KR100302735B1

KR100302735B1 - 5속자동변속기용파워트레인

Info

Publication number: KR100302735B1
Application number: KR1019970051605A
Authority: KR
Inventors: 박종술
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 2001-12-28
Also published as: DE19758202A1; JPH11108130A; KR19990031053A; JP3182687B2; US5885184A; DE19758202B4

Abstract

본 발명의 목적은 오버 드라이브시 최종 출혁 요소보다 고속으로 회전하는 요소를 제거하여 동혁손실을 최소화하고, 마찰요소의 개수를 감소시켜 마찰요소에 의한 동혁손실은 물론 파워 트레인의 사이즈 및 중량을 저하시키는 5속 자동변속기용 파워 트레인을 제공는 데 있다.

본 발명에 따른 5속 자동변속기용 파워 트레인은 2개의 단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 4개의 작동요소를 형성하고, 이의 제1작동요소가 항상 입력요소로 작용하도록 입혁축에 연결되는 제1유성기어씻트와; 다른 2개의 단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 4개의 작동요소를 형성하고, 이의 제1작동요소가 항시 출력요소로 작용하고, 이의 제2작동요소가 상기 제1유성기어씻트의 제1,2작동요소에 선택적인 가변 연결이 가능하며, 이의 제3작동요소가 상기 제1유성기어셋트의 제4작동요소에 고정 연결되는 제2유성기어셋트와; 상기 제1유성기어셋트의 제1,2작동요소에서 제2유성기어셋트의 제2작동요소로 전달되는 동력을 단속할 수 있도록 이들 사이에 각각 가변 연결되는 클러치 수단과; 상기 제1유성기어셋트의 제3작동요소와 제2유성기어셋트의 제4작동요소가 선택적으로 반혁요소로 작용할 수 있도록 이들과 변속기 하우징 사이에 각각 가변 연결되는 브레이크 수단을 포함하여 구성된다.

Description

5속 자동변속기용 파워 트레인

본 발명은 차량용 자동변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 4개의 단순유성기어셋트와 4개의 마찰요소로 전진 5속과 후진 1속의 변속단을 실현하는 5속자동변속기용 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동변속기는 차속과 스로틀 개도 및 레인지 선택과 같은 차량의 운행 상황에 따라 파워 트레인의 변속비를 자동으로 제어하는 트랜스밋션제어유닛(TCU)을 구비하고 있다.

이 트랜스밋션 제어유닛(TCU)은 파워 트레인에 설치된 다수개의 마찰요소들을 작동 또는 비작동 상태로 제어하여 유성기어셋트의 3요소(선기어, 링기어, 유성캐리어) 중 어느 한 요소를 입력요소로 하고, 다른 요소를 반력요소로 하며, 또 다른 요소를 출력요소로 하여, 이 출력요소로 변속된 회전수를 출력할 수 있게 한다.

상기와 같이 트랜스밋션 제어유닛(TCU)에 의하여 제어되는 파워 트레인은 전진 4속과 후진 1속을 실현할 수 있는 것이 주종이나, 최근에는 고출력 엔진의 성능을 충분히 활용하기 위하여 변속비를 보다 다단화하여 전진 5속 후진 1속을 실현하는 것이 제안되고 있다.

이와 같이 전진 5속과 후진 1속의 변속단을 실현하는 파워 트레인은 3개의 단순 유성기어셋트를 조합하고, 6,7개의 마찰요소로 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

그 일예로서, 제7도에 도시된 5속 자동변속기용 파워 트레인은 제1,2싱글 피니언 유성기어셋트(101,103)의 조합으로 이루어져 1차적으로 변속을 이루는 주변속부(105)와, 제3싱글 피니언 유성기어셋트(107)로 이루어져 상기 주변속부(105)로부터 출력되는 회전동력을 전달받아 2차적으로 변속을 이루는 부변속부(109)로 이루어진다.

상기 주변속부(105)의 제1싱글 피니언 유성기어셋트(101)에서 선기어(s1)는제1클러치(cl)를 개재하여 입력축(111)에 가변 연결되고, 이의 유성 캐리어(ca1)는 제1트랜스퍼 드라이브 기어(td1)에 고정 연결되며, 링기어(r1)는 제1브레이크(b1)를 개재하여 변속기 하우징(h)에 가변 연결된다.

그리고 제2싱글 피니언 유성기어셋트(103)에서 유성 캐리어(ca2)는 제2클러치(c1)를 개재하여 입력축(111)에 가변 연결됨과 동시에 제1싱글 피니언 유성기어셋트(101)의 링기어(r1)에 고정 연결되고, 선기어(s2)는 제3클러치(c3)를 개재하여 입력축(111)에 가변 연결됨과 동시에 제2브레이크(b2)를 개재하여 변속기 하우징(h)에 가변 연결되며, 링기어(r2)는 제1싱글 피니언 유성기어셋트(101)의 유성 캐리어(ca1)에 고정 연결된다.

