KR100212763B1 - 차량용 자동 변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

지금까지 제안되지 않았던 클러치 후크 업(clutch hook up)을 제안하여 작동하지 않는 마찰요소의 마찰손실을 최소화하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공할 목적으로; 엔진으로부터 회전동력을 전달받아 회전하는 입력축과; 상기한 입력축의 회전동력을 2개의 요소에서 선택적으로 전달받으며, 입력요소가 되지 않는 나머지 하나의 요소가 출력요소로 작용하는 더블 피니온 유성기어 셋트와; 상기한 더블 피니온 유성기어 셋트의 2개 요소와 직접 및 가변적으로 연결되고, 나머지 한 요소가 항시 고정된 상태를 유지하면서 반력요소로 작용함과 동시에 이의 요소와 다른 요소를 가변적으로 연결하여 후진 변속단에서 전체가 고정되는 싱글 피니온 유성기어 셋트와; 상기한 입력축과 더블 피니온 유성기어 셋트, 그리고 상기 더블 피니온 유성기어 셋트와 싱글 피니언 유성기어 셋트 사이에 배치되어 이들 요소들을 선택적으로 연결하여 주는 클러치 수단들과; 상기한 클러치 수단들에 의해 입력이 선택될 때 더블 피니온 유성기어 셋트의 출력요소를 제외한 1개의 요소와, 싱글 피니온 유성기어 셋트의 어느 한 요소를 반력요소로 선택하기 위하여 작동하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 파워 트레인

본 발명은 차량용 자동 변속기의 파워트레인에 관한 것이다.

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

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

실질적으로 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있는 파워 트레인을 설계하기 위해서는 1개의 복합 유성기어 장치와, 최소한 5개의 마찰요소들을 사용하여야 한다.

이러한 마찰요소들 중에서 클러치 수단으로 사용되는 마찰요소의 회전반경은 클러치 수단이 입력축과 연결되기 위하여 출력요소의 회전반경 보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전반경보다도 작아야 하는 구조적 제약조건을 갖는다.

일반적으로 복합 유성기어 셋트는 적어도 서로 다른 2개의 요소가 서로 공용으로 사용될 수 있는 직결구조를 갖추고 있다.

그것은 4속 자동 변속장치의 경우 복합 유성기어 셋트는 4개의 독립요소를 갖기 때문에, 3개의 독립속도를 갖는 단순 유성기어 장치를 2개 사용하는 복합 유성기어 셋트는 6개의 독립속도가 얻어질 수 없기 때문이다.

일반적으로 차량의 자동 변속장치로 사용되는 복합 유성기어 셋트로는 라비뉴 타입과, 심프슨 타입, 그리고 2심프슨 타입의 유성기어 셋트가 있다.

이러한 복합 유성기어 셋트는 차량의 변속수단으로 사용되기 위하여 유성 캐리어가 서로 연결되는 구조를 갖거나, 선기어를 공용으로 하고 유성 캐리어와 링기어가 직결되는 구조를 갖거나, 유성 캐리어와 링기어가 상호간 직결되는 구조를 갖는다.

이에 따라 상기와 같은 복합 유성기어 셋트에 있어서는 어떠한 변속단에서는 실질적으로 변속에 영향을 주지 않는 클러치 수단 또는 브레이크 수단이 구동측과 피동측 사이에서 마찰을 일으켜 동력손실을 초래한다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 지금까지 제안되지 않았던 클러치 후크 업(clutch hook up)을 제안하여 작동하지 않는 마찰요소의 마찰손실을 최소화하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 엔진으로부터 회전동력을 전달받아 회전하는 입력축과; 상기한 입력축의 회전동력을 2개의 요소에서 선택적으로 전달받으며, 입력요소가 되지 않는 나머지 하나의 요소가 출력요소로 작용하는 더블 피니온 유성기어 셋트와; 상기한 더블 피니온 유성기어 셋트의 2개 요소와 직접 및 가변적으로 연결되고, 나머지 한 요소가 항시 고정된 상태를 유지하면서 반력요소로 작용함과 동시에 이의 요소와 다른 요소를 가변적으로 연결하여 후진 변속단에서 전체가 고정되는 싱글 피니온 유성기어 셋트와; 상기한 입력축과 더블 피니온 유성기어 셋트, 그리고 상기 더블 피니온 유성기어 셋트와 싱글 피니언 유성기어 셋트 사이에 배치되어 이들 요소들을 선택적으로 연결하여 주는 클러치 수단들과; 상기한 클러치 수단들에 의해 입력이 선택될 때 더블 피니온 유성기어 셋트의 출력요소를 제외한 1개의 요소와, 싱글 피니온 유성기어 셋트의 어느 한 요소를 반력요소로 선택하기 위하여 작동하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

제1도는 본 발명에 의한 파워 트레인의 제1실시예를 나타내는 도면.

