KR100256572B1 - 차량용 자동변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

라비뉴 타입의 복합 유성기어장치를 사용하는 차량용 자동변속기에 있어서, 요소의 연결 구조를 지금까지와는 다른 새로운 결합으로 하기 위하여, 토오크 컨버터로부터 마찰요소의 작동으로 엔진의 동력을 전달받는 입력축과, 상기한 입력축의 일측에 배치되며 싱글 피니온 유성기어셋트 및 더블 피니온 유성기어셋트로 이루어지는 복합 유성기어장치와, 상기한 복합 유성기어장치가 공유하는 링기어를 입력 및 출력요소로 선택하는 마찰요소와, 상기한 싱글 및 더블 피니온 유성기어셋트의 피니온 기어들을 결합된 요소로 연결하면서 출력수단으로 사용되는 유성 캐리어와, 상기한 복합 유성기어장치의 각각의 요소들을 선택적으로 입력요소로 하거나 반력요소로 하는 마찰요소들을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동변속기의 파워 트레인

제1도는 본 발명에 의한 변속장치의 파워 트레인을 나타내는 도면,

제2도는 본 발명에 의한 변속장치의 변속단별 마찰요소의 작동표이다.

본 발명은 차량용 자동변속기의 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라비뉴형(RAVIGNEAUX TYPE) 복합 유성기어장치를 적용하는 변속장치에서 유성 캐리어를 출력수단으로 사용하여 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 한 자동변속기의 파워 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 유성기어의 3요소(선기어, 링기어, 유성 캐리어)중 어느 요소를 입력요소로 하고, 어느 요소를 반력요소로 하여 출력단 회전수를 조절하게 된다.

실질적으로 전진 4속과 후진1속의 변속비를 출력할 수 있는 파워 트레인은 설계하기 위해서는 1개의 복합 유성기어장치와, 최소한 5개의 마찰요소를 사용하여야 한다.

이러한 마찰요소들 중에서 클러치 요소의 회전 반경은 출력요소의 회전 반경보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전 반경보다도 작아야 하는 구조적인 제약 조건을 갖는다.

3개의 독립 속도를 갖는 단순 유성기어장치를 2개 사용하여 복합 유성기어장치를 구성하는 경우 6개의 독립 속도를 얻을 수 있는데, 이러한 장치를 4속 자동 변속장치의 복합 유성기어장치로 사용하기 위해서는 서로 다른 2개의 속도가 종속 적이어야 한다.

일반적으로 복합 유성기어장치는, 1쌍의 싱글 피니온 유성기어셋트로 이루어지거나, 1쌍의 더블 피니온 유성기어셋트로 이루어지거나, 또는 더블 피니온 유성기어셋트와 싱글 피니온 유성기어셋트가 조합되는 방식이 있다.

상기한 조합 방식 중에서 더블 피니온 유성기어셋트와 싱글 피니온 유성기어셋트를 조합하는 라비뉴형 복합 유성기어장치는, 캐리어를 공유하고, 또 링기어를 공유하면서 이 링기어를 출력수단으로 사용하고 있다.

지금까지는 이러한 조합 이외의 조합 방식은 설계되지 않고 있는데, 그것은 클러치와 브레이크의 연결(hook up)이 그것 이외에는 없었던 것으로 생각되었기 때문이다.

따라서 기술적 종속으로 인하여 라비뉴형 복합 유성기어장치에서는 다른 어떠한 조합도 지금까지 제안되고 있지 않다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 기술적 종속으로 벗어나 클러치 연결을 지금까지와는 다른 방식으로 하여 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 얻을 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 토오크 컨버터로부터 마찰요소의 작동으로 엔진의 동력을 전달받는 입력축과, 상기한 입력축 주위에 싱글 피니온 유성기어셋트 및 더블 피니온 유성기어셋트로 이루어져 배치되는 복합 유성기어장치와, 상기한 복합 유성기어장치가 공유하는 링기어를 입력 및 출력요소로 선택하는 마찰요소와, 상기한 싱글 및 더블 피니온 유성기어셋트의 피니온 기어들을 결합된 요소로 연결하면서 출력수단으로 사용되는 유성 캐리어와, 상기한 복합 유성기어장치의 각각의 요소들을 선택적으로 입력요소로 하거나 반력요소로 하는 마찰요소들을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어는 입력요소로 선택될 수 있도록 동력축과의 사이에서 마찰요소로 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 링기어는 동력축과의 사이에 입력요소로 선택하기 위한 마찰요소가 제공되고, 변속기 하우징과의 사이에 반력요소로 선택하기 위한 마찰요소가 제공되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어는 입력요소로 선택되기 위하여 동력축과의 사이에 마찰요소가 제공되고, 반력요소로 선택되기 위하여 변속기 하우징과의 사이에 또 다른 마찰요소가 제공되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

