KR100302752B1 - 차량용자동변속기의파워트레인 - Google Patents

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Abstract

후진 변속단에서 입력보다 빠른 회전속도로 작동하는 요소에 의해 나타내는 동력 손실을 줄이기 위하여, 토오크 컨버터를 통하여 엔진의 동력을 전달받는 입 력축과, 상기한 입력축과 직결되어 동력을 전달받는 요소를 보유하는 첫번째 더블피니온 유성기어셋트와, 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어와 선기어 축을 공유하는 선기어를 보유하고 있으며 유성 캐리어가 출력수단으로 트랜스퍼 드라이브 기어와 연결되는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어와 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어를 선택적으로 연결하는 클러치 수단과, 상기한 입력축과 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어를 선택적으로 연결하는 또 다른 클러치 수단과, 상기한 유성기어셋트들의 어느 한 요소를 반력으로 선택하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동변속기의 파워 트레인
제1도는 본 발명에 의한 변속장치의 제1실시예에 따른 파워 트레인.
제2도는 본 발명에 의한 변속장치의 변속단별 마찰요소의 작동표.
제3도는 본 발명에 의한 변속장치의 제2실시예에 따른 파워 트레인.
제4도는 본 발명에 의한 변속장치의 제3실시예에 따른 파워 트레인이다.
본 발명은 차량용 자동변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 더블 피니온 유성기어셋트가 조합된 복합 유성기어장치를 사용하는 변속기에서 후진 변속단에서 유성기어장치의 모든 요소가 출력 속도 이하에서 회전될 수 있도록 하여 동력 손실을 최소화할 수 있는 자동변속기의 파워트레인에 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 선택하고, 어느 요소를 반력요소로 선택하여 출력단 회전수를 조절하게 된다.
실질적으로 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있는 파워트레인을 설계하기 위해서는 1개의 복합 유성기어장치와, 최소한 5개의 마찰요소를 사용하여야 한다.
이러한 마찰요소들 중에서 클러치 요소의 회전 반경은 입력축과 연결되기 위하여 출력요소의 회전 반경보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전 반경보다도 작아야 하는 구조적 제약 조건을 갖는다.
복합 유성기어 자치를 사용하는 변속장치는 어느 하나의 유성기어셋트의 요소들이 다른 하나의 유성기어셋트의 요소들과 결합되는 구조를 갖는다.
그러나 이러한 구조의 복합 유성기어장치를 사용하는 파워 트레인에 있어서, 후진시에는 입력보다 빠른 속도로 회전하는 요소가 있으므로 동력손실이 있으며, 복합 유성기어장치에서 어느 하나의 유성기어셋트에서는 비작동 요소에서 슬립이 발생하게 되므로 그에 따른 동력 손실이 발생하여 연비 측면에서 나쁜 영향을 주고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속기를 컴팩트하게 제공할 수 있으며, 특히 후진 변속단에서 동력 손실을 최소화할 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 토오크 컨버터를 통하여 엔진의 동력을 전달받는 입력축과, 상기한 입력축과 직결되어 동력을 전달받는 요소를 보유하는 첫번째 더블 피니온 유성 기 어셋트와, 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어와 선기어 축을 공유하는 선기어를 보유하고 있으며 유성 캐리어가 출력수단으로 트랜스퍼 드라이브 기어와 연결되는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어와 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어를 선택적으로 연결하는 클러치 수단과, 상기한 입력측과 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어를 선택적으로 연결하는 또 다른 클러치 수단과, 상기한 유성기어셋트들의 어느 한 요소를 반력으로 선택하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.
상기한 입력측과 선기어 축 사이에 후진 레인지에서 동력을 전달하는 클러치 수단이 설치되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.
상기한 클러치 수단은 입력축과 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어 사이에 설치되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.
또한 상기한 클러치 수단은 선기어 축과 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어 사이에 설치되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 엔진(E)으로부터 토오크 컨버터(T)를 통하여 변속부의 입력축(2)으로 회전 동력을 전달할 수 있는 구조를 갖는다.
상기한 입력축(2)으로 전달된 회전 동력을 변속부에서 전진 4개의 변속단과 후진 변속단을 제공하기 위하여, 본 실시 예에서는 이 입력축과 직결되는 요소를 보유하는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)와, 이 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트와 클러치 수단을 통하여 연결되는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트暇)를 상호간 연결하여 복합 유성기어장치를 구성하고 있다.
상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(8)는 입력축(2)과 직결되는 구성으로 이루어지고 있으며, 선기어(10)는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)와 선기어 축을 공유하면서 직결되는 구성이다.
