KR100262558B1 - 차량용 자동변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

차량용 자동변속기에서 부변속부를 사용하지 않고도 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 하면서 4속단에서 입력보다 빨리 회전하는 요소가 없도록 하여 동력 손실을 줄이며, 또 유성 캐리어를 결합된 수단으로 하여 컴팩트한 변속기의 구조가 실현될 수 있도록 하는데 목적이 있다.

이러한 목적은, 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과, 상기한 입력축 주위에 배치되며 출력수단으로 사용되는 결합된 유성 캐리어와 선택적으로 입력요소 또는 반력요소로 선택되는 링기어를 공유하는 싱글 피니온 유성기어셋트 및 더블 피니온 유성기어셋트로 이루어지는 복합 유성기어장치와, 상기한 복합 유성기어장치의 요소중 어느 한 요소 또는 2개의 요소를 입력요소로 선택할 수 있는 클러치 수단과, 상기한 복합 유성기어장치의 어느 한 요소를 반력요소로 선택할 수 있는 브레이크 수단으로 실현될 수 있다.

Description

차량용 자동변속기의 파워 트레인

제1도는 본 발명에 의한 변속장치의 파워 트레인을 나타내는 도면.

제2도는 본 발명에 의한 변속장치의 변속단별 마찰요소표의 작동표이다.

본 발명은 차량용 자동변속기의 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 더블 피니온 유성기어셋트와 싱글 피니온 유성기어셋트를 결합한 복합 유성기어장치를 사용하는 변속장치에서 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어를 항시 입력요소로 연결하고 출력요소를 결합된 캐리어로 하여 구조를 간단히 하며 변속단에 따라 결합구조를 변경시키는 새로운 메카니즘의 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동변속장치는, 차량의 주행 속도와 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 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 클러치의 회전 반경은 입력축과 연결되기 위해서는 출력요소의 회전 반경보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전 반경보다도 작아야 하는 구조적 제약 조건을 갖는다.

이러한 제약 조건으로 인하여 각각의 요소를 결합하는 데에 한계가 있는 복합 유성기어장치를 적용한 변속장치는, 클러치 요소 3개와 브레이크 요소2갬만으로는 4속을 실현할 수 없기 때문에 대개의 경우는 부 변속단을 설치하고 있다.

부 변속단을 사용하는 경우는 결합된 캐리어를 사용하는 구조의 파워 트레인도 있지만, 부 변속단에는 싱글 피니온 유성기어셋트와 이들을 제어할 수 있는 마찰요소가 사용되므로 구조적으로 복잡함을 피할 수 없다.

그리고 라비뉴형 복합 유성기어장치를 사용하는 파워 트레인은 부변속단을 사용하지 않지만, 이 복합 유성기어장치는 출력요소를 결합된 링기어들로 사용하고 있기 때문에 변속기를 컴팩트하게 하는데 어려움이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조적으로 간단하며 컴팩트한 변속기를 실현할 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 변속단에 따라 복합 유성기어장치의 결합구조를 변경시키는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과,

상기한 입력축 주위에 배치되며 출력수단으로 사용되는 결합된 유성 캐리어와 선택적으로 입력요소 또는 반력요소로 선택되는 링기어를 공유하는 싱글 피니온 유성기어셋트 및 더블 피니온 유성기어셋트로 이루어지는 복합 유성기어장치와,

상기한 복합 유성기어장치의 요소중 어느 한 요소 또는 2개의 요소를 입력요소로 선택할 수 있는 클러치 수단과,

상기한 복합 유성기어장치의 어느 한 요소를 반력요소로 선택할 수 있는 브레이크 수단을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어는 입력축과 고정 결합되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어는 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어와 마찰요소에 의해 선택적으로 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어는 입력축과 마찰요소에 의해 선택적으로 연결되어 입력에 대한 출력의 회전방향을 바꿀 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어는 마찰요소에 의해 입력 또는 반력으로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

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

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

상기한 입력축(2)의 주위에는 싱글 피니온 유성기어셋트(4)와 더블 피니온 유성기어셋트(6)로 이루어지는 복합 유성기어장치가 제공되어 있다.

상기한 입력축(2)과 상기한 복합 유성기어장치는 다수개의 클러치 수단과 다수개의 브레이크 수단에 의해 선택적으로 연결되거나 선택적으로 고정되는 요소들에 의해 변속을 행할 수 있도록 구성된다.

상기한 복합 유성기어장치의 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(8)는 입력축(2)과 직결되어 항시 입력요소로 선택될 수 있는 구조이며, 또 유성 캐리어(10)는 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(12)와 직결되는 구조로 결합이 이루어진다.

이와 같이 결합되는 유성 캐리어(10)(12)는 트랜스퍼 드라이브 기어(14)와 연결되어 출력수단으로 사용된다.

상기한 입력축(2)과 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(13) 사이에는, 2개의 마찰요소, 즉 클러치 수단으로 사용되는 제1마찰요소(16)와 제2마찰요소(18)가 제공된다.

상기한 제1마찰요소(16)와 제2마찰요소(18) 사이에는 동력전달부재(20)가 제공되어 있으며, 이 동력전달부재(20)는 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(22)와 직결되고 있다.

상기한 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(24)는 입력축(2)의 후단부에서 클러치 수단으로 사용되는 제3마찰요소(26)에 의해 선택적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구성된다.

상기한 제1마찰요소(16)가 작동할 때 전진 1속의 변속비를 출력하기 위하여 브레이크 수단으로 사용되는 제4마찰요소(28)가 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(22)와 변속기 하우징(30) 사이에 제공되고 있다.

