KR100302753B1 - Power train of car automatic transmission - Google Patents
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Abstract
차량용 자동변속기에 있어서 후진 레인지에서 비작동 요소의 슬립으로 야기되는 동력 슨실을 최소화하기 위한 수단으로, 토오크 컨버터를 통하여 엔진의 회전 동력을 전달받는 입력축과, 상기한 입력축과 직결되는 요소를 선기어로 하며, 클러치 수단을 통하여 입력축의 동력을 전달받을 수 있는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어와 직결되는 선기어를 보유하고 있으며, 출력수단으로 유성 캐리어를 보유하는 두번째 더블 피니온 유성기어 셋트와, 상기한 상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어를 반력요소로 선택하는 브레이크 수단과, 상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어를 반력요소로 선택하는 또 다른 브레이크 수단을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.As a means for minimizing power slack caused by slip of non-operating elements in the reverse range in a vehicle automatic transmission, an input shaft that receives rotational power of the engine through a torque converter and an element directly connected to the input shaft are sun gears. And a first double pinion planetary gear set capable of receiving power from an input shaft through a clutch means, and a sun gear directly connected to the sun gear of the first double pinion planetary gear set described above, and having a planetary carrier as an output means. A second double pinion planetary gear set, brake means for selecting the ring gear of the double pinion planetary gear set described above as a reaction element, and another sun element for selecting the sun gear of the double pinion planetary gear set as the reaction element. It provides a power train of an automatic transmission for a vehicle including brake means.
Description
제1도는 본 발명에 의한 제1실시예에 따른 파워 트레인.1 is a power train according to a first embodiment of the present invention.
제2도는 본 발명에 의한 파워 트레인의 변속단별 마찰요소표.2 is a friction element table for each shift stage of a power train according to the present invention.
제3도는 본 발명에 의한 제2실시예에 따른 파워 트레인.3 is a power train according to a second embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명에 의한 제3실시예에 따른 파워 트레인이다.4 is a power train according to a third embodiment of the present invention.
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.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic transmission for a vehicle, and more particularly, in the transmission using a compound planetary gear unit in which two double pinion planetary gear sets are combined, all the elements of the planetary gear unit in the reverse shift stage are below the output speed. It relates to a powertrain of an automatic transmission that can be rotated to minimize power loss.
일반적으로 차량용 자동변속장치는, 차량의 주행속도와 부하의 변동에 따라 변속비를 자동적으로 제어하는 트랜스밋션 제어 유닛을 구비하고 있다.BACKGROUND ART In general, an automatic transmission for a vehicle includes a transmission control unit that automatically controls a transmission ratio in accordance with a change in a traveling speed and a load of a vehicle.
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.The transmission control unit controls a plurality of friction elements installed in the gear train in an active or non-operating state to select which of the three elements of the planetary gear (sun gear, ring gear, planet carrier) as an input element, and which element Select as the reaction force element to adjust the output speed.
실질적으로 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있는 파워트레인을 설계하기 위해서는 1개의 복합 유성기어장치와, 최소한 5개의 마찰요소를 사용하여야 한다.In order to design a power train capable of outputting a gear ratio of four forward speeds and one reverse speed, one compound planetary gear unit and at least five friction elements must be used.
이러한 마찰요소들 중에서 클러치 요소의 회전 반경은 입력축과 연결되기Among these friction elements, the rotation radius of the clutch element is connected to the input shaft.
위하여 출력요소의 회전 반경보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전To be smaller than the radius of rotation of the output element
반경보다도 작아야 하는 구조적 제약 조건을 갖는다.There is a structural constraint that must be smaller than the radius.
복합 유성기어 자치를 사용하는 변속장치는 어느 하나의 유성기어셋트의 요소들이 다른 하나의 유성기어셋트의 요소들과 결합되는 구조를 갖는다.The transmission using the composite planetary gear autonomous has a structure in which elements of one planetary gearset are combined with elements of another planetary gearset.
그러나 이러한 구조의 복합 유성기어장치를 사웅하는 파워 트레인에 있어서, 후진시에는 입력보다 빠른 속도로 회전하는 요소가 있으므로 동력 손실이 있으며, 복합 유성기어장치에서 어느 하나의 유성기어셋트에서는 비작동 요소에서 슬립이 발생하게 되므로 그에 따른 동력 손실이 발생하여 연비 측면에서 나쁜 영향을 주고 있다.However, in the power train using the composite planetary gear unit of such a structure, there is a power loss because there is an element that rotates at a higher speed than the input when reversing. Since slip occurs, power loss is caused, which is bad in terms of fuel efficiency.
