KR100357561B1

KR100357561B1 - 차량용 자동변속기의 파워 트레인

Info

Publication number: KR100357561B1
Application number: KR1019990063701A
Authority: KR
Inventors: 박성훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2002-10-19
Also published as: JP2001193802A; KR20010061212A; JP4638590B2

Abstract

부품수를 줄여 조립 공수를 줄이고, 소형 경량화하여 연비를 향상시킬 수 있도록 한 자동 변속기의 파워 트레인을 제공할 목적으로;

제1,2 싱글 피니언 유성기어셋트를 제1, 2, 3, 4 클러치와 제1, 2개의 브레이크 그리고 제1, 2 원웨이 클러치를 이용하여 조합하되, 상기 제4 클러치 및 제1,2 브레이크의 리턴 스프링을 접시형 스프링으로 하고, 제1,2 브레이크의 리테이너를 공유토록 하며, 하나의 부재를 이용하여 제1,2 원웨이 클러치를 지지하고, 제2, 3클러치를 복렬화하여 배치한 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동변속기의 파워 트레인{POWER TRAIN OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 자동변속기에 적용되는 파워 트레인에 관한 것이다.

예컨데, 차량용 자동 변속기는 토크 컨버터와, 이 토크 컨버터에 연결되어 있는 다단 변속기어 메카니즘인 파워 트레인을 보유하고 있으며, 차량의 주행 상태에 따라 상기 파워 트레인의 작동요소 중 어느 하나의 작동요소를 선택적으로 작동시키기 위한 유압 제어 시스템을 보유하게 된다.

이러한 자동 변속기를 설계함에 있어서는, 우선적으로 설계 목표에 부합되는 설계 개념을 찾기 위하여 개념 설계와 설계 방안이 제시되고, 성능, 내구성, 신뢰성, 양산성 및 제조비용 등의 측면에서 가장 우수한 설계 개념 하나를 선택하게 된다.

그리고 상기와 같은 설계 개념이 선택되면, 대개는 메커니컬 섹션과, 유압 제어 시스템, 전자 제어 시스템의 3부분으로 나누어 개발이 이루어지게 되는데,

상기 메커니컬 섹션에서의 파워 트레인은 적어도 2개 이상의 단순 유성기어셋트를 조합하여 요구되는 변속단을 얻을 수 있는 복합 유성기어셋트로 이루어지며, 상기와 같은 파워 트레인을 운용하는 유압 제어 시스템은 오일펌프로부터 발생된 유압을 조절하는 압력 조절 수단과, 변속 모드를 형성시켜줄 수 있는 수동 및 자동 변속 컨트롤 수단과, 변속시 원활한 변속 모드 형성을 위해 변속감 및 응답성을 조절하는 유압 컨트롤 수단과, 토크 컨버터의 댐퍼 클러치 작동을 위한 댐퍼 클러치 컨트롤 수단과, 각 마찰요소에 적절한 유압 공급을 분배하는 유압 분배 수단을 포함하여 이루어진다.

이에 따라 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 온/오프되는 솔레노이드 밸브들과 듀티 제어되는 솔레노이드 밸브들에 의해 유압 분배 수단의 유압 분배가 다르게 이루어지면서 마찰요소의 작동이 선택되어 변속단 제어가 실현되는 것이다.

이러한 파워 트레인과 유압 제어 시스템은 각 자동차 메이커에 따라 형식을 달리하면서 개발되어 적용되고 있는데, 그 일예로 전진 4속 후진 1속의 파워 트레인의 구성을 살펴보면, 도 3에서와 같이, 엔진으로부터의 회전 동력이 토크 컨버터(204)를 통해 입력축(206)으로 전달되면, 이 입력축(206)은 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트(208)(210)로 토크를 전달하고, 이들 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트(208)(210)의 상호 보완적인 작동으로 변속이 이루어져 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(208)의 유성 캐리어(212)와 연결되어 있는 트랜스퍼 드라이브기어(214)를 통해 출력될 수 있는 클러치 훅 업이 이루어진다.

(이하에서는 상기 제1, 2 싱글 피니언 유성기어셋트(208)(210)가 반복 기재되는 것을 피하기 위하여 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어(216), 유성 캐리어(212), 링기어(218)를 제1 선기어(216), 제1 유성 캐리어(212), 제1 링기어(218)로 지칭하고, 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어(220), 유성 캐리어(222), 링기어(224)를 제2 선기어(220), 제2 유성 캐리어(222), 제2 링기어(224)로 지칭한다)

상기 제1,2 싱글 피니언 유성기어셋트(208)(210)의 연결 관계를 살펴보면, 상기 제1 유성 캐리어(212)는 제2 링기어(224)와 고정적으로 연결된 상태에서, 제1 선기어(216)는 전진 변속단의 모든 영역에서 작동하는 제1 마찰요소(C1)를 개재시켜 입력축(206)과 연결된다.

