KR0183223B1 - 차량용 자동 변속기의 기어 트레인 - Google Patents

Abstract

토오크 컨버터에 장착되어 있는 엔진 시동용 링기어를 이용하여 오일펌프를 구동하고, 이를 제2입력으로 하여 주 변속부에 전달하여 변속이 이루어지게 함으로써, 전진 4속 및 후진 2속의 변속비를 얻을 수 있도록 하며, 전장을 짧게 하고, 오일펌프의 설치공간 확보가 용이하도록 한 차량용 자동 변속기의 기어트레인을 제공할 목적으로; 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크 변환시키는 토오크 컨버터와; 상기 토오크 컨버터의 외주연에 장착되는 링기어로부터 기어전동으로 동력을 전달받을 수 있도록 배치되어 오일펌프를 구동시키는 제1축상에 배치되어 운전자의 의지에 따라 전, 후진을 제어하는 전, 후진 제어수단과; 복합 유성기어셋트로서 상기 토오크 컨버터의 출력측단에 직결되는 제2축의 후측에 회전 간섭됨이 없이 배치되어 적어도 1개의 요소로 입력되는 회전동력을 변속시켜 출력하는 변속수단과; 상기 제1축의 회전동력이 전, 후진 제어수단의 어느 하나의 요소 또는 2개의 요소에 동시에 입력될 수 있도록 선택하는 클러치 수단과; 상기 전, 후진 제어수단으로부터 전달되는 회전 동력과 제2축의 회전동력을 변속수단의 어느 하나의 요소 또는 2개의 요소에 선택적으로 연결하여 입력이 이루어지도록 하는 또 다른 클러치 수단들과; 상기 전, 후진 제어수단과 변속수단에 상기한 클러치 수단들에 의해 입력이 선택될 때 다른 요소를 반력요소로 선택하기 위하여 작동하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 기어 트레인

제1도는 본 발명에 의한 실시예의 구성도.

제2도는 본 발명에 적용되는 마찰요소의 작동표.

제3도는 본 발명의 작동설명을 위한 레버 해석법선도이다.

본 발명은 차량용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토오크 컨버터에 장착되어 있는 엔진 시동용 링기어를 이용하여 오일펌프를 구동하고, 이를 제2입력으로 하여 주 변속부에 전달하여 변속이 이루어지게 함으로써, 전장을 짧게 하고, 오일펌프의 설치공간 확보가 용이하도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동 변속장치는, 차량의 주행속도와 부하의 변동에 따라 변속비를 자동적으로 제어하는 트랜스밋션 제어 유닛을 구비하고 있다.

상기한 트랜스밋션 제어 유닛은 기어 트레인에 설치된 다수개의 마찰요소들을 작동 또는 비작동 상태로 제어하여 유성기어셋트의 3요소(선기어,링기어,유성 캐리어)중 어느 요소를 입력요소로 하고, 다른 요소를 반력요소로 선택하여 출력단 회전수를 조절하게 된다.

이러한 차량용 자동 변속장치로 사용되는 복합 유성기어 장치로는 라비뉴 타입과, 심프슨 타입, 그리고 2심프슨 타입의 유성기어 장치가 있다.

그리고 상기와 같은 복합 유성기어 장치는 차량의 변속수단으로 사용되기 위하여 유성 캐리어가 서로 연결되는 구조를 갖거나, 선기어를 공용으로 하고 유성 캐리어와 링기어가 직결되는 구조를 갖거나, 유성 캐리어와 링기어가 상호간 직결되는 구조 즉, 2개의 유성기어셋트가 축방향으로 연결되는 구조를 갖는다.