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.The present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention can provide a compact transmission, in particular the power of the automatic transmission for a vehicle that can minimize the power loss in the reverse transmission stage To provide the train.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 토오크 컨버터를 통하여 엔진의 회전 동력을 전달받는 입력축과, 상기한 입력축과 직결되는 요소를 선기어로 하며, 클러치 수단을 통하여 입력축의 동력을 전달받을 수 있는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어와 직결되는 선기어를 보유하고 있으며, 출력수단으로 유성 캐리어를 보유하는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어를 반력요소로 선택하는 브레이크 수단과, 상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어를 반력요소로 선택하는 또 다른 브레이크 수단을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.In order to realize the object of the present invention as described above, the input shaft receiving the rotational power of the engine through the torque converter and the element directly connected to the input shaft as a sun gear, the power of the input shaft can be transmitted through the clutch means. A first double pinion planetary gear set, a sun gear directly connected to the sun gear of the first double pinion planetary gear set, and a second double pinion planetary gear set having a planetary carrier as an output means; A power train of a vehicular automatic transmission comprising brake means for selecting a ring gear of one double pinion planetary gear set as a reaction element, and another brake means for selecting the sun gear of the double pinion planetary gear set as a reaction element. to provide.
상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어와 직결되는 차량용 자동변속기의 파워트레인을 제공한다.The planetary carrier of the first double pinion planetary gear set provides a powertrain of an automatic transmission for a vehicle directly connected to the sun gear of the second double pinion planetary gear set.
상기한 첫번째 및 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어들은 제1마찰요소인 클러치 수단에 의해 선택적으로 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.The ring gears of the first and second double pinion planetary gear sets described above provide a power train of an automatic transmission for a vehicle selectively connected by a clutch means which is a first friction element.
또한 상기한 첫번째 및 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어들은 후진 레인지에서 동력을 전달하기 위한 클러치 수단에 의해 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.The sun gears of the first and second double pinion planetary gearsets described above also provide a power train for an automatic transmission for a vehicle connected by clutch means for transmitting power in the reverse range.
또한 상기한 클러치 수단은 입력축과 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어를 선택적으로 연결하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.The clutch means also provides a power train of a vehicular automatic transmission selectively connecting the input shaft and the ring gear of the first double pinion planetary gear set.
상기한 클러치 수단은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어와 링기어를 선택적으로 연결하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.The clutch means provides a power train of a vehicular automatic transmission for selectively connecting the planetary carrier and the ring gear of the first double pinion planetary gear set.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명에 의한 제1실시예에 따른 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 엔진(E)으로부터 토오크 컨버터(T)를 통하여 변속부의 입력축으로 회전 동력을 전할 수 있도록 구성된다.1 is a view showing a power train according to the first embodiment of the present invention, and is configured to transmit rotational power from the engine E to the input shaft of the transmission portion through the torque converter T. As shown in FIG.
상기한 입력축(2)으로부터 회전 동력을 직결되어 전달받거나 클러치 수단으로 전달받을 수 있는 복합 유성기어장치가 이 입력축과 중심을 동일하게 하면서 배치된다.A composite planetary gear device capable of directly receiving rotational power from the input shaft 2 or being transmitted to the clutch means is disposed with the same center as the input shaft.
상기한 복합 유성기어장치는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)와 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)가 다음과 같은 클러치 수단들에 의해 연결된다.In the above-described composite planetary gear device, the first double pinion planetary gear set 4 and the second double pinion planetary gear set 6 are connected by the following clutch means.
즉 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(8)는 입력축(2)과 직결되는 구조로 이루어지고 있으며, 유성 캐리어(10)는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)와 직결되는 구조를 갖는다.That is, the sun gear 8 of the first double pinion planetary gear set 4 has a structure directly connected to the input shaft 2, and the planet carrier 10 has the sun gear 12 of the second double pinion planetary gear set 6. ) Has a structure directly connected to.
이 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(14)는 트랜스퍼 드라이브 기어(16)와 직결되어 출력수단으로 사용되고 있다.The planet carrier 14 of the second double pinion planetary gear set 6 is directly connected to the transfer drive gear 16 and used as an output means.
상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(18)는 첫번째 더블피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(20)와 클러치 수단인 제1마찰요소(22)에 의해 선택적으로 직결 상태를 이를 수 있도록 구성된다.The ring gear 18 of the second double pinion planetary gear set 6 is selectively directly connected by the ring gear 20 of the first double pinion planetary gear set 4 and the first friction element 22 which is a clutch means. It is configured to reach a state.
