KR100302755B1 - 차량용자동변속기의파워트레인 - Google Patents

Abstract

전진 3,4속과 후진 레인지에서 비작동 요소가 슬립하므로서 초래하는 동력 손실을 줄이기 위하여, 토오크 컨버터를 통하여 엔진의 회전 동력을 전달받는 입력축과, 상기한 입력축과 직결되는 요소를 유성 캐리어로 하는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트 및 이 유성기어셋트와 2개의 클러치 수단으로 연결되는 요소를 보유하며 유성 캐리어를 출력수단으로 하는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 입력축과 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트 사이에 제공되어 이 유성기어셋트를 일체로 회전시키기 위한 클러치 수단을 포함하고 있으며, 상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 적어도 2개 요소는 브레이크 수단에 의해 반력요소로 선택되는 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 3속과 4속 및 후진 변속단에서 유성기어장치의 모든 요소가 출력 속도 이하에서 회전될 수 있도록 하여 비작동 요소가 회전하므로서 발생하는 동력 손실을 최소화할 수 있는 자동변속기의 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 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 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 동력 손실이 있으며, 복합 유성기어장치에서 어느 하나의 유성기어셋트에서는 비작동 요소에서 슬립이 발생하게 되므로 그에 따른 동력 손실이 발생하여 연비 측면에서 나쁜 영향을 주고 있다.

이러한 작용은 전진 4속단에서도 발생하여 동력 손실을 초래하고 있으며, 또 연비를 나쁘게 하는 한 요인이 되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 전진 최고 변속단과 후진 변속단에서 입력보다 빨리 회전하는 요소가 없도록 하여 비작동 요소가 회전하므로서 불필요한 동력 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 토오크 컨버터를 통하여 엔진의 회전 동력을 전달받는 입력축과, 상기한 입력축과 직결되는 요소를 유성 캐리어로 하는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트 및 이 유성기어셋트와 2개의 클러치 수단으로 연결되는 요소를 보유하며 유성 캐리어를 출력수단으로 하는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 입력축과 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트 사이에 제공되어 이 유성기어셋트를 일체로 회전시키기 위한 클러치 수단을 포함하고 있으며, 상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 적어도 2개 요소는 브레이크 수단에 의해 반력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시키기 위한 클러치 수단은, 유성 캐리어와 링기어 사이에 제공되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시키기 위한 클러치 수단은, 링기어와 선기어 사이에 제공되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 첫번째 및 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어들은 최고 변속단에서 동력을 차단하는 클러치 수단에 의해 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

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

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 엔진(E)으로부터 토오크 컨버터(T)를 통하여 변속부의 입력축(2)으로 회전 동력을 전달할 수 있는 구성을 갖는다.

상기한 입력축(2)에는 이 축과 직결되는 선기어(4)를 보유하는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)와, 이 유성기어셋트와 2개의 서로 다른 브레이크 수단을 통하여 동력 전달이 선택적으로 이루어지는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(8)로 이루어지는 복합 유성기어장치가 연결된다.

상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(10)와 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 링기어(12)는 클러치 수단인 제1마찰요소(14)에 의해 동력 전달이 가능하게 되어 있으며, 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 유성 캐리어(16)는 트랜스퍼 드라이브 기어(18)와 직결되어 출력수단으로 사용될 수 있는 구조를 갖는다.

상기한 첫번째 및 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6,8)의 선기어들(4)(20)은 클러치 수단인 제2마찰요소(22)에 의해 동력 전달이 가능하게 되어 있으며, 브레이크 수단으로 상기한 링기어(12)를 구속하기 위하여 제3마찰요소(24)를 변속기 하우징(26)과 링기어 사이에 제공하고 있다.

그리고 상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 선기어(20)는 변속기 하우징(26)에 설치된 제4마찰요소(28)에 의해 선택적으로 구속될 수 있는 구조를 갖는다.

상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(30)는 입력축(2)과 사이에 클러치 수단으로 제5마찰요소(32)를 설치하여 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)를 일체로 회전시킬 수 있는 수단으로 사용하고 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 후진 1속의 변속비를 출력하게 된다.

트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들에 관련하는 레인지별 작동표가 제2도에 표시되어 있다.

운전자에 의해 셀렉터 레버가 전진(D) 레인지로 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 파워 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 클러치 수단으로 제1마찰요소(14), 제2마찰요소(22)를 작동시키고 브레이크 수단으로 제3마찰요소(24)를 작동시키게 된다.

이러한 작용으로 입력축(2)의 회전 동력은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(30)로 전달되지만, 링기어(10)가 반력요소로 작용하고 있으므로 선기어(4)를 입력과 반대방향으로 회전시키게 된다.

따라서 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 선기어(20)로 제2마찰요소(22)를 통하여 입력축(2)과 반대방향으로 회전하는 동력이 전달되는데, 이때 링기어(12)도 고정된 상태이므로 유성 캐리어(16)는 입력축(2)과 동일한 방향으로 회전하면서 본 실시예의 파워 트레인이 출력할 수 있는 가장 큰 감속비로 트랜스퍼 드라이브 기어(18)에 회전력을 전달하게 된다.

이러한 1속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1,2 마찰요소는 그대로 작동시키면서 브레이크 수단을 제3마찰요소(24)에서 제4마찰요소(28)로 바꾸게 된다.