상기와 같이 구성되는 주변속부(105)는 이의 제1트랜스퍼 드라이브 기어(td1)로 변속된 회전 동력을 이에 치합된 부변속부(109)의 제1트랜스퍼 드리븐 기어(td1)로 출력 한다.

그리고 부변속부(109)의 제3싱글 피니언 유성기어셋트(107)에서 링기어(r3)는 제1트랜스퍼 드리븐 기어(tdn1)에 고정 연결되고, 유성 캐리어(ca3)는 제4클러치(c4)를 개재하여 선기어(s3)에 가변 연결됨과 동시에 제2트랜스퍼 드라이브 기어(td2)에 고정 연결되며, 선기어(s3)는 제3브레이크(b3)를 개재하여 변속기 하우징(h)에 가변 연결되어 있다.

따라서 상기와 같은 5속 자동변속기용 파워 트레인은 전진 1속에서 제1클러치(c1)와 제1,3브레이크(b1,b3)와, 전진 2속에서 제1클러치(c1)와 제2,3브레이크(b2,b3)와, 전진 3속에서 제1,2클러치(c1,c2)와 제3브레이크(b3)와, 전진 4속에서 제1,2,4클러치(c1,c2,c4)와, 전진 5속에서 제2,4클러치(c2,c4)와 제2브레이크(b2)와, 후진 1속에서 제3클러치(c3)와 제1,3브레이크(c1,c3)가 각각 작동되어 전진 5속과 후진 1속의 변속비를 실현한다.

그러나 상기와 같이 5속 자동변속기용 파워 트레인은 오버 드라이브 영역인 전진 4,5속에서 최종 출력요소보다 고속으로 회전하는 요소가 존재하기 때문에 동력손실이 크고, 다수 개의 마찰요소를 사용하기 때문에 마찰요소에 의한 동력손실이 큼은 물론이고 파워 트레인의 사이즈 및 중량이 커지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 오버 드라이브시 최종 출력 요소보다 고속으로 회전하는 요소를 제거하여 동력손실을 최소화하고, 마찰요소의 개수를 감소시켜 마찰요소에 의한 동력손실은 물론 파워 트레인의 사이즈 및 중량을 저하시키는 5속 자동변속기용 파워 트레인을 제공하는 데 있다.

제1도는 본 발명에 관련하는 5속 자동변속기용 파워 트레인의 구성도.

제2도는 본 발명에 관련하는 5속 자동변속기용 파워 트레인의 개념도.

제3도는 본 발명에 관련하는 5속 자동변속기용 파워 트레인의 D레인지 1,2,3속에서 의 속도선도.

제4도는 본 발명에 관련하는 5속 자동변속기용 파워 트레인의 D레인지 4,5속에서의 속도선도.

제5도는 본 발명에 관련하는 5속 자동변속기용 파워 트레인의 R레인지 1속에서의 속도선도.

제6도는 본 발명에 관련하는 5속 자동변속기용 파워 트레인을 제어하기 위한 각 변속단별 마찰요소 작동표.