이에 따라 축방향으로의 길이가 길어져 변속기의 전장이 길어지기 때문에 특히 횡치 전륜 자동변속기의 경우 탑재성 측면에서 매우 불리하게 작용하여 설계시 이의 전장 단축을 위한 많은 노력이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 토오크 컨버터에 장착되어 있는 엔진 시동용 링기어를 이용하여 오일펌프를 구동하고, 이를 제2입력으로 하여 주 변속부에 전달하여 변속이 이루어지게 함으로써, 전진 4속 및 후진 2속의 변속비를 얻을 수 있도록 하며, 전장을 짧게 하고, 오일펌프의 설치공간 확보가 용이하도록 한 차량용 자동 변속기의 기어트레인을 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크 변환시키는 토오크 컨버터와; 상기 토오크 컨버터의 외주연에 장착되는 링기어로부터 기어전동으로 동력을 전달받을 수 있도록 배치되어 오일펌프를 구동시키는 제1축상에 배치되어 운전자의 의지에 따라 전, 후진을 제어하는 전, 후진 제어수단과; 복합 유성기어셋트로서 상기 토오크 컨버터의 출력측단에 직결되는 제2축의 후측에 회전 간섭됨이 없이 배치되어 적어도 1개의 요소로 입력되는 회전동력을 변속시켜 출력하는 변속수단과; 상기 제1축의 회전동력이 전, 후진 제어수단의 어느 하나의 요소 또는 2개의 요소에 동시에 입력될 수 있도록 선택하는 클러치 수단과; 상기 전, 후진 제어수단으로부터 전달되는 회전 동력과 제2축의 회전동력을 변속수단의 어느 하나의 요소 또는 2개의 요소에 선택적으로 연결하여 입력이 이루어지도록 하는 또 다른 클러치 수단들과; 상기 전, 후진 제어수단과 변속수단에 상기한 클러치 수단들에 의해 입력이 선택될 때 다른 요소를 반력요소로 선택하기 위하여 작동하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동 변속기의 기어트레인을 제공한다.

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

제1도는 본 발명에 의한 실시예의 구성도로서, 엔진(2)으로부터 동력을 전달받는 토오크 컨버터(4)는 엔진(2)의 크랭크축에 직결되어 회전하는 펌프 임펠러(6)와; 이 펌프 임펠러(6)와 대향 배치되어 분출되는 오일에 의하여 함께 회전하는 터어빈 런너(8)와; 이들 펌프 임펠러(6)와 터어빈 런너(8) 사이에 배치되어 오일의 흐름을 바꾸어 주어 펌프 임펠러(6)의 회전력을 증가시켜 주는 스테이터(10)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 엔진이 회전을 하면 상기 토오크 컨버터(4)내에 충진된 오일이 펌프 임펠러(6)에서 분출되어 터어빈 런너(8)로 공급되면서 터어빈 런너(8)를 구동시킨 다음 스테이터(10)로 유입된다.

또한, 상기 스테이터(10)로 유입된 오일은 그 방향을 바꾸어 다시 펌프 임펠러(6)로 유입되는 작용을 반복하게 되는데, 이때 스테이터(10)의 회전에 의하여 스테이터(8)가 분담하는 터어빈 런너(8)의 회전력과 펌프 임펠러(6)의 회전력과의 사이에 차이가 생겨 토오크 변환이 이루어지게 되는 것이다.

또한, 상기 토오크 컨버터(4)의 상기 링기어(12)에 기어 전동되는 제1축(18)상에는 오일펌프(20)가 배치되어 구동되며, 그의 후단에는 전, 후진 제어수단(22)이 배치된다.

상기 전, 후진 제어수단(22)은 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지며, 이의 선기어(24)가 제1축(18)과 일체로 연결되고, 유성캐리어(26)는 상기 제1축(18)과 변속기 하우징(28)에 가변적으로 연결이 이루어져 그의 연결 조건에 따라 링기어(30)를 통해 정, 역회전의 회전동력을 출력시키게 된다.

또한, 상기 전, 후진 제어수단(22)에는 클러치와 브레이크 수단으로 제1클러치(32)와 제1브레이크(34)가 적용되는데, 제1클러치(32)는 전진 제1속에서만 작동하여 2개의 요소로 동시에 입력이 이루어짐으로써, 록킹 상태가 되도록 한다.

그리고 제1브레이크(34)는 후진시에만 작동하여 출력요소인 링기어(30)가 회전의 회전동력을 출력시킬 수 있도록 하고 있다.

상기 토오크 컨버터(4)의 터어빈 런너(8)에 직결되는 제2축(36)상에 배치되는 변속수단(38)은 더블 피니언 유성기어셋트와 싱글 피니언 유성기어가 조합되는 복합유성기어셋트로 이루어진다.

그리고 다수의 클러치 수단과 브레이크 수단이 적용되는데, 먼저 클러치의 적용상태를 보면, 제2클러치(40)는 제2축(36)상에 배치되어 전, 후진 제어수단(22)의 링기어(30)와 치합되는 입력기어(42)와 변속수단(38)의 제1선기어(44)사이에 개재되며, 제3클러치(46)는 제2축(36)과 제1선기어(44)에 개재되고, 제4클러치(48)는 제2축(36)과 제2선기어(50) 사이에 개재된다.