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

제1도는 본 발명에 의한 자동 변속장치의 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 엔진(E)의 회전 동력이 토오크 컨버터(T)에서 토오크 변환되어 변속부의 입력축(2)으로 전달될 수 있는 구조를 갖는다.

상기한 변속부의 입력축(2)은 토오크 컨버터의 터어빈으로 전달되는 동력을 선기어축(4)으로 마찰요소를 통하여 전달할 수 있도록 구성하고 있다.

상기한 입력축(2)의 일측부에는 마찰요소를 통하여 동력을 전달받는 복합 유성기어장치가 제공되어 있는데, 이 복합 유성기어장치는 싱글 피니온 유성기어셋트(6)와 더블 피니온 유성기어셋트(8)가 조합되는 구조이다.

상기한 싱글 피니온 유성기어셋트(6)와 더블 피니온 유성기어셋트(8)는 링기어(10)를 공유하고 있으며, 유성 캐리어(12)를 공유하고 있다.

상기한 유성 캐리어(12)는 트랜스퍼 드라이브 기어(14)와 직결되어 출력수단으로 사용되는 구조이다.

그리고 상기한 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 선기어(16)는 상기한 입력축(2)과 직결되어 함께 회전하거나 회전이 제한될 수 있는 구조를 취하고 있다.

상기한 복합 유성기어장치의 싱글 피니온 유성기어셋트는 입력축(2)으로부터 회전 동력을 선기어(18)로 전달받기 위하여 이들 사이에 제1마찰요소(20)를 제공하고 있다.

그리고 이 제1마찰요소(20)가 작동하여 상기한 선기어(18)를 입력요소로 선택한 상태에서 1속의 변속비를 출력하기 위하여 제2마찰요소(22)를 제공하고 있다.

상기한 제2마찰요소는 변속기 하우징(24)가 링기어(10) 사이에 제공되어 이 링기어(10)를 반력요소로 선택하기 위한 것이다.

이것은 잘 알려진 라비뉴 타입의 복합 유성기어장치와 비교할 때 새로운 구조를 제공하고 있음을 이해하게 될 것이다.

그리고 상기한 유성 캐리어(12)를 트랜스퍼 드라이브 기어(14)와 연결하여 출력수단으로 사용하는 것도 잘 알려진 라비뉴 타입의 복합 유성기어장치와 다른 것을 알 수 있다.

상기한 제1마찰요소(20)가 작동하여 선기어(18)를 입력요소로 하고 있을 때 2속의 변속비를 출력하기 위하여 제3마찰요소(26)를 제공하고 있다.

이 제3마찰요소(26)는 변속기 하우징(24)과 선기어축(4) 사이에 설치되어 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어(16)를 반력요소로 선택하기 위한 것이다.

상기한 입력축(2)과 링기어(10) 사이에는 제4마찰요소(28)가 설치되어 이 링기어를 입력요소로 하는 변속단을 제공할 수 있도록 하고 있다.

그리고 후진을 위하여 입력에 대한 출력의 회전방향을 바꾸기 위하여 선기어축(4)과 입력축(2) 사이에는 제5마찰요소(30)가 설치되어 후진시 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어(16)가 입력요소로 선택될 수 있는 구조를 제공하고 있다.

도면중 미설명 부호D는 토오크 컨버터의 동력 전달 효율을 높이기 위한 통상의 댐퍼 클러치이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 변속장치는, 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들의 작동 유무에 따라 유성기어셋트의 3요소중 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 레인지별 작동표가 제2도에 나타나 있다.

주행(D) 레인지에서는 제1마찰요소(20)가 작동하여 입력축(2)의 회전 동력을 복합 유성기어장치의 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(18)로 전달하게 된다.