제7도는 종래기술에 관련하는 5속 자동변속기용 파워 트레인의 구성도.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 5속 자동변속기용 파워 트레인은, 2개의 단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 4개의 작동요소를 형성하고, 이의 제1작동요소가 항상 입력요소로 작용하도록 입력측에 연결되며, 더블 피니언 유성기어세트인 제1단순 유성기어셋트와, 싱글 피니언 유성기어셋트인 제2단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 상기 제1단순 유성기어셋트의 선기어와 유성 캐리어가 상기 제2단순 유성기어셋트의 링기어와 유성 캐리어에 각각 고정 연결되고, 상기 제2단순 유성기어셋트의 선기어가 입력측에 고정 연결되며, 제1작동요소가 상기 제2단순 유성기어셋트의 선기어, 제2작동요소가 상기 제1,2단순 유성기어셋트의 유성 캐리어, 제3작동요소가 상기 제1단순 유성기어셋트의 링기어, 제4작동요소가 상기 제1,2단순 유성기어셋트의 선기어와 링기어로 각각 설정은 제1유성기어셋트와; 다른 2개의 단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 4개의 작동요소를 형성하고, 이의 제1작동요소가 항시 출력요소로 작용하고, 이의 제2작동요소가 상기 제1유성기어셋트의 제1,2작동요소에 선택적인 가변 연결이 가능하며, 이의 제3작동요소가 상기 제1유성기어셋트의 제4작동요소에 고정 연결되는 것으로, 더블 피니언 유성기어세트인 제3단순 유성기어셋트와, 싱글 피니언 유성기어셋트인 제4단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 상기 제3단순 유성기어셋트의 선기어와 링기어가 상기 제4단순 유성기어셋트의 링기어와 선기어에 각각 고정연결되고, 상기 제4단순 유성기어셋트의 링기어가 트랜스퍼 드라이브 기어에 고정연결되며, 제1작동요소가 상기 제3,4단순 유성기어셋트의 선기어와 링기어, 제2작동요소가 제4단순 유성기어셋트의 유성 캐리어, 제3작동요소가 상기 제3,4단순 유성기어셋트의 링기어와 선기어, 제4작동요소가 상기 제3단순 유성기어셋트의 유성캐리어로 각각 설정되는 제2유성기어셋트와; 상기 제1유성기어셋트의 제1,2작동요소에서 상기 제2유성기어셋트의 제2작동요소로 전달되는 동력을 단속할 수 있도록 이들 사이에 각각 가변 연결되는 것으로, 상기 제1유성기어셋트의 제2작동요소인 상기 제1,2단순 유성기어셋트의 유성캐리어를 상기 제2유성기어셋트의 제2작동요소인 상기 제4단순 유성기어셋트의 유성 캐리어에 가변 연결하는 제1클러치와, 상기 제1유성기어셋트의 제1작동요소인 상기 제2단순 유성기어셋트의 선기어를 상기 제2유성기어셋트의 제2작동요소인 상기 제4단순 유성기어셋트의 유성 캐리어에 가변 연결하는 제2클러치를 구비하여 된 클러 치 수단과; 상기 제1유성기어셋트의 제3작동요소와 상기 제2유성기어셋트의 제4작동요소가 선택적으로 반력요소로 작용할 수 있도록 이들과 변속기 하우징 사이에 각각 가변 연결되는 것으로, 상기 제1유성기어셋트의 제3작동요소인 상기 제1단순 유성기어셋트의 링기어를 변속기 하우징에 가변 고정시키는 제1브레이크와, 상기 제2유성기어셋트의 제4작동요소인 상기 제3단순 유성기어셋트의 유성 캐리어를 변속기 하우징에 가변 고정시키는 제2브레이크를 구비하여 된 브레이크 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 관련하는 5속 자동변속기용 파워 트레인의 구정도로서, 엔진(E)의 회전 동력이 토오크 컨버터(T)에서 토오크 변환되어 입력축(5)을 통하여 제1,2유성기어셋트(1,3)로 전달되어 트랜스퍼 드라이브 기어(TD)로 전진 5속과 후진 1속의 변속단을 출력할 수 있도록 이루어져 있다.

상기 제1유성기어셋트(1)는 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2)의 조합으로 이루어지며, 이 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2)는 각각 더블 피니언 유성기어셋트와 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어져 있다.

이러한 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2)는 제1단순 유성기어셋트(PG1)의 선기어(S1)와 이의 피니언 기어(P1)가 설치되는 유성 캐리어(Ca1)를 제2단순 유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)와 이의 피니언 기어(P2)가 설치되는 유성 캐리어(Ca2)에 각각 고정 연결하여 4개의 작동요소를 보유하게 된다.

즉, 이 4개의 작동요소는 상기와 같이 고정 연결된 2개의 작동요소, 입력요소로 작용할 수 있도록 입력축(s)에 고정 연결되는 제2단순 유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2), 반력요소로 작용할 수 있도록 변속기 하우징(h)에 가변 연결되는 제1 단순 유성기어셋트(PGI)의 링기어(Rl)를 의미한다.

그리고 제2유성기어셋트(3)는 제3,4단순 유성기어셋트(PG3,PG4)의 조합으로 이루어지며, 이 제3,4단순 유성기어셋트(PG3,PG4)는 제1유성기어셋트(1)의 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2)와 같이 각각 더블 피니언 유성기어셋트와 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어져 있다.

이러한 제3,4단순 유성기어셋트(PG3,PG4)는 제3단순 유성기어셋트(PG3)의 선기어(S3)와 링기어(R3)를 제4단순 유정기어셋트(PG4)의 링기어(R4)와 전기어(54)에 각각 고정 연결하여 4개의 작동요소를 보유하게 된다.

즉, 이 4개의 작동요소는 상기와 같이 고정 연결된 2개의 작동요소, 반력요소로 작용할 수 있도록 변속기 하우징(h)에 가변 연결되면서 제3단순 유성기어셋트(PG3)의 피니언 기어(P3)가 설치되는 유성 캐리어(Ca3), 입력요소로 작용할 수 있도록 입력축(5)에 가변 연결되면서 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 피니언 기어(P4)가 설치되는 유성 캐리어(Ca4)를 의미한다.