이러한 작용으로 2개의 선기어(4,20)가 고정되고, 정지하고 있던 링기어(10)(12)는 입력축(2)과 동일한 방향으로 회전하면서 유성 캐리어(16)를 1속시보다 빠르게 회전시켜 2속의 변속비를 트랜스퍼 드라이브 기어(18)로 전달하게 된다.

이와 같은 2속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 브레이크 수단으로 작용하던 마찰요소의 작동을 중단시키고, 새로이 제5마찰요소(32)를 클러치 수단으로 작용시키게 된다.

따라서 복합 유성기어장치는 2개의 입력요소가 선택되므로 이 유성기어장치는 입력 회전수와 출력 회전수가 동일한 1:1 변속비를 트랜스퍼 드라이브 기어(18)로 전달하게 죈다.

이와 같이 입력 회전수와 출력 회전수가 동일한 3속 상태에서 차속이 더욱 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 작용하는 요소 중에서 제2마찰요소(22)의 작동을 중단시켜 선기어(4)와 선기어(20)의 동력 전달을 차단하고, 제4마찰요소(28)를 브레이크 수단으로 작용시키게 된다.

따라서 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(8)는 링기어(12)가 입력요소가 되고 선기어(20)가 반력요소가 되므로 입력 회전수보다 유성 캐리어(16)의 회전수가 빨라지면서 4속의 변속비를 트랜스퍼 드라이브 기어(18)로 전달하게 된다.

한편 운전자가 셀렉터 레버를 후진(R) 레인지로 선택하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제2마찰요소(22)와 제5마찰요소(32)를 클러치 수단으로 작용시키면서 제3마찰요소(24)를 브레이크 수단으로 작용시키게 된다.

이러한 작용으로 링기어(10)가 고정되므로 유성 캐리어(30)와 선기어(4)로 전달되는 입력축(2)의 회전 동력은 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(8)의 선기어(20)로 전달된다. 이러한 작용으로 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)는 입력요소가 2개가 되므로 일체로 회전하는 상태가 된다.

이때 링기어(12)가 고정된 상태이므로 유성 캐리어(16)는 선기어(20)와 반대방향으로 회전하면서 후진 감속비를 트랜스퍼 드라이브 기어(18)로 전달하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 파워 트레인은, 전진 3,4속에서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시키게 되므로 고속단에서 비작동 요소가 슬립하므로서 초래하는 동력 손실을 줄일 수 있으며, 또 후진 레인지에서도 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시키게 되므로 비작동 요소의 마찰 손실을 줄일 수 있다.

제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 전진 3,4속과 후진 레인지에서 클러치 수단으로 작용하는 제5마찰요소(32)의 연결이 다르게 이루어지고 있음을 보여준다.

즉 상기한 제5마찰요소(32)는 유성 캐리어(30)와 링기어(10)를 연결하여 입력축(2)의 회전 동력을 이들 요소로 동시에 전달할 수 있도록 하므로서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)가 일체로 회전할 수 있도록 하고 있다.

제4도는 본 발명의 제3실시예에 따른 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 전진 3,4속과 후진 레인지에서 클러치 수단으로 작용하는 제5마찰요소(32)의 연결이 상기한 제1,2 실시예와 다르게 이루어지고 있음을 보여준다.

즉, 상기한 제5마찰요소(32)를 선기어(4)와 링기어(10) 사이에 연결하여 입력축(2)과 동일한 회전속도로 일체로 회전할 수 있도록 하고 있다.

이러한 제5마찰요소의 연결도 결국 입력축(2)으로부터 전달되는 회전 동력이 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시키게 되므로 제1실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어로 구성되어 상기 제1캐리어는 입력축과 직결되는 제1더블 피니언 유성기어셋트; 제2선기어, 제2캐리어, 제2링기어로 구성되어, 제2캐리어가 상시 출력요소로 작용하는 제2더블 피니언 유성기어셋트를 보유하는 자동변속기의 파워 트레인으로서, 상기 제2링기어를 가변적으로 고정하는 제1브레이크 및 상기 제2선기어를 가변적으로 고정하는 제2브레이크를 구비하고, 상기 제1링기어와 상기 제2링기어를 가변 연결하는 제1클러치, 상기 제1선기어와 상기 제1선기어를 가변 연결하는 제2클러치, 및 상기 입력축과 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, 제2캐리어가 상시 출력요소로 작용하는 제2더블 피니언 유성기어셋트를 보유하는 자동변속기의 파워 트레인으로 상기 제2링기어를 가변적으로 고정하는 제1브레이크 및 상기 제2선기어를 가변적으로 고정하는 제2브레이크를 구비하고, 상기 제1링기어와 상기 제2링기어를 가변 연결하는 제1클러치, 상기 제1선기어와 상기 제1선기어를 가변 연결하는 제2클러치, 및 상기 입력축과 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, 제2캐리어가 상시 출력요소로 작용하는 제2더블 피니언 유성기어셋트를 보유하는 자동변속기의 파워 트레인으로서, 상기 제2링기어를 가변적으로 고정하는 제1브레이크 및 상기 제2선기어를 가변적으로 고정하는 제2브레이크를 구비하고, 상기 제1링기어와 상기 제2링기어를 가변 연결하는 제1클러치, 상기 제1선기어와 상기 제1선기어를 가변 연결하는 제2클러치, 및 상기 제1링기어와 상기 제1선기어를 가변 연결하는 제3클러치를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.