이에 따라 이들 클러치 중 적어도 하나의 클러치가 작동되면서 변속수단으로의 입력이 이루어지게 되는 것이다.

또한, 브레이크 수단으로서의 제2브레이크(52)는 유성 캐리어(54)와 변속기 하우징(28) 사이에 개재되며, 제3브레이크(56)는 제2선기어(50)와 변속기 하우징(28) 사이에 개재된다.

따라서 변속수단(38)은 제1, 2선기어(44)(50)가 선택적인 입력요소로 작용하고, 제2선기어(50)와 유성 캐리어(54)가 선택적으로 반력요소로 작용하며, 링기어(58)가 출력요소로 작용하게 된다.

그리고 상기 변속수단(38)으로부터 출력되는 회전동력은 종감속 수단(60)으로 전달되는데, 이의 종감속 수단(60)은 양측으로 대, 소기어(62)(64)가 배치되어 일측 큰 기어(62)가 변속수단(38)의 링기어(58)에 치합되는 트랜스퍼 샤프트(66)와, 상기 소기어(64)와 치합되어 종감속을 이루는 링기어(68)와, 상기 링기어(68)로 입력되는 회전동력을 양구동륜(70)(72)에 걸리는 부하에 따라 차동작용을 하는 차동기구(74)를 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 기어트레인은 제2도의 마찰요소 작동표와 같이 마찰요소가 작동하면서 변속이 이루어지게 되는데, 이의 작동요소표와 제3도의 레버 해석표를 보면서 변속과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제3도의 레버 L1는 래비뉴형의 복합 유성기어셋트(변속수단)를 해석하기 위한 것이고, 레버 L2는 싱글 피니언 유성기어셋트(전, 후진 제어수단)을 해석하기 위한 것으로서, 레버 L1상의 제1노드(N1)는 제2선기어(50), 제2노드(N2)는 유성 캐리어(54), 제3노드(N3)는 링기어(58), 제4노드(N4)는 제1선기어(44)로 설정됨을 전제한다.

그리고 레버 L2상의 제5노드(N5)는 전, 후진 제어수단의 선기어(24), 제6노드(N6)는 전, 후진 제어수단의 유성 캐리어(26), 제7노드(N7)는 전, 후진 제어수단의 링기어(30)로 설정됨을 전제하며, 이들 노드 설정은 유성기어셋트의 레버해석법에 의하여 설정된 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

이러한 점을 고려하여 전진 1속의 작동과정을 설명하면, 먼저, 엔진이 시동된 후에는 제1축(18)과 제2축(36)은 항상 회전하는 상태를 유지하게 되는데, 다만 제1축(18)은 감속된 상태가 되므로 제2축(36) 보다는 상대적으로 작은 속도로 회전이 이루어지게 된다.

이러한 상태에서 운전자가 전진 주행을 위하여 셀렉트 레버를 D 레인지로 변환시키면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 제1, 2클러치(32)(40)와 제2브레이크(52)를 작동 제어하게 된다.

그러면 엔진(2)의 회전 동력은 제1축(18)과 제2축(36)을 통해 출력되는데, 이때 제1클러치(32)의 작동에 의하여 전, 후진 제어수단(22)이 록킹되면서 직결되어 입력기어(42)를 구동시키고, 이에 전달된 회전동력은 제2클러치(40)의 동작으로 제1선기어(44)로 입력되어진다.

이러한 상태에서 제2브레이크(52)의 작동으로 유성 캐리어(54)가 반력요소가 되면서 제1속의 변속이 이루어져 링기어(58)을 통해 출력이 이루어지게 된다.

이때 제2축(36)으로 입력되는 회전동력은 제3, 4클러치(46)(48)가 작동하지 않게 되므로 공회전만 실시하게 된다.

이러한 변속과정을 가시적으로 제3도를 보면서 살펴보면, 전후진 제어수단(22)의 선기어(24)인 제5노드(N5)와 유성 캐리어(26)인 제6노드(N6)로 동시에 입력이 이루어지게 되는 바, 직결되어 링기어(30)인 제7노드(N7)를 통해 출력(d1)이 이루어져, 변속수단(38)의 입력요소인 제4노드(N4)로 입력이 이루어진다.