이와 같이 이루어지는 제1,2유성기어셋트(1,3)는 상호 조합으로 구성된다. 특히 고정 연결된 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2)의 선기어(S1)와 링기어(R2)는 제3단순 유성기어셋트(PG3)의 링기어(R3) 및 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 선기어(S4)에 고정 연결되고, 고정 연결된 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2)의 유성 캐리어(Ca1,Ca2) 및 입력축(s)에 고정 연결된 제2단순 유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2)는 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 유성 캐리어(Ca4)에 각각 가변 연결되며, 고정 연결된 제3,4단순 유성기어셋트(PG3,PG4)의 선기어(S3)와 링기어(R4)는 변속된 회전 동력을 종강속장치로 전달하는 트랜스퍼 드라이브 기어(TD)에 고정 연결되어 있다.

제1도에서는 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(TD)가 종감속장치를 통하여 차동장치로 동력을 전달하는 구조를 생략하고 있는데, 그러한 구조는 공지의 것이 사용될 수 있고, 또 어떠한 것이 사용되어도 본 발명이 의도하는 목적을 실현할 수 있으므로 그에 대한 설명은 생략한다.

또한, 상기에서 제1,2유성기어셋트(1,3)의 작동요소 중 특정 작동요소를 상호 가변 연결시키는 클러치 수단은 제1,2클러치(C1,C2)로 구성된다. 제1클러치(C1)는 제2단순 유성기어셋트(PG2)의 유성 캐리어(Ca2)와 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 유성 캐리어(Ca4)사이에 설치되어 D레인지 1,2,3속에서 작동되어 이들을 상호 연결시키고, 제2클러치(C2)는 제2단순 유성기어셋트(PG2)의 선기어(52)와 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 유성 캐리어(Ca4)사이에 설치되어 D레인지 3,4,5속에서 작동되어 이들을 상호 연결시킬 수 있도록 구성되어 있다.

그리고 상기에서 제1,2 유성기어셋트(1,3)의 작동요소 중 특정 작동요소를 변속기 하우징(h)에 선택적으로 고정시켜 반력요소로 작용할 수 있게 하는 브레이크 수단은 제1,2브레이크(B1,B2)로 구성된다. 제1브레이크(B1)는 제1단순 유성기어셋트(PG1)의 링기어(R1)와 변속기 하우징(h)사이에 설치되어 D레인지 1,5속과 R레인지 1속에서 작동되어 상기 링기어(R1)를 고정시키고, 제2브레이크(B2)는 제3단순 유성기어셋트(PG3)의 유성 캐리어(Ca3)와 변속기 하우징(h)사이에 설치되어 D레인지 2,4속과 R레인지 1속에서 작동되어 상기 유성 캐리어(Ca3)를 고정시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 파워 트레인의 변속비를 설명할 수 있도록 제1,2유성 기어셋트(1,3)는 제2도에 도시된 제1,2레버(L1,L2)로 도시 가능하다.

즉, 제1유성기어셋트(1)는 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2)로 구성되어 제1레버(L1)의 제1,2,3,4작동요소(A,D,E,F)로 도시되며, 제2유성기어셋트(3)는 제3,4단순 유성기어셋트(PG3,PG4)로 구성되어 제2레버(L2)의 제1,2,3,4작동요소(G, H, I, J)로 도시된다.

상기에서 제1,2유성기어셋트(1,3)에 의하여 설정되는 각각의 제1,2,3,4작동요소(A,D,E,F;G,H,I,J)는 이 작동요소를 구성하는 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2)와 제3,4단순 유성기어셋트(PG3,PG4)의 조합에 의하여 설정되며, 이는 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

먼저 제1유성기어셋트(1)를 나타내는 제1fp버(L1)에서 제1작동요소(A)는 제2단순 유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2), 제2작동요소(D)는 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2)의 유성 캐리어(Ca1,Ca2), 제3작동요소(E)는 제1단순 유성기어셋트(PG1)의 링기어(R1), 제4작동요소(F)는 제1,2단순 유성기어셋트(PG1,PG2) 각각의 선기어(S1)와 링기어(R2)로 각각 설정된다.

그리고 제2유성기어셋트(3)를 나타내는 제2레버(L2)에서 제1작동요소(G)는 제3,4단순 유성기어셋트(PG3,PG4) 각각의 선기어(S3)와 링기어(R4), 제2작동요소(H)는 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 유성 캐리어(Ca4), 제3작동요소(I)는 제3,4단순 유성기어셋트(PG3,PG4) 각각의 링기어(R3)와 선기어(S4), 제4작동요소(J)는 제3단순 유성기어셋트(PG3)의 유성 캐리어(Ca3)로 각각 설정된다.

