어 감속이 이루어지면서 출력기어(50)를 통해 디프렌셜(52)로 전달되는 과정으로 전진 1속으로 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[D 레인지 2속]

상기 1속의 상태에서 차속이 점점 증가하면, 트랜스밋션 제어유닛에 의해 유압제어장치는 제1 클러치(C1)의 작동을 계속 유지시키면서 제3브레이크(B3)를 동작시키게 된다.

그러면 입력축(6)의 회전력은 제1 클러치(C1)를 통해 제1동력전달부재(38)를 구동시켜 이에 장착되어 있는 선기어(24)를 구동시키게 된다.

이와 같이 제1 선기어(24)가 구동되면, 이의 회전력은 제1, 2, 3 피니어(26)(28)(30)를 회전시키게 되는데, 이때 제1 캐리어(32)가 제2 브레이크(B2) 반력요소로 작동하는 바, 제2 캐리어(34)가 출력요소로 작용하면서 상기 제1속보다는 큰 속도로 출력이 이루어진다.

이때, 제2 원웨이 클러치(F2)는 제1속에서 제2속으로 변속이 이루어지는 과정에서 풀리 휠링의 상태되면서 유연하게 2속으로 변속이 이루어지도록 함과 동시에 일단 제2 단으로의 변속 후에는 제1 캐리어(32)가 제4 브레이크(B4)의 작동에 의하여 반력요소로 작동할 수 있도록 한다.

그리고 상기 주변속부(8)에서 변속되어 나오는 회전 동력이 부변속부(10)의 링기어(46)로 입력되면 제3 브레이크(B3)가 작동이 이루어짐으로써, 선기어(42)가 반력요소가 되어 감속이 이루어지면서 출력기어(50)를 통해 디프렌셜(52)로 전달되는 과정으로 전진 2속으로 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[D 레인지 3속]

상기 2속의 상태에서 차속이 점점 증가하여 하면, 트랜스밋션 제어유닛에 의해 유압제어장치는 제1 클러치(C1)의 작동을 계속 유지시키면서 제2 클러치(C2) 및 제3 브레이크(B3)를 작동 제어한다.

그러면 입력축(6)의 회전력이 제1 동력전달부재(38)와 제1 유성캐리어(32)를 통해 동시에 입력되는 바, 이의 주변속부(8)가 록킹되어 이의 회전력은 직접 제2 캐리어(34)와 출력기어(40)를 통해 출력이 이루어진다.

이때, 제2 원웨이 클러치(F2)는 제2속에서 제3속으로의 변속 초기 제4 브레이크(B4)의 작동이 해제될 때, 프리휠링 상태가 되면서 유연하게 변속이 이루어지도록 한다.

그리고 상기 주변속부(8)에서 변속되어 나오는 회전 동력이 부변속부(10)의 링기어(46)로 입력되면 제3 브레이크(B3)가 작동이 이루어짐으로써, 선기어(42)가 반력요소가 되어 감속이 이루어지면서 출력기어(50)를 통해 디프렌셜(52)로 전달되는 과정으로 전진 3속으로 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[D 레인지 4속]

상기 3속의 상태에서 차속이 점점 증가하여 하면, 트랜스밋션 제어유닛에 의해 유압제어장치는 제1 클러치(C1)의 작동을 계속 유지시키면서 제2, 3 클러치(C2),(C3)를 작동 제어한다.

그러면 주변속부(8)에서는 상기 제3 속과 동일 작용으로 출력이 이루어지며, 이에 회전 동력을 전달받은 부변속부(10)에서는 제3 브레이크(B3)의 작동이 정지되고, 제3 클러치(C3)의 작동이 이루어지게 되는바, 선기어(42)와 캐리어(48)가 반력요소로 작용함으로써, 부변속부(10)의 록킹이 이루어져 직결의 상태로 출력이 이루어져 제4 속의 상태로 주행이 이루어지게 된다.

이때, 제2 원웨이 클러치(F2)는 제3 브레이크(B3)의 작동이 해제될 때 플리휠링 상태가 되면서 회전축(47)의 회전을 방해하지 않음으로써, 3속에서 4속으로의 변속시 변속 충격이 전혀 발생되지 않게 되는 것이다.

상기와 같은 작용으로 변속을 행하는 자동변속기의 기어 트레인에 있어서, 2 L레인지에서는 상기 D레인지 1, 2속과 동일 작용이 이루어지되, 그 선택 레인지에 따라 3속 또는 2속 이상으로 변속이 이루어지지 않을 뿐이다.

