KR100302757B1 - 차량용자동변속기의파워트레인 - Google Patents

Abstract

고속단에서 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시켜 마찰요소의 슬립을 방지하므로서 동력 전달 효율을 높이기 위한 수단으로, 토오크 컨버터를 통하여 엔진의 회전 동력을 전달받는 입력축과, 상기한 입력축과 직결되는 요소를 보유하고 있으며 클러치 수단을 통하여 선택적으로 연결되는 요소를 보유하는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 클러치 수단을 통하여 연결되는 요소를 보유하고 있으며 상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어와 또 다른 클러치 수단을 통하여 선택적으로 연결되는 선기어를 보유하고 있으며, 또 유성 캐리어를 출력수단으로 보유하는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 1쌍의 더블 피니온 유성기어셋트에서 어느 요소를 반력요소로 선택하는 1개 이상의 브레이크 수단을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동변속기의 파워 트레인

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 변속장치의 파워 트레인을 나타내는 도면.

제2도는 본 발명의 제1실시예에 의한 변속장치의 변속단별 마찰요소 작동표.

제3도는 본 발명의 제2실시예에 따른 변속장치의 파워 트레인을 나타내는 도면이다.

본 발명은 차량용 자동변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 더블 피니온 유성기어셋트가 조합된 복합 유성기어장치를 사용하는 변속기에서 4속시 유성기어장치의 모든 요소가 출력 속도 이하에서 회전될 수 있도록 하여 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.

이러한 제약 조건으로 인하여 각각의 요소를 결합하는 데에 한계가 있는 복합 유성기어장치를 적용한 변속장치는, 클러치 요소 3개와 브레이크 요소 2개만으로 4속을 실현할 수 없으므로 부 변속단을 설치하고 있다.

이와 같이 부변속단을 설치하는 변속장치는, 후진 변속단에서 기어비를 바꾸지 않고 4속 기어비를 바꿀 수 있으며, 또 4속에서 입력 회전수보다 빨리 회전하는 요소를 없앨 수 있는 이점을 갖는다.

그러나 근본적으로 부 변속단을 사용하게 되면 싱글 피니온 유성기어셋트가 추가로 사용되어야 하며 또 이러한 유성기어셋트의 요소를 제어하기 위한 마찰요소를 최소한 2개가 필요하게 되므로 변속기 전체의 사이즈가 커지고 또 그 만큼 중량이 커져 변속기를 컴팩트화 할 수 없다는 문제점이 있다.

그러나 부 변속단을 사용하지 않고 4개의 변속비를 출력할 수 있지만, 그러한 변속장치는 4속에 입력보다 빠르게 회전하는 요소가 존재하게 되므로 그 요소가 회전하는 만큼 동력 손실이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서 본 발명의 목적은 변속기를 컴팩트하게 제공할 수 있으며, 또 4속단에서 동력 손실을 최소화할 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 보유하고 있으며 클러치 수단을 통하여 선택적으로 연결되는 요소를 보유하는 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 클러치 수단을 통하여 연결되는 요소를 보유하고 있으며 상기한 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어와 또 다른 클러치 수단을 통하여 선택적으로 연결되는 선기어를 보유하고 있으며, 또 유성 캐리어를 출력수단으로 보유하는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트와, 상기한 1쌍의 더블 피니온 유성기어셋트에서 어느 요소를 반력요소로 선택하는 1개 이상의 브레이크 수단을 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어는 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어는 동력전달부재를 통하여 직결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트에 입력축의 동력을 선택적으로 전달하는 클러치 수단은 동력전달부재와 선기어 사이에 설치되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어는 후진시 작동하는 클러치 수단을 통하여 선택적으로 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 링기어는 1속이 변속비를 출력하기 위하여 브레이크 수단에 의해 선택적으로 고정되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어는 브레이크 수단과 연결되어 전진 2속과 4속에서 반력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

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

제1도는 본 발명에 의한 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 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)와 두번째 유성기어셋트(6)가 위치하여 이들 유성기어셋트의 각각의 요소는 영구적으로 연결되거나 선택적으로 마찰요소에 의해 연결될 수 있는 구조를 갖는다.

즉 상기한 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 요소중 유성 캐리어(8)는 상기한 입력축(2)과 직결되어 이 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 입력요소로 작용할 수 있도록 구성된다.

이 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(10)는 동력전달부재(12)를 통하여 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)와 직결되고 있으며, 선기어(16)는 선기어축(18)을 통하여 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(20)와 연결되고 있다.

이 선기어축(18)에 클러치 수단으로 제1마찰요소(22)가 설치되어 선택적으로 동력 전달을 차단할 수 있도록 구성된다.

상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(24)는 독립적으로 트랜스퍼 드라이브 기어(26)와 연결되어 출력수단으로 사용될 수 있도록 구성된다.

그리고 상기한 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)와 변속기 하우징(28)과의 사이에 브레이크 수단으로 제2마찰요소(30)를 설치하여 상기한 제1마찰요소(22)가 작동하여 2개의 선기어(16)(20)를 입력요소로 할 때 링기어(14)를 반력요소로 선택할 수 있도록 하고 있다.

또한 상기한 선기어축(18)과 변속기 하우징(28) 사이에 브레이크 수단으로 제3마찰요소(32)를 설치하여 2개의 선기어를 모두 반력요소로 선택할 수 있도록 구성하고 있다.

그리고 상기한 동력전달부재(12)에 클러치 수단으로 제4마찰요소(34)를 설치하여 입력축(2)의 회전 동력을 2개의 링기어(10)(14)로 선택적으로 전달할 수 있도록 하고 있다.

