KR100256589B1 - 차량용 자동변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

2개의 싱글 피니온 유성기어셋트가 조합된 복합 유성기어장치를 보유하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인에 있어서, 출력요소를 독립된 수단으로 사용하기 위하여, 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과, 이 입력축 주위에 배치되어 선택적으로 동력을 전달받을 수 있는 결합된 1쌍의 유성 캐리어 및 입력요소와 반력요소로 선택되는 결합된 링기어, 선기어를 보유하는 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트와 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트와, 전진(D) 레인지에서 입력요소를 선택하기 위하여 상기한 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 요소들중 어느 2요소로 동력을 전달하는 마찰요소들과, 후진(R) 레인지에서 입력요소를 선택하기 위하여 상기한 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 요소들중 어느 1요소로 동력을 전달하는 마찰요소를 포함하며, 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어가 출력수단으로 사용되는 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 2 심플(2 simple) 타입의 복합 유성기어장치를 갖는 변속장치에서 출력요소를 독립된 요소로 하는 새로운 마찰요소의 연결 구조를 제시하는 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동변속장치는, 차량의 주행속도와 부항의 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 선택하고, 어느 요소를 반력요소로 선택하여 출력단 회전수를 조절하게 된다.

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

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

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

따라서 2개의 단순 유성기어장치를 사용하는 복합 유성기어장치는 적어도 서로 다른 2개의 요소가 서로 공용으로 사용될 수 있는 직결 구조를 갖추어야 한다.

예컨데, 유성 캐리어와 링기어가 직결되고, 또 다른 링기어가 또 다른 유성 캐리어와 직결되는 방식이거나, 선기어를 공유하며 유성 캐리어와 링기어가 직결되는 심프슨 타입의 복합 유성기어장치가 사용되고 있다.

그러나 이러한 구조의 복합 유성기어장치는 출력요소를 2개의 요소가 결합된 수단으로 사용하고 있기 때문에 구조적으로 복잡한 문제점이 있으며, 또 상기한 구조적 제약 조건을 받기 때문에 설계상 어려움이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 2개의 단순 유성기어장치를 사용하는 차량용 자동변속장치가 갖는 제반 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 출력요소를 독립적으로 사용할 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위한 수단으로, 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과, 이 입력축 주위에 배치되어 선택적으로 동력을 전달받을 수 있는 결합된 1쌍의 유성 캐리어 및 입력요소와 반력요소로 선택되는 결합된 링기어, 선기어를 보유하는 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트와 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트와, 전진(D) 레인지에서 입력요소를 선택하기 위하여 상기한 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 요소들중 어느 2요소로 동력을 전달하는 마찰요소들과, 후진(R) 레인지에서 입력요소를 선택하기 위하여 상기한 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 요소들중 어느 1요소로 동력을 전달하는 마찰요소를 포함하며, 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어가 출력수단으로 사용되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어는 하나의 클러치 수단인 마찰요소와 브레이크 수단인 마찰요소에 의해 선택적으로 그 기능이 선택될 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어와 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어는 전진 1속과 후진에서 반력요소로 선택될 수 있는 마찰요소와 결합되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어와 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어는 변속기 하우징과의 사이에 설치된 마찰요소에 의해 전진 2속과 4속에서 반력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

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

제1도는 본 발명에 의한 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 입력축(2)의 주위에는 2개의 싱글 피니온 유성기어셋트(4)(6)로 조합된 복합 유성기어장치가 배치되어 마찰요소의 작동으로 입력에 대한 출력의 속도를 감속 또는 증속할 수 있도록 구성된다.

상기한 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(8)는 동력 전달(10)를 통하여 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)와 직결되는 구조를 갖는다.

그리고 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(14)와 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(16)는 직결되어 있으며, 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(18)는 독립적으로 트랜스퍼 드라이브 기어(20)와 연결되어 출력수단으로 사용될 수 있도록 구성된다.

상기한 바와 같이 조합이 이루어지는 복합 유성기어장치의 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(22)로 입력축(2)의 회전 동력을 전달하기 위하여 본 실시예에서는 입력축(2)과 선기어축(24) 사이에 제1마찰요소(26)를 제공하고 있다.

이러한 클러치 연결로 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(22)가 입력요소로 선택될 수 있는데, 이러한 입력 상태에서 반력요소를 선택하기 위하여 유성 캐리어(14)와 변속기 하우징(28) 사이에 제2마찰요소(30)를 제공하고 있다.

또 상기한 바와 같이 제1마찰요소(26)가 입력요소를 선택할 때 2속의 변속비를 출력하기 위한 수단으로 제3마찰요소(32)를 제공하고 있다.

이 제3마찰요소(32)는 변속기 하우징(28)과 동력전달부재(10)로부터 연장하고 있는 선기어축(34) 사이에 설치되어 선기어(12)를 반력요소로 선택할 수 있게 구성된다.

그리고 입력에 대한 출력의 속도가 1:1이 될 수 있도록 또 다른 클러치 수단으로 제4마찰요소(36)를 제공하고 있다.

이 제4마찰요소(36)는 입력축(2)과 유성 캐리어(14) 사이에 설치되어 이 유성 캐리어를 입력요소로 선택할 수 있도록 구성된다.

한편 본 실시예의 파워 트레인은 후진의 변속비를 출력하기 위하여 클러치 수단으로 제5마찰요소(38)를 입력축(2)와 상기한 선기어축(34) 사이에 설치하여 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)를 입력요소로 선택할 수 있도록 구성된다.