그리고 전진 2속과 4속에서 브레이크 수단으로 사용되는 제5마찰요소(32)가 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어축(31)과 변속기 하우징(30) 사이에 설치되어 있다.

도면중 미설명 부호 D는 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 마찰요소들에 관련하는 레인지별 작동표가 제2도에 나타나 있다.

파킹 레인지에서는 브레이크 수단으로 제4마찰요소(28)가 작동하여 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(22)를 반력요소로 선택하게 되는데, 이것은 후술하는 바와 같이 전진(D) 및 후진(R) 레인지를 선택할 때 클러치 수단으로 사용되는 마찰요소만 작동시키면 변속이 이루어질 수 있으므로 변속 제어를 용이하게 하는 이점을 갖는다.

이와 같이 제4마찰요소(28)가 작동하는 파킹 레인지에서 전진 레인지(D)가 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(16)를 작동시켜 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(13)와 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(22)를 직결시키게 된다.

그런데 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(13)와 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(22)는 동력전달부재(20)로 연결된 상태에서 제4마찰요소(28)에 의해 고정되므로 이들 링기어가 반력요소로 선택된다.

따라서 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(8)로 전달되는 입력축(2)의 회전 동력은 크게 감속되면서 1속의 변속비를 유성 캐리어(12)로 전달하여 트랜스퍼 드라이브 기어(14)로 출력하게 된다.

이러한 1속 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 사용되는 제1마찰요소(16)의 작동은 그대로 유지하면서 브레이크 수단으로 사용되는 제4마찰요소(28)의 작동을 중단시킴과 동시에 제5마찰요소(32)를 브레이크 수단으로 작동시키게 된다.

따라서 1속에서 입력과 반대방향으로 회전하던 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(24)가 반력요소로 작용하고 결합된 링기어(13)(22)가 회전하게 되므로 그 만큼의 회전속도가 더하여져 1속 빠른 속도로 유성 캐리어(12)가 회전하면서 2속의 변속비를 출력하게 된다.

이러한 2속 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 브레이크 수단으로 작용하던 모든 마찰요소의 작동을 중단시키면서 클러치 수단으로 제2마찰요소(18)를 작동시키게 된다.

따라서 싱글 피니온 유성기어셋트(4)에서는 성기어(8)와 링기어(13)가 입력요소를 갖게 되므로 유성 캐리어(10)(12)를 통하여 트랜스퍼 드라이브 기어(14)로 출력되는 회전수는 입력 회전수와 동일하게 된다. 즉 3속의 변속비를 출력하게 된다.

이와 같이 입력과 출력의 회전속도가 동일한 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(16)의 작동을 중단시키면서 제5마찰요소(32)를 다시 작동시켜 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어(24)를 반력요소로 선택하게 된다.

따라서 더블 피니온 유성기어셋트(60)의 링기어(22)가 입력요소로 선택되고 있는 상태이므로 유성 캐리어(12)는 입력보다 빠른 속도로 회전하면서 그 회전력을 트랜스퍼 드라이브 기어(14)로 전달하여 4속의 변속비를 출력하게 된다.

그리고 후진(R) 레인지로 셀렉터 레버가 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(26)를 작동시켜 클러치 수단으로 사용하면서 제4마찰요소(28)를 작동시켜 브레이크 수단으로 사용하게 된다.

즉 상기한 클러치 수단으로 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(24)를 입력요소로 선택하고 브레이크 수단으로 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(22)를 반력요소로 선택하게 된다.

따라서 유성 캐리어(12)는 입력과 반대방향으로 회전하는 감속 작용을 행하면서 차량을 후진시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동변속장치는, 결합된 캐리어를 출력수단으로 사용하고, 또 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어를 입력축과 직결시켜 항시 입력요소로 작용할 수 있도록 하고 있기 때문에 변속기를 컴팩트하게 구성할 수 있다.

그리고 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어를 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어와 연결 관계를 차단하기 때문에 입력보다 매우 빠른 속도로 회전하는 요소의 회전을 줄이므로서 동력 손실을 줄일 수 있는 이점도 있다.

Claims (1)

1. 엔진(E)으로부터 회전 동력을 전달받아 회전하는 입력축(2)선상에 싱글 피니온 유성기어셋트(4)와 더블 피니온 유성기어셋트(6)를 조합하여 전진 4속 및 후진 1속의 변속단을 얻을 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인에 있어서, 상기 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(8)는 상기 입력축(2)과 직결하여 연결되고, 상기 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(10)는 일측으로 상기 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(12)와 직결되며, 상기 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(13)는 상기 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(22)와의 사이에 제1마찰요소(16)와 동력전달부재(20)를 차례로 개재하여 가변적으로 연결되며, 상기 싱글 및 더블 피니온 유성기어셋트(4,6)의 링기어(13,22)를 상기 제1마찰요소(16)를 통하여 가변 연결하는 상기 동력전달부재(20)는 상기 입력축(2)과의 사이에 제2마찰요소(18)를 개재하여 가변적으로 연결되며, 상기 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(24)는 상기 입력축(2)과 변속기 하우징(30)에 각각 제3,5마찰요소(26,32)를 개재하여 가변적으로 연결되며, 상기 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(12)는 타측으로 트랜스퍼 드라이브 기어(14)와 연결되어 출력요소로 작동되며, 상기 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(22)는 변속기 하우징(30)과의 사이에 제4마찰요소를 개재하여 가변적으로 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.