또 제1레버(L1)에서 제1작동요소(A)는 항상 입력요소로 작용할 수 있도록 입력축(5)에 고정 연결되고, 제3작동요소(E)는 반력요소로 작용할 수 있도록 제1브레이크(B1)에 의하여 변속기 하우징(h)에 가변 고정된다.

제2레버(L2)에서 제1작동요소(G)는 항상 출력요소로 작용할 수 있도록 트랜스퍼 드라이브 기어(TD)에 고정 연결되고, 제4작동요소(J)는 반력요소로 작용할 수 있도록 제2브레이크(B2)에 의하여 변속기 하우징(h)에 가변 고정된다.

그리고 제1,2유성기어셋트(1,3)를 나타내는 제1,2레버(L1,L2)는 고정 및 가변적으로 연결되며, 특히 제1레버(L1)의 제1,2작동요소(A,D)는 제2레버(L2)의 제2작동요소(H)에 제2,1클러치(C2,C1)를 개재하여 각각 가변 연결되고, 제1레버(L1)의 제4작동요소(F)는 제2레버(L2)의 제3작동요소(I)에 고정 연결된다.

한편 상술한 바와 같이 구성되는 5속 자동변속기용 파워 트레인이 장착된 차량의 변속레버로 D레인지를 선택하고 스로틀 개도를 증가시키면, 트랜스밋션 제어유닛(TCU)은 차속 및 스로틀 개도와 같은 차량의 운행상황에 적절하도록 제1,2클러치(C1,C2)와 제1,2브레이크(B1,B2)를 제6도에 도시된 바와 같이 각각 선택적으로 작동 및 해방시켜 자동변속을 실현케 한다.

이하에서 제1,2클러치(C1,C2)와 제1,2브레이크(B1,B2)가 작동된다는 것은 유압회로에서 유압을 공급하는 것을 의미하고, 해방된다는 것은 유압회로에서 공급되었던 유압을 배출시키는 것을 의미한다.

그리고 D레인지 1,2,3속에서는 상기 제1클러치(C1)가 작동되므로 제1,2레버(L1,L2)는 제3도에 도시된 바와 같이 제1,2,3,4,5,6노드(N1,N2,N3,N4,N5,N6)를 갖는 제3레버(L3)를 형성한다.

즉, 제3레버(L3)에서 제1노드(N1)는 제1유성기어셋트(1)의 제1작동요소(N2), 제2노드(N2)는 제2유성기어셋트(3)의 제1작동요소(G), 제3노드(N3)는 제1,2유성기어셋트(1,3)의 제2작동요소(D,H), 제4노드(N4)는 제1유성기어셋트(1)의 제3작동요소(E), 제5노드(N5)는 제1유성기어셋트(1)의 제4작동요소(F)와 제2유성기어셋트(3)의 제3작동요소(I), 제6노드(N6)는 제2유성기어셋트(3)의 제4작동요소(J)로 각각 대응되며, 이의 상태에서 D레인지 1,2,3속의 변속비를 가시화할 수 있다.

[D레인지 1속]

트랜스밋션 제어유닛(TCU)이 제1클러치(C1)와 제1브레이크(B1)를 작동시킨다. 그러므로 제1노드(N1)인 제2단순 유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2)가 입력요소로 되고, 제4노드(N4)인 제1단순 유성기어셋트(PG1)의 링기어(R1)가 반력요소로 된다. 따라서 제2노드(N2)인 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 링기어(R4)에 고정 연결된 트랜스퍼 드라이브 기어(TD)를 통하여 1속의 변속비가 출력된다.

즉, 상기 링기어(R4)를 통하여 출력되는 회전수를 “1”이라고 가정할 때, 출력요소인 제2노드(N2)와 반력요소인 제4노드(N4)를 연결하는 전분이 1속 선도(11)가 된다. 이 때 제1노드(N1)로 입력되는 회전수(D1)는 1속 입력으로서, 이는 출력회전수보다 상당히 크기 때문에 감속이 이루어짐을 알 수 있다.

그리고 1속 상태에서는 제3노드(N3)는 출력 방향으로 공회전하고, 제5,6노(N5,N6)는 출력의 역방향으로 회전하게 된다.

[D레인지 2속]

상기와 같은 D레인지 1속 상태에서 스로틀 개도를 증대시키면 트랜스밋션 제어유닛(TCU)은 제1브레이크(B1)를 해방시키고 제2브레이크(B2)를 작동시킨다. 그러므로 반력요소가 제4노드(N4)에서 제6노드(N6)인 제3단순 유성기어셋트(PG3)의 유성 캐리어(Ca3)로 전환된다. 따라서 제2노드(N2)인 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 링기어(R4)에 고정 연결된 트랜스퍼 드라이브 기어(TD)를 통하여 2속의 변속비가 출력된다.