그리고 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(24)는 변속기 하우징(26)에 설치된 브레이크 수단인 제2마찰요소(28)에 의해 선택적으로 고정될 수 있도록 구성된다.The ring gear 24 of the second double pinion planetary gear set 6 is configured to be selectively fixed by a second friction element 28 which is a brake means installed in the transmission housing 26.
또한 상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)는 브레이크 수단인 제3마찰요소(30)에 의해 선택적으로 고정될 수 있는 구성으로 이루어지며, 상기한 입력축(2)과 링기어(18)는 동력전달부재(32)에 의해 연결되고 있지만, 이 동력전달부재에 클러치 수단인 제4마찰요소(34)가 설치되어 선택적으로 직결 상태를 이를 수 있도록 하고 있다.In addition, the sun gear 12 of the second double pinion planetary gear set 6 has a configuration that can be selectively fixed by a third friction element 30, which is a brake means, the input shaft (2) and the ring The gear 18 is connected by the power transmission member 32, but the fourth friction element 34, which is a clutch means, is installed on the power transmission member so as to selectively reach a direct connection state.
한편 상기한 유성기어셋트의 선기어들(8)(12)은 선기어축을 공유하고 있지만, 이 선기어축(36)에는 클러치 수단으로 제5마찰요소(38)가 설치되어 있다.On the other hand, although the sun gears 8 and 12 of the planetary gear set share the sun gear shaft, the sun gear shaft 36 is provided with a fifth friction element 38 as a clutch means.
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.According to the present invention, the transmission includes the one of the three elements of the planetary gear set as an input and the other element depending on whether or not the friction elements are selected to be operated or deactivated by the transmission control unit. Is selected as the reaction force element to output the following transmission ratios of 4 forward speed and 1 reverse speed.
트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들에 관련하는 작동표가 제2도에 나타나 있다.An operating table relating to the friction elements for which operation and non-operation are selected by the transmission control unit is shown in FIG. 2.
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(28)를 작동시키게 된다.When the selector lever is selected as the forward (D) range, the transmission control unit operates the first friction element 22 by the clutch means and the second friction element 28 by the brake means so that the power train can output the first speed ratio. ) Will be activated.
이러한 제어에 의해 입력축(2)의 회전 동력은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(8)로 전달되는데 링기어(20)는 반력요소로 작용하게 되므로 이때 감속이 이루어지면서 유성 캐리어(10)는 입력과 반대방향으로 회전하게 된다.By this control, the rotational power of the input shaft 2 is transmitted to the sun gear 8 of the first double pinion planetary gear set 4. The ring gear 20 acts as a reaction force element, so that the deceleration is performed at this time. 10) rotates in the opposite direction to the input.
이 회전력은 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)로 전달되는데 링기어(18)가 고정되어 있으므로 유성 캐리어(14)는 회전 방향이 다시 바러면서 1속비를 출력하게 된다.This rotational force is transmitted to the sun gear 12 of the second double pinion planetary gear set 6. Since the ring gear 18 is fixed, the planetary carrier 14 outputs the first speed ratio while the rotation direction is changed again.
이러한 1속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단을 그대로 유지하떤서 브레이크 수단을 제1마찰요소로부터 제2마찰요소(30)로 바꾸게 된다.When the vehicle speed increases in this first speed control state, the transmission control unit changes the brake means from the first friction element to the second friction element 30 while maintaining the clutch means.
이러한 작용으로 1속 상태에서 입력과 반대방향으로 회전하던 선기어(12)와 유성 캐리어(10)가 고정되면서 링기어(18)가 회전을 하게 되므로Due to this action, the sun gear 12 and the planet carrier 10 which are rotated in the opposite direction to the input in the first speed state are fixed, so that the ring gear 18 rotates.
유성 캐리어(14)는 이 링기어(18)의 회전분이 더하여져 그 만큼 회전속도가 증가하면서 2속의 변속비를 출력하게 된다.The planetary carrier 14 outputs a speed ratio of two speeds while the rotational speed of the ring gear 18 is added to increase the rotational speed.
이러한 2속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 제4마찰요소(30)를 새로이 작동시키면서 브레이크 수단의 작용을 중단시킨다.When the vehicle speed is increased in this two-speed control state, the transmission control unit stops the operation of the brake means while newly operating the fourth friction element 30 with the clutch means.
