KR100302756B1 - 차량용자동변속기의파워트레인 - Google Patents

Abstract

전진 최고 변속단과 후진 레인지에서 비작동 요소의 슬립으로 일어나는 동력 손실을 최소화하기 위하여, 토오크 컨버터를 통하여 엔진의 회전 동력을 전달받는 입력축과, 상기한 입력축과 직결된 요소를 통하여 동력을 전달받으며 또 상호간 2개의 클러치 수단에 의해 선택적으로 동력을 전달할 수 있는 연결이 이루어지는 첫번째 및 두번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 3요소중 2개의 요소를 반력요소로 선택하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동변속기의 파워 트레인

제1도는 본 발명에 의한 반속장치의 파워 트레인.

제2도는 본 발명에 의한 변속장치의 변속단별 마찰요소의 작동표.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 변속장치의 파워 트레인.

제4도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 변속장치의 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 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 직결된 요소를 통하여 동력을 전달받으며 또 상호간 2개의 클러치 수단에 의해 선택적으로 동력을 전달할 수 있는 연결이 이루어지는 첫번째 및 두번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 3요소중 2개의 요소를 반력요소로 선택하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 첫번째 및 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어들은 전진 변속단에서 작용하는 클러치 수단에 의해 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어와 또 다른 클러치 수단에 의해 선택적으로 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 입력축과 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어는, 이 첫번째 유성 캐리어를 전진 3,4속과 후진 레인지에서 일체로 회전시키기 위하여 또 다른 클러치 수단과 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 또 다른 클러치 수단은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어와 링기어 사이에 연결되어 입력요소를 2개로 선택할 수 있도록 구성되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어와 링기어는 각각 다른 브레이크 수단에 의해 반력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

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

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 파워 트레인의 개략도로서, 엔진(E)으로부터 토오크 컨버터(T)를 통하여 변속부의 입력축(2)으로 회전 동력을 전달할 수 있도록 구성된다.

상기한 입력축(2)의 일측으로는 이 입력축(2)과 직결되어 동력을 전달받는 선기어(4)를 보유하는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)와, 이 유성기어셋트와 다수개의 클러치 수단을 통하여 동력을 전달받으며 유성 캐리어(8)를 출력수단으로 사용하고 있는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(10)로 구성되는 복합 유성기어장치가 배치된다.

상기한 유성 캐리어(8)는 출력수단으로 사용되기 위하여 트랜스퍼 드라이브 기어(12)와 직결된다.

상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(10)의 링기어(16)와 클러치 수단에 의해 동력을 선택적으로 전달할 수 있는 연결을 이루고 있는데, 이 클러치 수단은 통상의 다판식 클러치이며 제1마찰요소(18)가 된다.

상기한 클러치 수단이 작동할 때 상기한 링기어(16)를 반력요소로 선택하기 위하여 브레이크 수단이 사용되는데, 이 브레이크 수단은 변속기 하우징(20)과 링기어(16) 사이에 설치되는 다판식 브레이크 또는 밴드식 브레이크로서 제2마찰요소(22)가 된다.

그리고 이 클러치 수단 및 브레이크 수단과 함께 또 다른 클러치 수단으로 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(24)와 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(10)의 선기어(26) 사이에는 제3마찰요소(28)가 제공된다.

상기한 입력축(2)과 상기한 유성 캐리어(24) 사이에는 또 다른 클러치 수단으로 제4마찰요소(30)가 설치되어 입력축의 회전 동력을 전달할 수 있도록 구성된다.

그리고 상기한 제3마찰요소(28)가 작동할 때 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(24)와 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(10)의 선기어(26)를 반력요소로 선택하기 위하여 브레이크 수단으로 제5마찰요소(32)를 변속시 하우징(20)과 선기어축(34) 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 후진 1속의 변속비를 출력하게 된다.

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

운전자에 의해 셀렉터 레버가 전진 레인지(D)로 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 파워 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 클러치 수단으로 제1마찰요소(18)와 제3마찰요소(28)를 작동시키고, 브레이크 수단으로 제2마찰요소(22)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 입력축(2)의 회전 동력은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(4)로 전달되지만, 제2마찰요소(22)가 작동하고 있으므로 링기어(14)가 고정되어 유성 캐리어(24)를 입력과 반대방향으로 회전시키게 된다.