즉, 상기 링기어(R4)를 통하여 출력되는 회전수를 “1”이라고 가정할 때, 출력요소인 제2노드(N2)와 반력요소인 제6노드(N6)를 연결하는 선분이 2속 선도(12)가 된다. 이 때 제1노드(N1)로 입력되는 회전수(D2)는 2속 입력으로서, 이를 1속 선도(11)와 비교해 보면, 제1노드(N1)로 입력되는 회전수가 1속보다 작기 때문에 입력이 같을 경우에는 출력 회전수가 1속보다 고속이 됨을 알 수 있다.

그리고 2속 상태에서는 제3,4,5노드(N3,N4,N5)가 출력 방향과 동일한 방향으로 회전하지만 출력 회 전수보다 작은 회전수로 구동된다.

[D레인지 3속]

상기와 같은 D레인지 2속 상태에서 스로틀 개도를 증대시키면 트랜스밋션 제어유닛(TCU)은 제2브레이크(B2)를 해방시키고 제2클러치(C2)를 작동시킨다. 그러므로 제1노드(N1)로 입력이 이루어지는 상태에서 제1,2유성기어셋트(1,3)가 록킹되므로 제2노드(N2)인 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 링기어(R4)에 고정 연결된 트랜스퍼 드라이브 기어(TD)를 통하여 3속의 변속비가 출력된다.

즉, 상기 링기어(R4)를 통하여 출력되는 회전수를 "1"이라고 가정할 때, 출력요소인 제2노드(N2)와 입력요소인 제1노드(N1)를 연결하는 선분이 3속 선도(13)가 된다. 이 때 제1노드(N1)로 입력되는 회전수(D3)는 3속 입력으로서, 이를 2속 선도(12)와 비교해 보면, 제1노드(N1)로 입력되는 회전수가 2속보다 작기 때문에 입력이 쏟을 경우에는 출력 회전수가 2속보다 고속이 됨을 알 수 있고, 입력 회전수와 출력 회전수가 같으므로 3속에서는 증속 및 감속이 이루어치지 않음을 알 수 있다.

그리고 3속 상태에서는 제1,2노드(N1,2)는 물론이고 제3,4,5,6노드(N3,N4,N5,N6)가 출력 방향과 동일한 방향으로 같은 회전수로 구동된다.

한편 D레인지 4,5속에서는 상기 제2클러치(C2)가 작동되므로 제1,2레버(L1,L2)는 제4도에 도시된 바와 같이 제1,2,3,4,5,6노드(N1,N2,N3,N4,N5,N6)를 갖는 제4레버(L4)를 형성한다.

즉, 제4레버(L4)에서 제1노드(N1)는 제2유성기어셋트(3)의 제1작동요소(G), 제2노드(N2)는 WP1유성기어셋트(1)의 제1작동요소(A)와 제2유성기어셋트(3)의 제12동요소(H), 제3노드(N3)는 제1유성기어싯트(1)의 제2작동요소(D), 제4노드(N4)는 제1유성기어셋트(1)의 제3작동요소(E), 제5노드(N5)는 제1유성기어셋트(1)의 제4작동요소(F)와 제2유성기어셋트(3)의 제3작동요소(I), 제6노드(N6)는 제2유성기어셋트(3)의 제4작동요소(J)로 각각 대응되며, 이의 상태에서 D레인지 4,5속의 변속비를 가시화할 수 있다.

[D레인지 4속]

상기와 같은 D레인지 3속 상태에서 스로틀 개도를 증대시키면 트랜스밋션 제어유닛(TCU)은 제1클러치(C1)를 해방시키고 제2브레이크(B2)를 작동시킨다 그러므로 입력요소가 제2노드(N2)인 제2단순 유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2)로 되어 입력이 이루어지는 상태에서 반력요소가 제6노드(N6)인 제3단순 유성기어셋트(PG3)의 유성 캐리어(Ca3)로 된다.

따라서 제1노드(N1)인 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 링기어(R4)에 고정 연결된 트랜스퍼 드라이브 기어(TD)를 통하여 4속의 변속비가 출력된다.

즉, 상기 링기어(R4)를 통하여 출력되는 회전수를 “1”이라고 가정할 때, 출력요소인 제1노드(N1)와 반력요소인 제6노드(N6)를 연결하는 선분이 4속 선도(14)가 된다. 이 때 제2노드(N2)로 입력되는 회전수(D4)는 4속 입력으로서, 이를 출력 회전수 1과 비교해 보면, 제2노드(N2)로 입력되는 회전수가 출력 회전수인 1보다 작기 때문에 증속이 이루어지는 오버 드라이브이고, 입력이 같을 경우에는 출력 회전수가 1인 3속보다 고속이 됨을 알 수 있다.

