KR100310700B1 - 차량용자동변속기의변속장치 - Google Patents

Abstract

선기어를 공용으로 하는 심프슨식 복합 유성기어장치를 적용하는 차량용 변속장치에서 있어서, 부변속부를 사용하지 않고도 4속의 변속비를 출력할 수 있도록 하기 위하여, 엔진의 회전 동력을 토오그 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과;

이 입력축 주위에 배치되어 선기어를 공용으로 하는 심프슨형 복합 유성기어장치를 구성하는 제1, 2 싱글 피니언 싱글 피니언 유성기어셋트와;

상기한 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 3요소중 선기어를 입력요소 및 반력요소로 선택할 수 있는 마찰수단과;

상기한 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 3요소중 유성 캐리어를 입력요소 및 반력요소로 선택할 수 있는 마찰수단을 포함하는 차량용 자동변속기의 변속장치를 제공한다.

Description

차량용 자동변속기의 변속장치

제 1도는 본 발명에 의한 자동 변속장치의 기어 트레인을 나타내는 도면.

제 2도는 본 발명에 의한 자동 변속장치의 변속단별 마찰요소의 작동표이다.

본 발명은 차량용 자동변속기의 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 심프슨형(SIMPSON TYPE) 유성기어셋트를 적용한 변속장치에서 부변속부를 구성하지 않고 4속의 변속단을 실현할 수 있도록 한 자동변속기의 변속장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동 변속장치는, 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 상대로 제어하여 유성기어의 3요소(선기어, 링기어, 유성 캐리어)중 어느 요소를 입력요소로 하고 어느 요소를 반력요소로하여 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 출력요소의 회전 반경보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전 반경보다도 작아야 하는 구조적 제약 조건을 갖는다.

3개의 독립 속도를 갖는 단순 유성기어장치를 2개 사용하여 복합 유성기어장치를 구성하는 경우 6개의 독립 속도를 얻을 수 있는데, 이러한 장치를 4속 자동 변속장치의 복합 유성기어장치로 사용하기 위해서는 서로 다른 2개의 속도가 종속적이어야 한다.

따라서 2개의 단순 유성기어장치를 사용하는 복합 유성기어장치는 적어도 서로 다른 2개의 요소가 공용으로 사용될 수 있는 직결 구조를 갖추어야 한다.

예컨데 심프슨형(SIMPSON TYPE) 유성기어장치는, 선기어를 직결로 연결하고, 또 어느 하나의 유성 캐리어와 어느 하나의 링기어를 직결로 연결하는 구조를 갖는다.

그러나 이러한 구성의 결합을 이루는 심프슨헝 유성기어장치는 그 자체만으로 4속의 변속비를 출력할 수 없는 구조적 단점을 갖기 때문에 부변속부에 단순 유성기어장치를 추가로 설치하여 4속의 변속비를 얻고 있다.

따라서 변속장치의 전체 구성이 복잡하게 됨을 피할 수 없으며, 또 변속기 사이즈 및 중량이 크게 되어 연비에도 나쁜 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조적으로 간단한 심프슨형 자동변속기의 변속장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축상에 선기어를 공용으로 사용할 수 있도록 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 조합하여 이루어지는 심프슨형 복합 유성기어셋트에 있어서,

제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 유성 캐리어와 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어를 직결하고 제1, 2 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 유성 캐리어를 각각 제1, 2 마찰요소를 개재시켜 상기 입력축과 연결함과 동시에 각각 제4, 5 마찰요소를 개재시켜 변속기 하우징과 가변적으로 연결하며, 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어를 제3 마찰요소를 개재시켜 변속기 하우징과 가변적으로 연결하고, 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어가 출력요소가 되도록 트랜스퍼 드라이브 기어를 장착하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 변속장치를 제공한다.

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

제1도는 본 발명에 의한 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 엔진(E)의 회전 동력이 토오크 컨버터(T)에서 토오크 변환되어 변속부의 입력축(2)으로 전달될 수 있는 구조를 갖는다.