제2도는 본 발명에 적용되는 파워 트레인의 각 변속단별 마찰요소 작동표.

제3도는 본 발명에 의한 파워 트레인의 제2실시예를 나타내는 도면.

제4도는 본 발명에 의한 파워 트레인의 제3실시예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 파워 트레인의 제1실시예를 나타내는 도면으로서, 엔진(E)의 회전동력이 토오크 컨버터(T)에서 토오크 변환되어 변속부의 입력축(2)으로 전달될 수 있는 구조를 갖는다.

본 실시예에서 상기한 입력축(2)은 토오크 컨버터(T)의 터어빈으로부터 더블 피니온 유성기어 셋트(4)로 토오크를 전달하고, 이 더블 피니온 유성기어 셋트(4)는 다시 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)로 토오크를 전달하여 상호 보완적인 작동으로 변속이 이루어져 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(8)와 일체로 형성되어 있는 트랜스퍼 드라이브 기어(10)를 통해 출력될 수 있는 클러치 후크 업이 이루어진다.

그리고 상기한 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 선기어(12)는 제1클러치 수단(14)을 통해 입력축(2)과 연결되어 전진 1속과 3속, 그리고 후진 변속단에서 입력이 이루어진다.

또한, 상기 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 링기어(16)는 제2클러치 수단(18)을 통해 입력축(2)과 연결되어 전진2, 3, 4속에서 입력이 이루어지게 되며, 이의 링기어(16)는 동력전달부재(20)를 개재시켜 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 링기어(22)와 직결된다.

그리고 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(8)는 제3클러치 수단(24)을 통해 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 유성 캐리어(26)와 연결되어 전진 1, 2속에서 동력을 전달하게 된다.

상기한 제1,2,3 클러치 수단들은 일반적으로 사용되는 다판식 클러치가 사용될 수 있다.

상기한 클러치 수단들이 1개 또는 1개 이상 작동시 유성기어 셋트가 입력에 대한 출력의 회전수를 조절할 수 있도록 하기 위하여 브레이크 수단이 제공된다.

이의 브레이크 수단들은 형성하는 제1브레이크 수단(28)은 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 선기어(12)와 변속기 하우징(30) 사이에 배치되어 전진 4속에서 이의 선기어(12)를 반력요소로 선택할 수 있도록 구성된다.

그리고 제2브레이크 수단(32)은 변속기 하우징(30)에 항시 고정되어 있는 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 선기어(34)와 링기어(22) 사이에 배치되어 후진 변속단에서 이의 링기어(22)를 반력요소로 선택할 수 있도록 구성된다.

제1도에서는 파워 트레인의 트랜스퍼 드라이브 기어(10)가 트랜스퍼 드리븐 기어(미도시)와 치차 물림되어 최종 감속기어를 통하여 차동장치로 동력을 전달하는 구조를 생략하고 있는데, 그러한 구조는 공지의 것이 사용될 수 있고, 또 그것은 어떠한 구조의 것이 사용되어도 본 발명이 의도하는 목적을 실현할 수 있으므로 설명은 생략한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 자동 변속기의 파워 트레인은, 트랜스밋션 제어 유닛(미도시)에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들(클러치 수단 및 브레이크 수단)의 작동 유무에 따라 유성기어 셋트의 3요소(선기어, 유성캐리어, 링기어)중 어느 하나의 요소를 입력으로, 그리고 다른 하나의 요소를 반력요소로 선택하여 다음과 같은 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력하게 된다.

트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들에 관련하는 작동표가 제2도에 나타나 있다.

셀렉터 레버(미도시)가 전진(D) 레인지로 선택되어 스로틀 밸브의 개도량이 증가하기 시작하면, 트랜스밋션 제어 유닛은 파워 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 유압제어 시스텝(미도시)을 통하여 제1, 3클러치 수단(14)(24)으로 유압을 공급하여 이 클러치 수단을 작동시키게 된다.

이하에서 클러치 수단이 작동한다는 의미는 유압제어 시스템에서 유압이 공급되는 것을 의미한다.

상기한 제1클러치 수단(14)이 작동하게 되면, 입력축(2)의 회전동력은 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 선기어(12)로 입력이 이루어지고, 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 선기어(34)가 반력요소로 작용하게 된다.

이러한 작동으로 더블 및 싱글 피니언 유성기어 셋트(4)(6)의 링기어(26)가 입력축(2)의 회전 방향과 동일 방향으로 공전하면서 더블 및 싱글 유성기어 셋트(4)(6)의 유성 캐리어(8)(26)를 구동시켜 본 실시예의 파워 트레인이 제공할 수 있는 가장 큰 감속비를 출력하여 1속의 변속단을 실현하게 된다.

