KR100260188B1 - 차량용 자동변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

더블 피니온 유성기어셋트와 싱글 피니온 유성기어셋트로 이루어지는 복합 유성기어장치를 갖는 차량용 자동변속기의 파워 트레인에 있어서, 선기어를 공유하면서 결합된 링기어를 출력수단으로 하기 위하여, 토오크 컨버터의 터이빈으로부터 마찰요소를 통하여 엔진의 회전 동력을 입력축과, 상기한 입력축으로부터 동력을 전달받는 선기어를 공유하고, 또 링기어를 공유하여 이 링기어를 출력수단으로 사용하는 복합 유성기어장치와, 상기한 선기어를 입력요소로 선택하거나 반력요소로 선택하는 1개 이상의 마찰요소와, 상기한 복합 유성기어장치의 유성 캐리어들을 입력요소 또는 반력요소로 선택하는 1개 이상의 마찰요소를 포함하는 차량용 자동 변속기의 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 자동 변속기의 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 더블 유성기어셋트와 싱글 피니온 유성기어셋트로 이루어지는 복합 유성기어장치를 적용하는 파워 트레인에 선기어와 선기어를 결합하고, 링기어와 링기어를 결합하여 결합된 링기어를 출력수단으로 사용하는 새로운 타입의 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동변속장치는, 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 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 출력요소의 회전 반경보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전 반경보다도 작아야 하는 구조적 제약 조건을 갖는다.

일반적으로 복합 유성기어장치는 적어도 서로 다른 2개의 요소가 서로 공용으로 사용될 수 있는 직결 구조를 갖추고 있다.

그것은 4속 자동변속기의 경우 복합 유성기어는 4개의 독립 속도를 갖기 때문에, 3개의 독립 속도를 갖는 단순 유성기어장치를 2개 사용하는 복합 유성기어장치는 6개의 독립 속도가 얻어질 수 있기 때문이다.

이러한 클러치 및 브레이크의 연결 제약으로 인하여 지금까지 제안된 파워 트레인의 구성은 그 종류가 한정될 수밖에 없었는데, 이것은 결국 기술의 종속으로부터 벗어나지 못하게 되므로 기술 발전에 한계가 있다는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 지금까지 제안되지 않았던 새로운 구성의 파워 트레인을 제안하여 기술의 종속으로부터 벗어날 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 토오크 컨버터의 터이빈으로부터 마찰요소를 통하여 엔진의 회전 동력을 입력축과, 상기한 입력축으로부터 동력을 전달하는 선기어를 공유하고, 또 링기어를 공유하여 이 링기어를 출력수단으로 사용하는 복합 유성기어장치와, 상기한 선기어를 입력요소로 선택하거나 반력요소로 선택하는 1개 이상의 마찰요소와, 상기한 복합 유성기어장치의 유성 캐리어들을 입력요소 또는 반력요소로 선택하는 1개 이상의 마찰요소를 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 복합 유성기어장치는 싱글 피니온 유성기어셋트와 더블 피니온 유성기어셋트로 이루어지며, 싱글 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어는 입력요소로 선택하기 위한 마찰요소와 반력요소로 선택하기 위한 마찰요소가 함께 설치되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 더블 피이온 유성기어셋트의 유성 캐리어는 변속기 하우징에 설치된 마찰요소에 의해 반력요소로만 선택될 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

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

제1도는 본 발명에 의한 자동변속장치의 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 엔진(E)의 회전 동력이 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 마찰요소를 통하여 선기어축(4)으로 토오크를 전달할 수 있는 구조를 취한다.

상기한 선기어축(4)의 주위에는 선기어(3)를 공유하는 복합 유성기어장치의 싱글 피니온 유성기어셋트(6)와 더블 피니온 유성기어셋트(8)가 배치되어 있다.

상기한 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(10)와 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 링기어(12)는 동력전달부재(14)를 통하여 직결되는 구조를 갖는다.

상기한 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 피니온 기어들은 유성 캐리어(16)에 의해 등분 배치되는 구조를 갖고 있으며, 링기어(10)(12)가 출력수단으로 트랜스퍼 드라이브 기어(18)와 직결되는 구조를 갖는다.

상기한 복합 유성기어장치의 싱글 및 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(3)는 선기어축(4)과 고정되어 제1마찰요소(20)를 통하여 동력축(4)의 회전 동력을 선택적으로 전달받을 수 있도록 구성된다.

이 제1마찰요소(20)가 작동할 때 반력요소를 선택하기 위한 수단으로 제2마찰요소(22)를 제공하고 있는데, 이 제2마찰요소(22)는 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 유성 캐리어(16)와 변속기 하우징(24) 사이에 설치되어 이 유성 캐리어를 반력요소로 선택하게 된다.

본 실시예의 기어 트레인은 2속을 실현하기 위하여 입력요소를 변환하게 되는데, 이러한 입력요소의 변환을 위하여 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)와 동력축(4) 사이에 제3마찰요소(28)를 제공하고 있다.

또한 본 발명의 기어 트레인은 선기어축(4)과 변속기 하우징(24) 사이에 제4마찰요소(30)를 제공하여 선기어(3)를 반력요소로 선택할 수 있도록 되어 있다.