토오크 컨버터(T)에서 D로 지칭되는 요소는 토오크 컨버터의 동력 전달 효율을 높이기 위하여 사용되는 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 마찰요소에 관련하는 레인지별 작동표가 제2도에 나타나 있다.

파킹(P) 레인지에서는 브레이크 수단으로 사용되는 제2마찰요소(30)의 작동이 선택되어 2개의 싱글 피니온 유성기어셋트가 공유하는 유성 캐리어(14,16)를 구속하게 되는데, 이것은 전후진(D,R) 레인지로 선택시 클러치 수단인 마찰요소만을 선택하므로서 제어를 용이하게 하는 이점을 얻을 수 있다.

이와 같이 제2마찰요소(30)가 작동하는 파킹 레인지에서 전진(D) 레인지가 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(26)만을 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 입력축(2)의 동력은 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(22)로 전달되는데, 유성 캐리어(14)가 제2마찰요소(30)에 의해 고정되기 때문에 링기어(8)는 입력과 반대방향으로 회전하면서 동력전달부재(10)를 통하여 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)로 동력을 전달하게 된다.

이때 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(16)도 고정되어 있기 때문에 링기어(18)는 결국 입력축(2)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전되면서 본 실시예에서 얻을 수 있는 가장 큰 감속비를 출력하는 1속단을 실현하게 된다.

이러한 1속 상태에서 차속이 점점 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(26)의 작동을 유지시키면서 반력요소를 바꾸기 위하여 제2마찰요소(30)의 작동은 중단시키고 제3마찰요소(32)를 새로이 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(8)는 반력요소로 작용하게 되므로 선기어(22)로 전달되는 동력은 1속의 감속보다는 작게 되어 유성 캐리어(14)를 통하여 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(16)로 동력을 전달하게 된다.

이때 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)가 반력요소로 선택되어 있기 때문에 링기어(18)는 1속보다 빠른 속도로 회전하면서 2속의 변속비를 출력하게 된다.

이러한 2속 상태에서 차속이 점점 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 반력요소를 선택하던 마찰요소의 작동을 중단시키면서 2개의 입력요소를 선택하기 위하여 제4마찰요소(36)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 복합 유성기어장치는 2개의 입력요소를 갖게 되므로 이 장치는 록킹되어 전체적으로 회전하면서 입력에 대한 출력의 회전수를 동일하게 하여 출력하면서 3속단을 실현하게 된다.

이러한 3속 상태에서 차속이 점점 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 지금까지 계속하여 작동하던 제1마찰요소(26)의 작동을 중단시키면서 제3마찰요소(32)를 작동시켜 반력요소를 선택하게 된다.

즉 제4마찰요소(36)를 통하여 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(14)로 입력축(2)의 동력을 전달하면서 제3마찰요소(32)로 하여금 링기어(8)와 선기어(12)를 반력요소로 선택하게 된다.

이러한 제어에 의해 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(18)는 본 실시예의 기어 트레인이 출력할 수 있는 최고단(4속)의 변속비를 출력하게 된다.

그리고 셀렉터 레버가 후진(R) 레인지로 선택되면 클러치 수단으로 제5마찰요소(38)를 작동시키고 브레이크 수단으로 제2마찰요소(30)를 작동시키게 되므로 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)가 입력요소로 선택되고 유성 캐리어(16)가 반력요소로 선택되면서 링기어(18)의 회전방향을 입력축(2)과 반대로 하여 후진 감속비를 출력하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동변속기의 파워 트레인은, 출력요소를 독립된 수단으로 사용하면서 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있으므로 출력수단을 결합된 요소로 사용하는 메카니즘에 비하여 구조적으로 간단한 파워 트레인을 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 엔진으로부터 회전 동력을 전달받아 회전하는 입력축(2)과 주위로 2개의 싱글 피니온 유성기어셋트(4,6)를 조합하여 전진 4속 및 후진 1속의 변속단을 얻을 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인에 있어서, 상기 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(22)와 유성 캐리어(14) 각각에 제1,4마찰요소(26,36)를 개재하여 입력축(2)과 가변적으로 연결하고, 상기 유성 캐리어(14)는 변속기 하우징(28)과의 사이에 제2마찰요소(30)를 개재하여 가변적으로 연결하며, 상기 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어는 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)와 상호 고정적으로 연결되며, 또한 상기 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)는 상기 변속기 하우징(28)과 입력축(2) 각각에 제3,5마찰요소(32,38)를 개재하여 상호 가변적으로 연결하며, 상기 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(16)는 상기 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(14)와 상호 고정적으로 연결되며, 상기 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(18)는 트랜스퍼 드라이브 기어(20)와 고정적으로 연결되어 출력수단으로 작동하도록 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
2. 제1항에 있어서, 상기 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(22)는 상기 입력축(2) 외측으로 구성되는 선기어축(24)을 통하여 상기 제1마찰요소(26)와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
3. 제1항에 있어서, 상기 첫번째 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(8)와 상기 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)는 동력전달부재(10)을 통하여 상호 직결되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
4. 제1항에 있어서, 상기 두번째 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)는 상기 입력축(2) 외측으로 구성되는 선기어축(34)을 통하여 상기 제3,5마찰요소(32,38)와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.