이러한 1속 제어상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 입력요소를 선택하던 제1클러치 수단(14)의 작동을 중단시키면서 제2클러치 수단(18)을 새로이 작동시키게 된다.

그러면 입력축(2)의 회전동력은 더블 및 싱글 피니온 유성기어 셋트(4)(6)의 링기어(16)(22)를 통해 입력이 이루어지고, 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 선기어(34)가 반력요소로 작용함으로써, 상기 제1속 보다 더 큰 속도로 회전하면서 2속 변속비를 출력하게 된다.

이러한 2속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스미션 제어 유닛은 제3 클러치 수단(24)의 작동을 해제하면서 새로이 제1클러치 수단(14)을 작동시켜 입력이 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 선기어(12)와 링기어(16)를 통해 동시에 이루어지게 하여 더블 피니온 유성기어 셋트(4)가 일체로 회전하도록 한다.

상기한 작용으로 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(8)는 입력축(2)과 동일한 회전수로 회전하는 3속의 변속비를 출력하게 된다.

이와 같이 입력와 출력의 회전수가 동일한 3속 제어상태에서 차속이 더욱 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1클러치 수단(14)의 작동을 중단시키고 새로이 제1브레이크 수단(28)을 작동시키게 된다.

그러면 입력축(2)의 회전동력은 더블 및 싱글 피니온 유성기어 셋트(4)(6)의 링기어(16)(22)를 통하여 입력이 이루어지고, 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 선기어(34)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(8)는 입력축(2)의 회전수 보다 빠른 속도로 회전하는 4 속의 변속비를 출력하게 된다.

그리고 셀렉터 레버가 후진(R) 레인지로 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1클러치 수단(14)을 작동시켜 입력요소를 선택하고, 제2브레이크 수단(32)을 작동시켜 반력요소를 선택하게 된다.

따라서 입력축(2)의 회전동력은 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 선기어(12)로 입력이 이루어지게 되고, 제2브레이크 수단(32)의 작동으로 싱글 피니온 유성 기어셋트(6) 전체가 고정되면서 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 링기어(16)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(8)가 역회전하면서 후진의 변속비를 출력하게 되는 것이다.

그리고 제3도는 본 발명에 의한 제2실시예를 도시한 것으로서, 이는 제2브레이크 수단(32)을 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 선기어(34)와 유성 캐리어(26) 사이에 배치한 것이며, 제4도는 제3실시예를 도시한 것으로서, 이는 제4클러치 수단(32)을 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 유성 캐리어(26)와 링기어(22) 사이에 배치한 것이다.

상기한 제2, 3실시예에 있어서의 변속과정은 제1실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 파워 트레인은, 싱글 피니온 유성기어 셋트의 선기어가 항상 고정되고, 후진 변속단에서 싱글 피니온 유성기어 셋트 전체가 고정되는 바, 작동하지 않는 마찰요소의 마찰손실을 최소화할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 엔진(E)으로부터 회전동력을 전달받아 회전하는 입력축(2)과 동일축 상으로 더블 피니언 유성기어 셋트(4)와 싱글 피니언 유성기어 셋트(6)를 조합하여 전지 4속 및 후진 1속의 변속단을 얻을 수 있는 차량용 자동 변속기의 파워트레인을 형성함에 있어서, 상기 더블 피니언 유성기어 셋트(4)의 선기어(12)와 링기어(16)를 제1, 2클러치 수단(14,18)을 개재시켜 입력축(2)과 가변적으로 연결하고, 상기 더블 및 싱글 피니언 유성기어 셋트(4,6)의 링기어(16,22)를 상호 고정적으로 연결하며, 출력요소로 작용하는 더블 피니언 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(8)와 싱글 피니언 유성기어 셋트(6)의 유성 캐리어(26)를 제3클러치 수단(24)을 개재하여 가변적으로 연결하고, 상기 더블 피니언 유성기어 셋트(4)의 선기어(12)를 제1브레이크 수단(28)을 개재시켜 변속기 하우징(30)과 연결하며, 변속기 하우징(30)에 고정적으로 연결되는 상기 싱글 피니언 유성기어 셋트(6)의 선기어(34)와 싱글 피니언 유성기어 셋트(6)의 링기어(22)를 제2브레이크 수단(32)을 개재시켜 연결하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
2. 제1항에 있어서, 제2브레이크 수단(32)이 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 선기어(34)와 유성 캐리어(26) 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
3. 제1항에 있어서, 제2브레이크 수단(32)이 싱글 피니온 유성기어 셋트(6)의 유성 캐리어(26)와 링기어(22) 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.