상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(14)는 출력수단으로 트랜스퍼 드라이브 기어(16)와 연결되어 있으며, 링기어(18)는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(20)와 클러치 수단으로 제1마찰요소(22)를 통하여 연결되고 있다.
그리고 상기한 링기어(18)는 변속기 하우징(24)과의 사이에서 브레이크 수단인 제2마찰요소(26)에 의해 반력요소로 선택될 수 있는 구성을 갖는다.
그리고 상기한 선기어(10)(12)을 공용으로 연결하는 선기어 축은 브레이크 수단으로 작용하는 제3마찰요소(28)에 의해 이들 요소가 동시에 반력요소로 작용할 수 있도록 구성된다.
상기한 입력축(2)과 유성 캐리어(8)가 연결되는 부재에는 클러치 수단으로 제4마찰요소(30)가 설치되어 링기어(18)로 동력을 전달하거나 제1마찰요소(22)가 작동시 또 다른 링기어(20)로 동력을 전달할 수 있도록 구성 된다.
또한 입력축(2)의 회전 동력을 후진 레인지에서 전달받기 위한 수단으로 제5마찰요소(32)를 상기한 성기어(10)(12)를 연결하고 있는 선기어 축(34)과 입력축 사이에 설치하고 있다.
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, 후진의 변속비를 출력하게 된다.
트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들에 관련하는 레인지별 작동표가 제2도에 나타나 있다.
셀렉터 레버가 전진(D) 레인지로 선택되면 트랜스밋션 제어 유닛은 파워 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 클러치 수단으로 제1마찰요소(22)를 작동시키고 브레이크 수단으로 제2마찰요소(26)를 작동시키게 된다.
이러한 제어에 의해 입력축(2)의 회전 동력은 유성 캐리어(8)로 전달되면서 선기어(10)(12)를 입력과 반대방향으로 회전시키게 되는데, 링기어(18)(20)가 반력요소로 작용하게 되므로 유성 캐리어(14)는 본 실시예의 파워 트레인이 변속할 수 있는 가장 큰 감속비로 회전하게 된다.
이러한 1속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단을 그대로 유지하면서 브레이크 수단을 다른 마찰요소로 바꾸게 된다.
즉 제3마찰요소(28)를 작동시키게 되는데, 이 마찰요소는 선기어 축(34)를 고정시키게 되므로 1속에서 역 회전하던 선기어들(10,12)은 고정이 되면서 링기어(18,20)가 회전을 하게 된다.
따라서 유성 캐리어(14)는 링기어가 회전하는 분만큼의 회전수가 더하여져 1속보다 빠른 속도로 회전하면서 2속의 변속비를 출력하게 된다.
이러한 2속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 새로이 제4마찰요소(30)를 작동시키면서 모든 브레이크 수단의 작용을 해제한다.
따라서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)가 일체로 회전하고 또 이 회전 동력은 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)를 일체로 회전시키게 되므로 결국 입력과 출력이 동일한 3속비를 출력하게 된다.
이러한 3속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 1,2,3속에서 작동하던 제1마찰요소(22)의 작동을 중단시키면서 브레이크 수단으로 제3마찰요소(28)를 작동시키게 된다.
따라서 입력축(2)의 회전 동력은 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(18)로 전달되는데, 이 유성기어셋트의 선기어(12)가 반력요소로 작용하고 있으므로 유성 캐리어(14)는 입력보다 빠른 속도로 회전하면서 4속(최고 변속단)의 변속비를 출력하게 된다.
한편 셀렉터 레버가 후진(R) 레인지로 선택되면 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 제5마찰요소(32)를 작동시키고 브레이크 수단으로 제2마찰요소(26)를 작동시키게 된다.
이러한 제어에 의해 선기어(12)로 입력축의 회전 동력이 전달되는데, 이때 링기어(18)가 반력요소로 작용하고 있으므로 유성 캐리어(14)는 입력과 반대방향으로 회전하면서 감속 작용을 행하게 된다.
이때 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)는 유성 캐리어(8)와 선기어(10)가 입력요소가 되므로 일체로 회전하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의한 파워 트레인은 후진 변속단에서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시키게 되므로 비작동 요소가 슬립되어 발생하는 동력 손실을 줄일 수 있다.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 상기한 제1실시예와 다른 점은 후진 레인지에서 클러치 수단으로 사용되는 제5마찰요소(32)가 입력축(2)과 링기어(20) 사이에 설치되는 것이다.
이 실시예의 파워 트레인도 후진 레인지에서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)가 2개의 입력요소를 갖게 되므로 일체로 회전하게 된다.
따라서 상기한 제1실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제4도는 본 발명의 제3실시예에 의한 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 이 실시 예에서는 후진 레인지에서 클러치 수단으로 사용되는 제5마찰요소(32)를 선기어 축(34)과 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어犯0)와의 사이에 설치하는 점이 상기한 실시예들과 다른 점이다.
이 실시예의 파워 트레인에서도 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(8)와 선기어(10)가 입력요소로 작용하므로 일체로 회전하면서 비작동 요소가 존재하므로서 야기되는 동력 손실을 줄일 수 있다.
그리고 이상 설명 드린 바와 같은 본 발명에 의한 파워 트레인은 부변속부를 사용하지 않고 간단한 구성으로 전진 4속과 후진 변속비를 출력할 수 있으므로 컴팩트한 변속기 설계를 실현할 수 있다.