또 상기한 입력축(2)은 또 다른 동력전달부재(36)를 통하여 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(20)와 직결되는 구조를 갖는데, 이 동력전달부재에는 클러치 수단으로 제5마찰요소(38)가 설치된다.

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.

전진(D) 레인지로 셀렉터 레버가 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 기어 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 클러치 수단으로 제1마찰요소(22)를 작동시키고 브레이크 수단으로 제2마찰요소(30)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 입력축(2)의 회전 동력은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(8)로 동력이 전달되지만, 링기어(10)가 제2마찰요소(30)에 의해 고정되어 있으므로 선기어(16)는 입력과 반대방향으로 회전하면서 그 회전력을 제1마찰요소(22)를 통하여 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(20)로 전달하게 된다.

이때 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)도 고정된 상태이므로 입력과 반대방향으로 회전하는 선기어(20)의 동력은 유성 캐리어(24)로 나가면서 입력과 동일한 방향으로 되는 과정에서 본 실시예에 의해 감속될 수 있는 가장 큰 감속비를 출력하게 된다.(1속)

이러한 1속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 작용하는 제1마찰요소(22)의 작용은 그대로 유지시키면서 브레이크 수단으로 사용되는 마찰요소를 제3마찰요소(32)로 바꾸게 된다.

따라서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(8)로 전달되는 입력축(2)의 회전 동력은 동력전달부재(12)를 통하여 입력과 동일한 방향으로 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)로 전달된다.

그런데 이 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(20)는 브레이크 수단으로 사용되는 제3마찰요소(32)에 의해 고정되므로 유성 캐리어(24)를 통하여 나가는 출력은 1속보다 빠른 상태로 회전하는 2속을 실현하게 된다.

이러한 2속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 클러치 수단으로 제4마찰요소(34)를 작동시키고 브레이크 수단으로 사용되는 마찰요소는 작동을 모두 해제시킨다.

따라서 입력축(2)의 회전 동력은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(8) 및 링기어(10)로 전달되면서 이 유성기어셋트를 일체로 회전시키게 되고, 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)도 동력전달부재(12)를 통하여 링기어(14)로 동력을 전달받고 또 제1마찰요소(22)를 통하여 선기어(20)로 동력을 전달받게 되므로 이 유성기어셋트도 일체로 회전하면서 입력과 출력의 속도가 동일한 3속 상태를 만들게 된다.

이러한 3속 제어 상태에서 차속이 더욱 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은, 1,2,3속에서 클러치 수단으로 작동하던 제1마찰요소(22)의 작동을 중단시키면서 브레이크 수단으로 제3마찰요소(32)를 작동시키게 된다.

따라서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)는 유성 캐리어(8)와 링기어(10)가 입력요소로 작용하게 되므로 일체로 회전하는 상태가 되면서 그 회전력을 동력전달부재(12)를 통하여 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)로 전달하게 된다.

이러한 동력 전달에 의해 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)에서 입력보다 빠른 속도로 유성 캐리어(24)를 회전시켜 4속의 변속단을 만들게 된다.

그리고 셀렉터 레버가 후진(R) 레인지로 바뀌게 되면, 트랜스미션 제어 유닛은 클러치 수단으로 제5마찰요소(38)를 작동시키면서 브레이크 수단으로 제2마찰요소(30)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 입력축(2)의 회전 동력은 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(8)와 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(20)로 전달된다.

그리고 제2마찰요소(30)에 의해 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)가 고정되는데, 이러한 제어에 의해 선기어(20)로만 입력축(2)의 회전 동력이 전달되므로 유성 캐리어(24)는 입력과 반대방향으로 회전을 하면서 후진에 요구되는 감속을 행하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 파워 트레인은 특히 4속에서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트를 일체로 회전시키고 있기 때문에 클러치 수단이 브레이크 수단이 작동하지 않을 때 발생되는 슬립을 최소화할 수 있다.

따라서 엔진의 구동 손실을 줄일 수 있으며, 또 4속에서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트의 선기어 동력 전달을 차단하기 때문에 입력보다 빠른 속도로 회전하는 요소를 없애므로서 동력 손실을 줄일 수 있는 이점도 있다.

제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 상기한 첫번째 실시예와 다른 점은 전진(D) 레인지 3속단과 4속단에서 클러치 수단으로 작용하는 마찰요소(34)를 동력전달부재(12)와 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(16) 사이에 연결하고 있는 것이다.

이러한 구조의 파워 트레인은 특히 전진 4속에서 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(10)와 선기어(16)가 마찰요소(34)에 의해 연결되므로 이 첫번째 더블 피니온 유성기어셋트(4)가 일체로 회전하면서 두번째 더블 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어로 동력을 전달하게 된다.

따라서 이 실시예에서 얻을 수 있는 효과도 상기한 첫번째 실시예의 파워 트레인과 동일하다.

Claims (2)

1. 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어로 구성되어 상기 제1캐리어는 입력축과 직결되는 제1더블 피니언 유성기어셋트; 제2선기어, 제2캐리어, 제2링기어로 구성되어, 상기 제2링기어는 상기 제1링기어와 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 제1선기어와 상기 제2선기어를 가변 연결하는 제1클러치, 상기 입력축과 상기 제1링기어를 가변 연결하는 제2클러치, 및 상기 입력축과 상기 제2선기어를 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 제2링기어는 상기 제1링기어와 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 제1선기어와 상기 제2선기어를 가변 연결하는 제1클러치, 상기 제1링기어와 상기 제1선기어를 가변 연결하는 제2클러치 및 상기 입력축과 상기 제2선기어를 가변 연결하는 제3클러치를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.