이상에서와 같이 본 발명의 기어 트레인은 D레인지의 모든 영역에서 선기어가 입력요소로 작용하고 스킵 변속시에도 입력요소의 변화가 발생되지 않음으로써, 변속감을 증대시킬 수 있다.

또한, D 레인지 1속에서 2속, 2속에서 3속으로의 변속시 제2 원웨이 클러치의 작용으로 변속 충격이 발생되지 않음으로써, 변속감을 크게 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

Claims (9)

1. 차속 및 스로틀 밸브의 개도 정도에 따라 트랜스밋션 제어유닛에 의해 제어되는 유압 제어수단에 의한 마찰요소들의 선택적인 작동으로 회전 또는 비회전하는 유성기어셋트를 포함하여 다단 변속기어 변속 메카니즘을 갖는 자동변속기에 있어서, 더블 피니언 유성기어유닛과 싱글 피니언 유성기어유닛을 결합하여 이루어지되, 선기어와 링기어를 공유할 수 있도록 하고, 더블 피니언 유성기어유닛의 제1 캐리어를 선택적으로 반력 및 입력요소가 되도록 하며, 싱글 피니언 유성기어유닛의 제2 캐리어를 출력요소가 되도록 한 주변속부와; 싱글 피니언 유성기어유닛으로 이루어지되, 링기어가 항시 입력요소가 되도록 하고, 선기어가 선택적으로 반력요소가 되도록 하여, 상기 캐리어가 항시 출력요소가 되도록 한 부변속부와; 입력축의 동력을 주변속부의 2개의 작동 요소로 전달되는 것을 단속하는 제1, 2 클러치와; 상기 주변속부의 4개의 작동 요소중 2개의 작동 요소가 선택적으로 반력요소로 작동하도록 작동하는 제1, 2 브레이크와; 상기 부변속부의 1개 작동 요소를 선택적으로 반력요소로 작동하도록 작동하는 제3 브레이크와; 상기 부변속부의 2개의 작동 요소를 선택적으로 연결하여 주는 제3 클러치와; 상기 제2 브레이크와 병설되는 제4 마찰요소와; 상기 주변속부의 2개의 작동 요소에 연결되는 제1, 2 원웨이 클러치를 포함하여 이루어지는 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인.
2. 제1항에 있어서, 제1 클러치는 D 레인지의 전 변속단에서 주변속부의 선기어에 입력축의 회전력을 전달할 수 있도록 입력축과 제1 동력전달부재 상에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인.
3. 제1항에 있어서, 제2 클러치는 R 레인지 및 D 레인지 3, 4속에서 주변속부의 제1 캐리어에 입력축의 회전력을 전달할 수 있도록 입력축과 제1 캐리어 사이에 배치됨을 특징으로 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인.
4. 제1항에 있어서, 제1 브레이크는 R레인지 및 L 레인지 1속에서 주변속부의 링기어가 반력요소로 작용할 수 있도록 링기어와 변속기 하우징 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 4속 변속기의 기어 트레인.
5. 제1항에 있어서, 제2 브레이크는 2레인지 2속에서 주변속부의 제1캐리어가 반력요소로 작용할 수 있도록 제1 캐리어와 변속기 하우징 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 4속 변속기의 기어 트레인.
6. 제1항에 있어서, 제3 클러치는 D레인지 4속에서 부변속부의 캐리어와 선기어 축인 회전축을 연결하여 줄 수 있도록 캐리어와 회전축 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인.
7. 제1항에 있어서, 제3 브레이크는 D 레인지 4속을 제외한 모든 변속단에서 부변속부의 선기어가 반력요소로 작동할 수 있도록 회전축과 변속기 하우징 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인.
8. 제1항에 있어서, 제4 브레이크는 D레인지 2속에서 제2 원웨이 클러치와 함께 주변속부의 제1 캐리어가 반력요소로 작용할 수 있도록 제2 원웨이 클러치를 개재시켜 제1 캐리어 변속기 하우징 사이에 배치됨을 특징으로 한느 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인.
9. 제1항에 있어서, 제1 원웨이 클러치는 주변속부의 링기어가 D 레인지 1속 및 2 레인지 1속에서 반력요소로 작동할 수 있도록 링기어와 변속기 하우징에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 4속 자동변속기의 기어 트레인.