그리고 제2 유성 캐리어(222)는 전진 3, 4속에서 작동하는 제2 클러치(C2)를 개재시켜 입력축(206)과 연결되고, 제2 선기어(220)는 후진 변속단에서 작동하는 제3 클러치(C3)를 개재시켜 입력축(206)과 연결된다.

또한, 상기 제2 유성 캐리어(222)는 제1 링기어(218)와 함께 제1 브레이크(B1)를 통해 변속기 하우징(226)과 연결되고, 상기 제2 선기어(220)는 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(226)과 연결되는 구성을 갖는다.

그리고 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(214)를 통해 인출되는 출력은 중간축(228)을 통해 디프렌셜 기어장치(230)를 통해 구동축으로 분배된다.

그러나 상기와 같은 파워 트레인에 있어서는 전진1,2,3 속에서 작동하는 제1 클러치와, 3, 4속에서 작동하는 제2 마찰요소, 후진시 작동하는 제3 클러치, 1속과 후진시 작동하는 제1 브레이크와, 2속에서 작동하는 제2 브레이크를 배치하되, 모두 축방향으로 배열되고, 제2, 3 클러치만이 복렬식으로 배열하고 있다.

이에 따라 전장이 증대되고, 변속감 향상을 위한 원웨이 클러치의 배치 공간이 협소하여 최상의 변속감 확보에 한계가 있다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 부품수를 줄여 조립 공수를 줄이고, 소형 경량화하여 연비를 향상시킬 수 있도록 한 자동 변속기의 파워 트레인을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 스틱 다이어그램.

도 2는 본 발명의 요부 확대도.

도 3은 종래 파워 트레인의 구성도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 제1,2 싱글 피니언 유성기어셋트를 제1, 2, 3, 4 클러치와 제1, 2개의 브레이크 그리고 제1, 2 원웨이 클러치를 이용하여 조합하되, 상기 제4 클러치 및 제1,2 브레이크의 리턴 스프링을 접시형 스프링으로 하고, 제1,2 브레이크의 리테이너를 공유토록 하며, 하나의 부재를 이용하여 제1,2 원웨이 클러치를 지지하고, 제2, 3클러치를 복렬화하여 배치한 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 구성도로서, 본 발명에 의한 파워 트레인은 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 조합하여 전진 4속 및 후진 1속의 변속단을 얻을 수 있도록 한 것이다.

즉, 엔진으로부터의 회전 동력이 토크 컨버터(4)를 통해 입력축(6)으로 전달되면, 이 입력축(6)은 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트(8)(10)로 토크를 전달하고, 이들 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트(8)(10)의 상호 보완적인 작동으로 변속이 이루어져 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(8)의 유성 캐리어(12)와 연결되어 있는 트랜스퍼 드라이브 기어(14)를 통해 출력될 수 있는 클러치 훅 업이 이루어진다.

이하에서는 상기 제1, 2 싱글 피니언 유성기어셋트(8)(10)가 반복 기재되는 것을 피하기 위하여 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어(16), 유성 캐리어(12), 링기어(18)를 제1 선기어(16), 제1 유성 캐리어(12), 제1 링기어(18)로 지칭하고, 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(10)의 선기어(20), 유성 캐리어(22), 링기어(24)를 제2 선기어(20), 제2 유성 캐리어(22), 제2 링기어(24)로 지칭한다.

상기 제1,2 싱글 피니언 유성기어셋트(8)(10)의 연결 관계를 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 제1 유성 캐리어(12)는 제2 링기어(24)와 고정적으로 연결된 상태에서 제1 선기어(16)는 전진 변속단의 모든 영역에서 작동하는 제1 마찰요소(C1)를 개재시켜 입력축(6)과 연결된다.

그리고 제2 유성 캐리어(22)는 전진 3, 4속에서 작동하는 제2 클러치(C2)를 개재시켜 입력축(6)과 연결되고, 제2 선기어(20)는 후진 변속단에서 작동하는 제3 클러치(C3)를 개재시켜 입력축(6)과 연결된다.

또한, 상기 제2 유성 캐리어(22)는 병렬로 배치되는 제1 브레이크(B1)와 제1 원웨이 클러치(F1)를 통해 변속기 하우징(26)과 연결됨과 동시에 제1 링기어(18)와는 병렬 배치되는 제4 클러치(C4)와 제2 원웨이 클러치(F2)를 개재시켜 연결된다.

그리고 상기 제2 선기어(20)는 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(26)과 연결되는 구성을 갖는다.