그리고 본 발명의 기어 트레인은 입력측 회전방향을 출력측에서 바꾸어 후진의 변속비를 얻기 위한 수단으로 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)와 변속기 하우징(24) 사이에 제5마찰요소(32)를 제공하고 있다.

상기한 제1,3 마찰요소(20,28)는 통상의 다판식 클러치가 사용될 수 있으며, 제2,4,5 마찰요소(22,30,32)는 통상의 밴드 타입이나 다판식 브레이크가 사용될 수 있다.

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

이와 같이 이루어지는 본 발명의 변속장치는, 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동돠 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 작동돠 비작동이 선택되는 마찰요소들에 관련하는 레인지별 작동표가 제2도에 나타나 있다.

파킹(P) 레인지에서는 제1마찰요소(20)가 작동하여 입력축(2)의 회전 동력을 복합 유성기어장치의 선기어(3)로 전달할 수 있도록 하고 있는데, 이것은 전진 레인지 또는 후진 레인지에서 반력요소만 제어하므로서 변속 제어를 용이하게 할 수 있는 이점을 갖는다.

이와 같이 제1마찰요소(20)가 작용하는 파킹 레인지에서 전진 레인지(D)가 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제2마찰요소(22)만을 작동시키게 된다.

즉 트랜스밋션 제어 유닛은 기어 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 제2마찰요소(22)를 작동시키는 것인데, 이러한 제어에 의해 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 유성 캐리어(16)가 반력요소로 선택되고, 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)가 입력요소로 선택되므로 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 피니온 기어들은 자전만 하게 되므로 링기어(12)로 출력되는 회전수는 가장 큰 감속비를 얻게 된다.

이러한 전진 1속 상태에서 차속이 증가하면서 스로틀 밸브의 개도량이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제2마찰요소(22)의 작동은 유지시키면서 제1마찰요소(20)의 작동을 중단시키고 제3마찰요소(28)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 반력요소는 1속과 동일하게 되지만, 입력요소가 선기어(3)로부터 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)로 바뀌게 된다.

이러한 작용으로 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 유성 캐리어(16)가 회전하게 되므로 이 캐리어 설치된 피니온 기어들은 자전과 공전을 동시에 하게 되어 링기어(12)는 공전분만큼 1속보다 빠르게 회전하면서 2속의 변속비를 출력하게 된다.

이러한 상태에서 차속이 더욱 빨라지면서 스로틀 밸브의 개도율이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 반력요소를 선택하기 위하여 작동하고 있던 제2마찰요소(22)의 작동을 중단시키고 1속에서 작동하던 제1마찰요소(20)를 다시 작동시키게 된다.

따라서 싱글 피니온 유성기어셋트(6)는 입력요소가 선기어(3)와 유성 캐리어(26)로 되면서 일체로 회전하는 상태가 된다.

이러한 작용으로 더블 피니온 유성기어셋트(8)도 2개의 입력요소를 갖게 됨로 복합 유성기어장치는 전체적으로 일체가 되어 회전하게 된다.

즉 입력과 출력이 동일한 회전수를 갖으면서 1:1 출력비를 내는 3속 제어를 실현하게 된다.

이러한 입력과 출력의 속도가 동일한 3속 상태에서 차속이 증가하면서 스로틀 밸브의 개도율이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(20)의 작동을 중단시키면서 제3마찰요소(28)를 입력요소를 선택하는 마찰요소로 하고, 이때 반력을 선택하기 위한 수단으로 제4마찰요소(30)를 작동시키게 된다.

따라서 선기어(3)는 반력요소로 작용하면서 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)로 전달되는 동력을 입력보다 빠른 속도로 출력하여 4속의 변속단을 제공하게 된다.

그리고 후진 레인지(R)로 셀렉터 레버를 선택하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(20)를 작동시켜 복합 유성기어장치의 선기어(3)로 회전 동력을 전달하게 된다.

그리고 제5마찰요소(32)를 작동시켜 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)를 반력요소로 선택하게 되므로 링기어(10)는 입력과 반대방향으로 회전하면서 후진의 변속비를 출력하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동변속장치는, 더블 피니온 유성기어셋트와 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어를 각각 직결하여 출력수단으로 사용하고, 선기어를 공용으로 사용하면서 입력요소와 반력요소로 선택될 수 있도록 하면서 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있는 새로운 구조의 파워 트레인을 제공하고 있다.

Claims (2)

1. 토오크 컨버터의 터빈으로부터 마찰요소를 통하여 엔진의 회전 동력을 전달받는 입력축과; 상기 입력축으로부터 동력을 전달받는 선기어를 공유하고, 또 링기어를 공유하여 상기 링기어를 출력수단으로 사용하며, 이에 구비된 유성 캐리어들을 입력요소 또는 반력요소로 선택하는 1개 이상의 마찰요소를 포함하고, 싱글 피니온 유성기어셋트와 더블 피니온 유성기어셋트로 이루어지며, 상기 싱글 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어는 입력요소로 선택하기 위한 마찰요소와 반력요소로 선택하기 위한 마찰요소가 함께 설치되는 복합 유성기어장치와; 상기 선기어를 입력요소로 선택하거나 반력요소로 선택하는 1개 이상의 마찰요소;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
2. 제1항에 있어서, 상기 더블 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어는 변속기 하우징에 설치된 마찰요소에 의해 반력요소로만 선택될 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.