이와 같이 제4노드(N4)를 통해 입력되는 제1입력 속도선(S1)과 반력요소로 작용하는 유성 캐리어(54)인 제2노드(N2)를 연결하는 직선(L1)을 출력요소인 제3노드(N3)와 가장 가깝게 연결하는 선이 제1속의 출력 속도선(D1)이 되는 것이다.

즉, 이는 입력 회전수 보다 출력 회전수가 아주 작아지게 되어 제1속의 변속비로 감속이 이루어짐을 알 수 있다.

상기와 같은 제1속의 상태에서 스로틀 개도각과 차속이 증가하면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 제1, 2클러치(32)(40)의 작동을 해제하고, 제3클러치(46)을 작동 제어하여 제2속으로 변속이 이루어지게 한다.

그러면 변속수단(28)에서는 제3클러치(46)의 작동에 의하여 제2축(36)의 회전 동력이 제1선기어(44)로 입력되고, 제2브레이크(52)가 작동되어 유성 캐리어(54)가 반력요소가 되면서 제2속의 변속이 이루어져 링기어(58)를 통해 출력이 이루어진다.

이때, 제1축(18)으로 출력되는 회전동력은 제1클러치(32)가 작동하지 않게 되므로 아무런 영향을 미치지 않게 되는 것이며, 상기 제1속과 반력요소가 동일하므로 동일한 변속비를 가질 수 있다고 혼동할 수 있으나, 이는 제2축(36)이 토오크 컨버터(4)의 외경에 형성되는 링기어(12)로부터 동력을 전달받는 제1축(18)보다는 빠른 속도로 회전하면서 입력되기 때문에 1속보다는 큰 속도로 출력이 이루어지게 된다.

이러한 변속과정을 가시적으로 제3도를 보면서 살펴보면, 제1선기어(44)인 제4노드(N4)로 입력되는 제2입력 속도선(S2)과 반력요소로 작용하는 유성 캐리어(54)인 제2노드(N2)를 연결하는 직선(L2)을 출력요소인 제3노드(N3)와 가장 가깝게 연결하는 선이 제2속의 출력 속도선(D2)이 되는 것이다.

즉, 이는 제1속의 상태에서 입력을 더 크게 주어 제2속의 변속이 이루어지도록 한 것이다.

상기와 같은 제2속의 상태에서 스로틀 개도각과 차속이 증가하면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 제3클러치(46)의 작동을 유지한 상태에서 제2브레이크(52)의 작동을 해제하고 제3브레이크(56)가 작동되도록 제어하여 제3속으로 변속이 이루어지게 한다.

그러면 상기 제2속의 상태에서 제3브레이크(56)의 작동으로 반력요소가 제2선기어(50)로 변환되면서 제3속의 변속이 이루어지게 된다.

이러한 제3속의 변속과정을 가시적으로 제3도를 보면서 살펴보면, 제1선기어(44)인 제4노드(N4)로 입력되는 제2입력 속도선(S2)과 제2선기어(50)인 제1노드(N1)를 연결하는 직선(L3)을 출력요소인 제3노드(N3)와 가장 가깝게 연결하는 선이 제3속의 출력 속도선(D3)이 되는 것이다.

상기와 같은 제3속의 상태에서 스로틀 개도각과 차속이 증가하면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 제3클러치(46)의 작동을 유지한 상태에서 제3브레이크(56)의 작동을 해제하고 제4클러치(48)가 작동되도록 제어하여 제4속으로 변속이 이루어지게 한다.

그러면 제2축(36)의 회전동력 제3, 4클러치(46)(48)의 작동으로 제1, 2선기어(44)(50)을 통해 동시에 입력이 이루어지게 되는 바, 변속수단(38)은 록킹 되면 직결되어 입력 그대로를 출력하여 4속이 이루어지게 된다.

이러한 제4속의 변속과정을 가시적으로 제3도를 보면서 살펴보면, 제1선기어(44)인 제4노드(N4)로 입력되는 제2입력 속도선(S2)과 제2선기어(50)인 제1노드(N1)로 입력되는 제3입력 속도선(S3)를 연결하는 직선(L4)을 가장 가깝게 연결하는 선이 제4속의 출력 속도선(D4)이 되는 것이다.

그리고 운전자가 후진 주행을 위하여 셀렉트 레버를 R 레인지로 전환하면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 제2클러치(40)와, 제1, 2브레이크를 작동 제어하게 된다.