상기와 같이 이루어지는 파워 트레인의 변속 작동을 살펴보면, 전진 1속에서는 제1 클러치(C1)와 제1,2 원웨이 클러치(F1)(F2)가 작동함으로써, 제1 선기어(16)가 입력요소로 작동하고, 제1 링기어(18)와 제2 유성 캐리어(22)가 반력요소로 작동하게 된다.

그리고 전진 2속에서는 상기 제1 속의 상태에서 제2 브레이크(B2)가 작동함으로써, 제1 선기어(16)로 입력이 이루어지는 상태에서 제2 선기어(20)가 반력요소로 작동하면서 변속이 이루어지게 된다.

전진 3속에서는 상기 제2속의 상태에서 제2 클러치(C2)가 작동하고, 제2 브레이크(B2)의 작동이 해제됨으로써, 제1,2 싱글 피니언 유성기어셋트(8)(10)가 록킹되면서 입력과 동속으로 출력이 이루어진다.

전진 4속에서는 상기 3속의 상태에서 제2 브레이크(B2)가 작동하여 반력요소가 제2 선기어(20)가 되면서 오버 드라이브 상태인 4속으로의 변속이 이루어지게 된다.

후진 변속단에서는 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동하여 제2 선기어(20)로 입력이 이루어지는 상태에서 제2 유성 캐리어(22)가 반력요소가 되면서 후진 변속이 이루어지게 된다.

상기와 같은 파워 트레인을 구성함에 있어서, 본 발명은 도 2에서와 같이,모든 마찰요소(C1)(C2)(C3)(C4)(B1)(B2)를 습식 다단 클러치로 형성하였다.

그리고 상기 제4 클러치(C4)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)의 리턴 스프링을 접시형 스프링(50)(52)(54)로 적용하여 파워 트레인의 전장을 최소화할 수 있도록 하였다.

또한, 제1, 2 브레이크(B1)(B2)의 리테이너(56)를 공유토록 함으로써, 부품수를 줄이고, 제1, 2 원웨이 클러치(F1)(F2)를 팩케이지화 하였다.

즉, 제1, 2 원웨이 클러치(F1)(F2)를 제1 브레이크(B1)의 허브(58)에 서브 어셈블리화 한 것이다.

그리고 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)를 복렬화하여 길이를 단축토록 하였다.

이를 위하여 제2 클러치(C2)의 외측에 제3 클러치(C3)가 배치되도록 하되, 제3 클러치(C3)의 피스톤(60)을 제2 클러치(C2)의 리테이너(62)로 공유할 수 있도록 하고, 상기 제3 클러치(C3)의 피스톤(60) 내측에 제2 클러치(C2)의 피스톤(64)이 위치토록 하여 2개의 피스톤(60)(64)이 하나의 코일 스프링(66)을 리턴 스프링으로 공유토록 하였다.

도면중 미설명 부호 28은 중간축이며, 30은 디프렌셜을 지칭한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 제3 클러치 및 제1,2 브레이크의 리턴 스프링을 접시형 스프링으로 하고, 제1,2 브레이크의 리테이너를 공유하며, 하나의 부재를 이용하여 제1,2 원웨이 클러치를 지지하게 하며, 제2,3클러치를복렬화함으로써, 부품수를 줄여 조립 공수를 줄이고, 소형 경량화하여 연비를 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims

제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어를 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어와 고정적으로 연결하고, 상기 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 유성 캐리어 및 선기어를 각각 제1, 2, 3 클러치를 개재시켜 입력축과 연결하며, 상기 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 유성 캐리어를 제1 브레이크를 개재시켜 변속기 하우징과 연결함과 동시에 제4 클러치를 개재시켜 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어와 가변적으로 연결하며, 상기 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어를 제2 브레이크를 개재시켜 변속기 하우징과 연결하고, 상기 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 유성 캐리어를 제1, 2 원웨이 클러치를 개재시켜 변속기 하우징과 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어와 연결하되,

상기 제4 클러치 및 제1,2 브레이크의 리턴 스프링을 접시형 스프링으로 하고, 제1,2 브레이크의 리테이너를 상호 공유토록 하며, 하나의 부재를 이용하여 제1,2 원웨이 클러치를 지지하고, 제2, 3클러치를 복렬화하여 배치함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 제2 클러치의 외측에 제3 클러치가 배치되도록 하되, 제3 클러치의 피스톤을 제2 클러치의 리테이너로 공유할 수 있도록 하고, 상기 제3 클러치의 피스톤 내측에 제2 클러치의 피스톤이 위치토록 하여 2개의 피스톤이 하나의 코일 스프링을 리턴 스프링으로 공유토록 함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.