Claims (3)

  1. 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어로 구성되어 상기 제1캐리어는 입력축과 직결되는 제1더블 피니언 유성기어셋트; 제2선기어, 제2캐리어, 제2링기어로 구성되어, 상기 제2선기어는 상기 제1선기어와 직결되고, 제2캐리어가 상시 출력요소로 작용하는 제2더블 피니언 유성기어 셋트를 보유하는 자동변속기의 파워 트레인으로서, 상기 제2링기어를 가변적으로 고정하는 제1브레이크 및 상기 제2선기어를 가변적으로 고정하는 제2브레이크를 구비하고, 상기 입력측과 상기 제2링기어를 가변 연결하는 제1클러치, 상기 제1링기어와 상기 제2링기어를 가변 연결하는 제2클러치, 및 상기 입력측과 상기 제1선기어를 가변 연결하는 제3클러치를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
  2. 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어로 구성되어 상기 제1캐리어는 입력축과 직결되는 제1더블 피니언 유성기어셋트, 제2선기어, 제2캐리어, 제2링기어로 구성되어, 상기 제2선기어는 상기 제1전기어와 직결되고, 제2캐리어가 상시 출력요소로 작용하는 제2더블 피니언 유성기어셋트를 보유하는 자동변속기의 파워 트레인으로서, 상기 제2링기어를 가변적으로 고정하는 제1브레이크 및 상기 제2선기어를 가변적으로 고정하는 제2브레이크를 구비하고, 상기 입력측과 상기 제2링기어를 가변 연결하는 제1클러치, 상기 제1링기어와 상기 제2링기어를 가변 연결하는 제2클러치, 및 상기 제1캐리어와 상기 제1링기어를 가변 연결하는 제3클러치를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
  3. 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어로 구성되어 상기 제1캐리어는 입력축과 직결되는 제1더블 피니언 유성기어셋트; 제2선기어, 제2캐리어, 제2링기어로 구성되어, 상기 제2선기어는 상기 제1선기어와 직결되고, 제2캐리어가 상시 출력요소로 작용하는 제2더블 피니언 유성기어셋트를 보유하는 자동변속기의 파워 트레인으로서, 상기 제2링기어를 가변적으로 고정하는 제1브레이크 및 상기 제2선기어를 가변적으로 고정하는 제2브레이크를 구비하고, 상기 입력측과 상기 제2링기어를 가변 연결하는 제1클러치, 상기 제1링기어와 상기 제2링기어를 가변 연결하는 제2클러치, 및 상기 제1캐리어와 상기 제1선기어를 가변 연결하는 제3클러치를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
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KR101145639B1 (ko) 2010-09-01 2012-05-23 현대자동차주식회사 차량용 자동 변속기의 기어 트레인

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