상기한 입력축(2)의 주위에는 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트(4)(6)가 제공되어 심프슨형 복합 유성기어장치를 구성하고 있다.

상기한 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 선기어(8)는 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 선기어(10)는 동력전달부재(12)로 직결되고 있으며, 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 유성기어들(14)을 등분 배치하고 있는 유성 캐리어(16)는 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 링기어(18)와 동력전달부재(20)로 직결되고 있다.

그리고 상기한 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 링기어(18)는 트랜스퍼 드라이브 기어(22)와 직결되어 상기한 유성 캐리어(16)와 함께 출력요소로 작용할 수 있도록 구성되어 있다.

상기한 입력축(2)과 동력전달부재(12)와의 사이에는 2개의 선기어(8)(10)를 입력요소로 선택하기 위한 제1마찰요소(24)가 제공되어 선택적으로 이들 선기어를 입력축(2)과 함께 회전시킬 수 있도록 하고 있다.

그리고 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)를 입력요소로 선택하기 위한 제2 마찰요소(28)가 입력축(2)과 이 유성 캐리어(26) 사이에 제공되어 있다.

상기한 제1, 2 마찰요소들(24, 28)중 어나 하나의 요소가 작동할 때 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 링기어(30)를 반력요소로 선택하기 위한 제3마찰요소(32)가 변속기 하우징(34)과 링기어(30) 사이에 설치되어 있다.

그리고 상기한 제2 마찰요소(28)만이 작동할 때 2개의 선기어(8)(10)를 반력요소로 선택하기 위한 제4 마찰요소(36)가 변속기 하우징(34)과 동력전달부재(12)와의 사이에 설치되어 있다.

또한 차량이 후진을 할 수 있도록 하기 위하여 본 실시예의 파워 트레인은 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)가 반력으로 선택될 수 있도록 유성 캐리어(26)와 변속기 하우징(34) 사이에는 제5마찰요소(38)를 설치하고 있다.

이러한 구조를 실현하기 위하여 본 실시예의 입력축(2)은 2개의 선기어(8)(10)를 관통하는 상태로 연장된다.

도면중 미설명 부호D는 동력 전달 효율을 높이기 위하여 사용되는 통상의 댐퍼 클러치를 지칭한다.

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 부변속 수단을 사용하지 않고도 다음과 같은 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있게 된다.

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

파킹 레인지에서는 제1마찰요소(24)가 작동하여 입력축(2)의 회전 동력을 유성기어셋트로 전달할 수 있도록 되어 있는데, 이러한 작용은 전진 레인지 또는 후진 레인지에서 반력요소만 제어하므로서 변속 제어를 용이하게 할 수 있는 이점을 갖는다.

이와 같이 제1마찰요소(24)가 작동하는 파킹 레인지에서 전진(D)가 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(32)만을 작동시키게 된다.

즉 트랜스밋션 제어 유닛은 파워 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 제3마찰요소를 작동시키는 것인데, 이러한 제어에 의해 제1마찰요소(24)를 통하여 입력축(2)의 회전 동력은 2개의 선기어(8)(10)로 동시에 전달되어 각각 제1, 2 싱글 피니언 싱글 피니언 유성기어셋트(4)(6)의 입력요소가 선택되면서, 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 링기어(30)가 반력요소로 작용하게 된다.

따라서 선기어(8)로 전달된 입력축(2)의 회전은 크게 감속되면서 유성 캐리어(16)를 통하여 트랜스퍼 드라이브 기어(22)로 전달되어 1속 제어를 실현하게 된다.

이러한 전진 1속 상태에서 차속이 증가하면서 스로틀 밸브의 개도량이 증가하게 되면 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(32)을 작동을 그대로 존속시키면서 제1마찰요소(24)의 작동을 중단시키고 새로운 입력요소를 선택하기 위하여 제2마찰요소(28)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)가 입력요소로 작용하게 되는데, 이 유성기어셋트의 링기어(18)는 트랜스퍼 드라이브 기어(22)와 연결되어 있기 때문에 실질적으로 이 링기어가 반력요소로 작용하게 된다.