따라서 유성기어셋트는 입력요소를 2개를 갖게 되므로 입력과 출력의 회전비가 동일한 3속의 변속비를 출력하게 된다.Therefore, since the planetary gear set has two input elements, the planetary gear set outputs a gear ratio of three speeds with the same rotation ratio of the input and the output.
그리고 이러한 3속 제어 상태에서 차속이 더욱 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 1,2,3속에서 작용하던 제1마찰요소(22)의 작동을 중단시키면서 브레이크 수단으로 제3마찰요소(30)를 작동시키게 된다.When the vehicle speed is further increased in the third speed control state, the transmission control unit stops the operation of the first friction element 22 that has been operated at the first, second, and third speeds, and uses the third friction element 30 as a brake means. Will be activated.
이러한 작용으로 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(18)로 입력축(2)의 회전 동력이 전달되는데, 선기어(12)가 반력요소로 작용하게 되므로 유성 캐리어(14)는 입력보다 빠른 속도로 회전하면서 4속의 변속비를 출력하게 된다.By this action, the rotational power of the input shaft 2 is transmitted to the ring gear 18 of the second double pinion planetary gear set 6. Since the sun gear 12 acts as a reaction force element, the planet carrier 14 is more than the input. It rotates at high speed and outputs 4 speed ratios.
한편 셀렉터 레버가 후진(R) 레인지로 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 제5마찰요소(38)를 작동시키면서 브레이크 수단으로 제2마찰요소(28)를 작동시키게 된다.On the other hand, when the selector lever is selected as the reverse (R) range, the transmission control unit operates the second friction element 28 by the brake means while operating the fifth friction element 38 by the clutch means.
따라서 입력축(2)의 회전 동력은 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(12)로 전달되는데, 링기어(18)가 반력요소로 작용하게 되므로 유성 캐리어(14)는 입력과 반대방향으로 회전하면서 감속을 하게 된다.Therefore, the rotational power of the input shaft 2 is transmitted to the sun gear 12 of the second double pinion planetary gear set 6. Since the ring gear 18 acts as a reaction force element, the planet carrier 14 is opposed to the input. Deceleration while rotating
이때 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트는 2개의 입력요소를 갖게 되므로 일체로 회전하는 상태가 된다.In this case, the first double pinion planetary gear set has two input elements, and thus, the first double pinion planetary gear set is rotated integrally.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의한 파워 트레인은 후진 변속단에서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시키게 되므로 비작동 요소의 슬립이 발생하지 않아 종래 비작동 요소의 슬립으로 인한 동력 손실을 방지할 수 있다As described above, the power train according to the present embodiment rotates the first double pinion planetary gear set integrally in the reverse shift stage, so that slippage of the non-operating element does not occur, thereby preventing power loss due to slip of the conventional non-operating element. can do
제3도는 본 발명의 제2실시예에 의한 파워 트레인을 나타내고 있다. 이 파워 트레인은 후진시 클러치 수단으로 작용하는 제5마찰요소(38)의 설치 위치를 입력축(2)과 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(20)와의 사이에 하므로서 후진시 선기어(8)와 링기어(20)가 입력요소로 선택되어 일체로 회전하도록 하는 것이다.3 shows a power train according to a second embodiment of the present invention. This power train uses the installation position of the fifth friction element 38, which acts as a clutch means when reversing, between the input shaft 2 and the ring gear 20 of the first double pinion planetary gear set 4, and the sun gear when reversing. (8) and the ring gear 20 is selected as an input element to rotate integrally.
이러한 구성도 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시킬 수 있어 비작동 요소의 슬립을 막을 수 있다.This configuration also allows the first double pinion planetary gearset to be integrally rotated to prevent slippage of non-operating elements.
그리고 제4도는 본 발명의 제3실시예에 의한 파워 트레인을 나타내고 있다. 이 파워 트레인은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)에, 후진 레인지에서 클러치 수단으로 작용하는 제5마찰요소(38)를 설치하는 것이다.4 shows a power train according to a third embodiment of the present invention. This power train is provided with a first friction element 38 in the first double pinion planetary gear set 4 which acts as a clutch means in the reverse range.
즉 유성 캐리어(10)와 링기어(20) 사이에 제5마찰요소(38)를 설치하여 후진시 직결되도록 하므로서 이 유성기어셋트가 일체로 회전하도록 하고 있으므로 상기한 실시예들과 동일한 효과를 얻을 수 있다.That is, since the fifth friction element 38 is installed between the planet carrier 10 and the ring gear 20 so that the planetary gear set rotates integrally when it is reversed, the planetary gear set is rotated integrally, thereby obtaining the same effect as the above embodiments. Can be.
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