그리고 4속 상태에서는 제3,4,5노드(N3,N4,N5)가 출력 방향과 동일한 방향으로 회전하지만 출력 회전수보다 작은 회전수로 구동되므로 출력 회전수보다 높은 회전수로 공회전하는 작동요소에 의한 동력손실이 방지된다.

[D래인지 5속]

상기와 같은 D레인지 4속 상태에서 스로틀 개도를 증대시키면 트랜스밋션 제어유닛(TCU)은 제2브레이크(B2)를 해방시키고 제1브레이크(B1)를 작동시킨다. 그러므로 입력요소가 제2노드(N2)인 제2단순 유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2)로 되어 입력이 이루어지는 상태에서 반력요소가 제6노드(N6)에서 제4노드(N4)인 제1단순 유성기어셋트(PG1)의 링기어(R1)로 전환된다.

따라서 제1노드(N1)인 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 링기어(R4)에 고정 연결된 트랜스퍼 드라이브 기어(TB)를 통하여 5속의 변속비가 출력된다.

즉, 상기 링기어(R4)를 통하여 출력되는 회전수를 “1”이라고 가정할 때, 출력요소인 제1노드(N1)와 반력요소인 제4노드(N4)를 연결하는 선분이 5속 선도(15)가 된다. 이 때 제2노드(N2)로 입력되는 회전수(D5)는 5속 입력으로서, 이를 4속 선도(14)와 비교해 보면, 제2노드(N2)로 입력되는 회전수가 4속보다 작기 때문에 오버 드라이브임은 물론이고 입력이 같을 경우에는 출력 회전수가 4속보다 고속이 됨을 알 수 있다.

그리고 5속 상태에서는 제3노드(N3)가 출력 방향과 동일한 방향으로 회전하지만 출력 회전수보다 작은 회전수로 구동되므로 출력 회전수보다 높은 회전수로 공회전하는 작동요소에 의한 동력손실이 방지된다. 이 때 제5,6노드(N5,N6)는 출력 회전의 역방향으로 구동된다.

[R래인지 1속]

한편 변속레버로 R레인지를 선택하고 스로틀 개도를 증가시키면, 트랜스밋션제어유닛(TCU)은 제1,2클러치(C1,C2)를 해방시키고, 제1,2브레이크(B1,B2)를 작동시킨다.

따라서 R레인지 1속에서 제1,2레버(L1,L2)는 도5에 도시된 바와 같이 제1,2,3,4,5,6노드(N1,N2,N3,N4,N5,N6)를 갖는 제5레버 (L5)를 형정 한다.

즉, 제5레버(L5)에서 제1노드(N1)는 제2유성기어셋트(3)의 제1작동요소(G), 제2노드(N2)는 제2유성기어셋트(3)의 제2작동요소(H), 제3노드(N3)는 제1유성기어셋트(1)의 제4작동요소(F)와 제2유성기어셋트(3)의 제3작동요소(E), 제4노드(N4)는 제1유성기어셋트(1)의 제3작동요소(I)와 제2유성기어셋트(3)의 제4작동요소(F), 제5노드(N5)는 제1유정기어셋트(1)의 제2작동요소(B), 제6노드(N6)는 제1유정기어셋트(1)의 제1작동요소(A)로 각각 대응되며, 이의 상태에서 R레인지 1속의 변속비를 가시화할 수 있다.

R레인지에서 제1,2클러치(C1,C2)가 해방되고 제1,2브레이크(B1,B2)가 작동되므로 입력요소가 제6노드(N6)인 제1유성기어셋트(1)의 제1작동요소(A)로 되어 입력이 이루어지는 상태에서 제4노드(N4)인 제1유성기어셋트(1)의 제3작동요소(E)와 제2유성기어셋트(3)의 제4작동요소(J)가 반력요소로 작용하여 제1노드(N1)인 제4단순 유성기어셋트(PG4)의 링기어(R4)에 고정 연결된 트랜스퍼 드라이브 기어(TD)를 통하여 R레인지 1속의 변속비가 출력된다.

즉, 상기 링기어(R4)를 통하여 출력되는 회전수를 “1”이라고 가정할 때, 출력요소인 제1노드(N1)와 반력요소인 제4노드(N4)를 연결하는 선분이 후진 1속 선도(16)가 된다. 이 때 제6노드(N6)로 입력되는 회전수(REV)는 후진 1속 입력으로서, 제6노드(N6)로 입력되는 회전수는 출력 방향에 대하여 역방향임을 알 수 있다.