그러면 전, 후진 제어수단(22)에서는 제2브레이크(34)의 작동에 의하여 유성 캐리어(26)가 반력요소로 작용하는 바, 출력요소인 링기어(30)가 역회전하여 입력기어(42)를 구동시키고, 이에 전달된 역회전 동력은 제2클러치(40)의 동작으로 제1선기어(44)로 입력 되어진다.

이러한 상태에서 제2브레이크(52)의 작동으로 변속수단(38)의 유성 캐리어(54)가 반력요소가 되면서 후진 1속의 변속이 이루어져 링기어(58)을 통해 출력이 이루어지게 된다.

이러한 변속과정을 가시적으로 제3도를 보면서 살펴보면, 전, 후진 제어수단(22)의 선기어(24)인 제5노드(N5)로 입력이 이루어지는 상태에서 유성 캐리어(26)인 제6노드(N6)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 이들을 상호 연결하는 직선과 출력요소인 제7노드(N7)를 가장 가깝게 연결하는 출력(d2)이 이루어져, 변속수단(38)의 입력요소인 제4노드(N4)로 입력이 이루어진다.

이와 같이 제4노드(N4)를 통해 입력되는 제4입력 속도선(S4)과 반력요소로 작용하는 유성 캐리어(54)인 제2노드(N2)를 연결하는 직선(L5)을 출력요소인 제3노드(N3)와 가장 가깝게 연결하는 선이 후진 1속의 출력 속도선(R1)이 되는 것이다.

상기와 같은 후진 1속의 상태에서 스로틀 개도각과 차속이 증가하면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 제2브레이크(52)의 작동을 유지한 상태에서 제2클러치(40)와 제1브레이크(34)의 작동을 해제하고 제4클러치(48)가 작동되도록 제어하여 후진 2속으로 변속이 이루어지게 한다.

그러면 제4클러치(48)의 작동에 의하여 제2선기어(50)로 입력이 이루어지게 되고, 제2브레이크(52)의 작동으로 유성 캐리어(54)가 반력요소로 작용하면서 후진 2속의 변속이 이루어지게 된다.

이러한 후진 2속의 변속과정을 가시적으로 제3도를 보면서 살펴보면, 제2선기어(50)인 제1노드(N1)로 입력되는 제3입력 속도선(S3)과 반력요소로 작용하는 제2노드(N2)를 연결하는 직선(L6)을 가장 가깝게 연결하는 선이 후진 2속의 출력 속도선(R2)이 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 토오크 컨버터에 장착되어 있는 엔진 시동용 링기어를 이용하여 오일펌프를 구동하고, 이의 동력을 변속수단에 합류시켜 전진 4속과 후진 2속의 변속비를 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 오일펌프를 또 다른 축에 의하여 구동되도록 함으로써, 그의 설치공간을 확보할 수 있음은 물론 변속기 전체 길이를 줄일수 있는 잇점이 있다.

Claims (1)

1. 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크 변환시키는 토오크 컨버터와; 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 상기 토오크 컨버터의 외주면에 장착되는 링기어로부터 동력을 전달받는 제1상에 배치하되, 선기어는 제1축과 일체로 연결되고, 유성캐리어는 상기 제1축과 변속기 하우징에 가변적으로 연결이 이루어지는 전, 후진 제어수단과; 복합 유성기어셋트로서, 상기 토오크 컨버터의 출력측단에 직결되는 제2축상에 제1, 2선기어가 선택적인 입력요소로 작용하고, 제2선기어와 유성 캐리어가 선택적으로 반력요소로 작용하며, 링기어가 출력요소로 작용할 수 있도록 구성되는 변속수단과; 상기 제1축과 전, 후진 제어수단의 유성 캐리어를 선택적으로 연결하는 제1클러치와, 제2축상에 배치되어 전, 후진 제어수단의 링기어와 치합되는 입력기어와 변속수단의 제1선기어 사이에 개재되는 제2클러치와, 제2축과 변속수단의 제1선기어 사이에 개재되는 제3클러치와, 제2축과 변속수단의 제2선기어 사이에 개재되는 제4클러치로 이루어지는 클러치 수단과; 상기 전, 후진 제어수단의 유성 캐리어와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제1브레이크와, 상기 변속수단의 유성 캐리어와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제2브레이크와, 상기 변속수단의 제2선기어와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제3브레이크로 이루어지는 브레이크 수단과; 를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.