이 유성 캐리어(24)의 회전 동력은 제3마찰요소(28)를 통하여 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(10)의 선기어(26)로 전달되면서 이 선기어를 입력축과 반대방향으로 회전시키지만, 이때 링기어(16)가 반력요소로 작용하고 있으므로 유성 캐리어(8)를 통하여 나가는 회전수를 크게 감속되면서 회전 방향이 다시 입력축(2)과 동일한 방향으로 되면서 트랜스퍼 드라이브 기어(12)를 구동시키게 된다.

이러한 1속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 작용하고 있는 제1,3 마찰요소(18,28)의 작동을 그대로 유지시키면서 브레이크 수단을 제2마찰요소(22)에서 제5마찰요소(32)로 바꾸게 된다.

이러한 제어에 의해 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(24)와 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(10)의 선기어(26)는 회전이 구속되면서 첫번째 및 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6,10)의 링기어(14,16)가 회전을 시작하게 된다.

따라서 유성 캐리어(8)는 링기어가 회전하는 분만큼의 회전속도가 더하여져 트랜스퍼 드라이브 기어(12)를 2속의 변속비로 회전시키게 된다.

이와 같은 2속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 3개의 클러치 수단 즉 제1,3,4 마찰요소(18,28,30)를 작동시키면서 브레이크 수단의 작용을 중단시킨다.

따라서 복합 유성기어셋트는 2개의 입력요소가 선택되는 결과가 되므로 입력 회전수와 출력 회전수가 동일한 3속의 변속비를 트랜스퍼 드라이브 기어(12)로 전달하게 된다.

이와 같이 입력 회전수와 출력 회전수가 동일한 3속 변속단에서 차속이 더욱 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(28)의 작동을 중단시키면서 제5마찰요소(32)를 다시 작동시키게 된다.

따라서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)는 선기어(4)와 유성 캐리어(24)가 입력요소로 선택되므로 일체로 회전하는 상태가 되면서 그 회전력을 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(10)의 링기어(16)로 전달하게 된다.

이러한 작용으로 유성 캐리어(8)는 입력보다 빠른 속도로 회전하면서 4속의 변속비를 트랜스퍼 드라이브 기어(12)로 전달하게 된다.

이때 종래의 구조에서는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트에서 비작동하는 요소가 슬립을 하게 되지만, 본 실시예는 일체로 회전하게 되므로 슬립 발생이 일어나지 않는다.

한편 운전자가 셀렉터 레버를 후진(R) 레인지로 선택하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 제3,4마찰요소(28,30)를 작동시키고 브레이크 수단으로 제2마찰요소(22)를 작동시키게 된다.

따라서 입력축(2)의 회전 동력은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어(4)와 유성 캐리어(24)로 전달되면서 이 유성기어셋트를 일체로 회전시키고 그 회전 동력을 제3마찰요소(28)를 통하여 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(10)의 선기어(26)로 전달하게 된다.

이러한 작용으로 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(10)의 유성 캐리어(8)는 링기어(16)가 반력요소로 작용하게 되므로 입력과 반대방향으로 회전하면서 후진 감속비를 트랜스퍼 드라이브 기어(12)로 전달하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의한 파워 트레인은 전진 3속과 4속, 그리고 후진 변속단에서 유성기어셋트를 일체로 회전시키게 되므로 비작동 요소가 작용하므로서 발생되는 동력 손실을 방지할 수 있다.

제3도는 본 발명의 제2실시예에 의한 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 전진 레인지 3,4속과 후진 레인지에서 작용하는 제4마찰요소(30)를 제1실시예와 다르게 연결하고 있음을 보여 준다.

즉 상기한 제4마찰요소(30)는 입력축(2)과 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14) 사이에 설치되어 선기어(4)와 링기어(14)가 동시에 입력요소로 선택되므로서 이 유성기어셋트가 일체로 회전할 수 있도록 하고 있다.

제4도는 본 발명의 제3실시예에 의한 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 전진 레인지 3,4속과 후진 레인지에서 작용하는 제4마찰요소(30)를 제1,2실시예들과 다르게 연결하고 있음을 보여준다.

즉 상기한 제4마찰요소(30)는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(24)와 링기어(14) 사이에 설치되어 입력요소가 동시에 2개가 선택될 수 있도록 하여 이 유성기어셋트가 일체로 회전할 수 있도록 하고 있다.

따라서 이 실시예의 파워 트레인도 제1 실시예의 파워 트레인과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어로 구성되어 상기 제1선기어는 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 제1캐리어와 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 제1선기어는 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 제1캐리어와 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 제1선기어는 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 제1캐리어와 상기 제1선기어를 가변 연결하는 제2클러치, 및 상기 제1링기어와 제1캐리어를 가변 연결하는 제3클러치를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.