상기에서 제6노드(N6)로 입력되는 회전수(REV)는 실질적으로 역회전하는 것이 아니라 출력 회전수를 “1”이라고 가정하였기 때문에 출력의 역방향을 가시화시킬 뿐이다.

그리고 R레인지 1속 상태에서는 제2,3노드(N2,N3)가 출력 방향과 동일한 방향으로 회전하지만 출력 회전수보다 작은 회전수로 구동된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 5속 자동변속기용 파워 트레인은, 4개의 단순 유성기어셋트와 4개의 마찰요소의 조합으로 구성되어 전진 5속과 후진 1속의 변속비를 실현하므로 오버 드라이브시 최종 출력요소보다 고속으로 회전하는 요소를 제거하여 동력손실을 최소화시키고, 마찰요소에 의한 동력손실은 물론 파워 트레인의 사이즈 및 중량을 저하시킬 수 있다.

Claims

2개의 단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 4개의 작동요소를 형성하고, 이의 제1작동요소가 항상 입력요소로 작용하도록 입력측에 연결되며, 더블 피니언 유성기어세트인 제1단순 유성기어셋트와, 싱글 피니언 유성기어셋트인 제2단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 상기 제1단순 유성기어셋트의 선기어와 유성캐리어가 상기 제2단순 유성기어셋트의 링기어와 유성 캐리어에 각각 고정 연결되고, 상기 제2단순 유성기어셋트의 선기어가 입력측에 고정 연결되며, 제1작동요소가 상기 제2단순 유성기어셋트의 선기어, 제2작동요소가 상기 제1,2단순 유성기어셋트의 유성 캐리어, 제3작동요소가 상기 제1단순 유성기어셋트의 링기어, 제4작동요소가 상기 제1,2단순 유성기어셋트의 선기어와 링기어로 각각 설정은 제1유성 기어셋트와; 다른 2개의 단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 4개의 작동요소를 형성하고, 이의 제1작동요소가 항시 출력요소로 작용하고, 이의 제2작동요소가 상기 제1유성기어셋트의 제1,2작동요소에 선택적인 가변 연결이 가능하며, 이의 제3작동요소가 상기 제1유성기어셋트의 제4작동요소에 고정 연결되는 것으로, 더블 피니언 유성기어세트인 제3단순 유성기어셋트와, 싱글 피니언 유성기어 셋트인 제4단순 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 상기 제3단순 유성기어셋트와 선기어에 각각 고정의 선기어와 링기어가 상기 제4단순 유성기어셋트의 링기어드라이브 기어에 고정연결되고, 상기 제4단순 유성기어셋트의 링기어가 트랜스퍼 연결되며, 제1작동요소가 상기 제3,4단순 유성기어셋트의 선기어와 링기어, 제2작동요소가 제4단순 유성기어셋트의 유성 캐리어, 제3작동요소가 상기 제3,4단순 유성기어셋트의 링기어와 선기어, 제4작동요소가 상기 제3단순 유성기어셋트의 유성캐리어로 각각 설정되는 제2유성기어셋트와; 상기 제1유성기어셋트의 제1,2작동요소에서 상기 제2유성기어셋트의 제2작동요소로 전달되는 동력을 단속할 수 있도록 이들 사이에 각각 가변 연결되는 것으로, 상기 제1유성기어셋트의 제2작동요소인 상기 제1,2단순 유성기어셋트의 유성캐리어를 상기 제2유성기어셋트의 제2작동요소인 상기 제4단순 유성기어셋트의 유성 캐리어에 가변 연결하는 제1클러치와, 상기 제1유성기어셋트의 제1작동요소인 상기 제2단순 유성기어셋트의 전기어를 상기 제2유성기어셋트의 제2작동요소인 상기 제4단순 유성기어셋트의 유성 캐리어에 가변 연결하는 제2클러치를 구비하여 된 클러 치 수단과; 상기 제1유성기어셋트의 제3작동요소와 상기 제2유성기어셋트의 제4작동요소가 선택적으로 반력요소로 작용할 수 있도록 이들과 변속기 하우징 사이에 각각 가변 연결되는 것으로, 상기 제1유성기어셋트의 제3작동요소인 상기 제1단순 유성기어셋트의 링기어를 변속기 하우징에 가변 고정시키는 제1브레이크와, 상기 제2유성기어셋트의 제4작동요소인 상기 제3단순 유성기어셋트의 유성 캐리어를 변속기 하우징에 가변 고정시키는 제2브레이크를 구비하여 된 브레이크 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 5속 자동변속기용 파워 트레인.