따라서 이 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 선기어(10)는 유성 캐리어(26)로 들어오는 회전수보다 증가된 회전수로 돌면서 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 선기어(8)로 그 회전력을 전달하게 되므로 1속시 보다는 높은 회전수가 선기어로 전달되는 것이다.

이러한 작용으로 유성 캐리어(16)를 통하여 나가는 회전 동력은 1속 보다는 적게 감속된 2속의 변속비를 출력하게 되는 것이다.

이러한 2속 상태에서 차속이 점점 빨라지고 스로틀 밸브의 개도량이 증가하게 되면 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(32)의 작동을 중단시켜 반력요소를 제거하면서 제1마찰요소(24)를 다시 작동시켜 2개의 입력요소를 만들게 된다.

즉, 제1, 2 싱글 피니언 유성기어셋트(4)(6)에서는 선기어(8)(10)가 입력축(2)의 회전 동력을 전달받으면서 제2 싱글 피니언 유성기어셋트에서는 유성 캐리어(26)로 입력이 되면서 이 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어(18)로부터 나가는 출력이 유성 캐리어(16)를 통하여 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)로 입력된다.

이러한 작용으로 각각의 유성기어셋트는 입력요소를 2개로 하는 상태가 되므로 입력과 출력이 동일한 직결 상태의 1 : 1 변속비를 출력하여 3속 제어를 완료하게 된다.

이러한 3속 상태에서 차속이 점점 빨라지고 스로틀 밸브의 개도량이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유넛은 제1마찰요소(24)의 작동을 중단시키면서 단순 유성기어셋트에 반력을 제공하기 위하여 제4마찰요소(36)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 제1, 2 싱글 피니언 유성기어셋트(4)(6)의 선기어(8)(10)가 모두 록킹되면서 반력요소로 작용하게 되고, 제2마찰요소(28)를 통하여 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)로 입력축(2)의 회전 동력이 전달된다.

따라서 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)에서는 입력 회전수보다 증가된 회전수가 링기어(18)를 통하여 출력되어 4속을 실현하게 된다.

그리고 운전자가 셀렉터 레버를 후진(R) 레인지로 선택하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(24)를 작동시켜 동력전달부재(12)를 통하여 각각의 선기어(8)(10)로 입력축(2)의 회전 동력을 전달하게 되는데, 이때 반력요소를 제공하면서 출력측의 회전 방향을 바꾸기 위하여 제5마찰요소(38)를 작동시키게 된다.

그 결과 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(26)가 고정되어 반력요소로 작용하게 되므로 링기어(18)는 입력과 반대방향으로 회전하면서 차량을 후진시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동 변속장치는, 심프슨형 복합 유성기어장치를 사용하는 변속장치에서 부변속 수단을 사용하지 않고도 전진 4속의 변속비를 출력할 수 있으므로 부변속부를 사용하여 4속을 출력하는 종래의 변속장치에 비하여 구조를 간단히 할 수 있다.

그리고 이러한 구조가 실현됨으로서 변속이 전체의 중량과 사이즈를 줄일 수 있어 컴팩트한 변속 구조를 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축상에 선기어를 공용으로 사용할 수 있도록 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 조합하여 이루어지는 심프슨형 복합 유성기어셋트에 있어서,

   제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 유성 캐리어와 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어를 직결하고, 제1, 2 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 유성 캐리어를 각각 제1, 2 마찰요소를 개재시켜 상기 입력축과 연결함과 동시에 각각 제4, 5 마찰요소를 개재시켜 변속기 하우징과 가면적으로 연결하며, 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어를 제3 마찰요소를 개재시켜 변속기 하우징과 가변적으로 연결하고, 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어가 출력요소가 되도록 트랜스퍼 드라이브 기어를 장착하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속장치.