즉 선기어(18)를 입력요소로 선택하게 되는데, 트랜스밋션 제어 유닛은 제2마찰요소(22)를 작동시켜 링기어(10)를 반력요소로 선택하게 되므로 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 선기어(16)가 입력과는 반대로 회전하면서 유성 캐리어(12)를 입력과 동일한 방향으로 회전시키면서 1속으로 사용이 적합하게 감속을 행하게 된다.

이러한 1속 상태에서 차속이 증가하고 스로틀 밸브의 개도율이 점점 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 입력요소를 그대로 유지하면서 반력요소를 변환하기 위하여 제2마찰요소(22)의 작동을 중단시키고 제3마찰요소(26)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(18)는 회전 동력을 전달받게 되는데, 제3마찰요소의 작동으로 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 선기어(16)가 반력요소로 선택되므로 링기어(10)가 회전하면서 유성 캐리어(12)를 1속 보다 빠른 속도로 회전시켜 2속에 적합한 감속을 행하게 된다.

이러한 2속 상태에서 차속이 증가하면서 스로틀 밸브의 개도율이 증가하게 되면 트랜스밋션 제어 유닛은 2속에서 반력요소를 선택하고 있던 제3마찰요소(26)의 작동을 중단시키면서 제4마찰요소(28)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 복합 유성기어장치의 싱글 피니온 유성기어셋트(6)와 더블 피니온 유성기어셋트(8)는 각각 입력요소가 2개씩 선택이 되고, 반력요소는 없어지게 된다.

즉 싱글 피니온 유성기어셋트(6)는 링기어(10)와 선기어(18)가 입력요소로 선택되고, 더블 피니온 유성기어셋트(8)는 링기어(10)와 유성 캐리어(12)가 입력요소로 선택된다.

따라서 복합 유성기어장치는 일체로 회전하게 되므로 입력과 출력 회전수가 동일한 3속의 변속비를 출력하게 된다.

이와 같이 입력과 출력의 속도가 동일한 3속 상태에서 차속이 증가하면서 스로틀 밸브의 개도율이 증가하면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(26)를 작동시켜 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 선기어(16)를 반력요소로 선택하고, 링기어(10)를 입력요소로 선택하게 된다.

이러한 작용으로 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(18)는 입력보다 빠른 속도로 프리 휘일링을 하게 되고 유성 캐리어(12)는 입력 회전수보다 증가된 회전수로 회전하면서 트랜스퍼 드라이브 기어(14)로 전달하여 4속의 변속비를 출력하게 된다.

그리고 운전자가 셀렉터 레버를 후진(R) 레인지로 선택하게 되면, 제5마찰요소(30)를 작동시켜 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 선기어(16)를 입력요소로 선택하면서 제2마찰요소(22)를 작동시켜 링기어(10)를 반력요소로 선택하게 된다.

이러한 작용으로 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어(18)는 매우 빠른 속도로 프리 휘일링을 하지만, 유성 캐리어(12)는 회전방향이 바뀌게 되므로 차량이 후진할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동 변속장치는 라비뉴 타입의 복합 유성기어장치에서 출력요소를 결합된 유성 캐리어로 하고, 링기어를 공유하면서 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있는 새로운 구조의 파워 트레인 제공을 가능하게 한다.

Claims (1)

1. 엔진의 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받아 선기어축(4)에 전달하는 입력축(2)과, 이 입력축의 일측부에 배치되는 싱글 피니온 유성기어셋트(6)와 상기 선기어축과 동일축상에 배치되는 더블 피니온 유성기어셋트(8)를 조합하여 전진 4속 후진 1속의 변속단을 얻을 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인에 있어서, 상기 싱글 피니온 유성기어셋트와 더블 피니온 유성기어셋트는 링기어(10) 및 유성 캐리어(12)를 공유하고, 이 유성 캐리어는 트랜스퍼 드라이브 기어(14)와 직결되어 출력수단으로 사용되며, 상기 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어(18)는 입력축(2)에 제1마찰요소(20)를 통하여 가변적으로 연결되고, 상기 링기어(10)는 변속기 하우징(24)에 제2마찰요소(22)를 통하여 선택적으로 연결됨과 동시에 입력축(2)에 제4마찰요소(28)를 통하여 가변적으로 연결되고, 상기 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어(16)는 변속기 하우징에 제3마찰요소(26)를 통하여 선택적으로 연결되고, 상기 입력축(2)과 상기 선기어축(4)은 제5마찰요소(30)에 의하여 가변적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.