KR100482580B1 - A six-speed power train of an automatic transmission for a vehicle - Google Patents
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Abstract
적은 수의 마찰요소를 적용하여 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하되, 전장 및 중량을 작게 하여 컴팩트화 하고, 가속시 자주 사용되는 저속 변속단에서 작동요소의 회전속도를 낮춤으로써, 내구성을 증대시키고, 마찰요소의 슬립속도를 저하시키고, 동력전달 경로를 단순화함으로써, 내구성 향상 및 동력손실을 줄일 목적으로;By applying a small number of friction elements, it realizes 6th forward speed and 1st reverse speed, but it is compact by reducing the overall length and weight, and it is durable by lowering the rotational speed of operating elements at low speed gears that are frequently used during acceleration. To increase the durability, reduce the slip speed of the friction element, and simplify the power transmission path, thereby improving durability and reducing power loss;
3개의 단순 유성기어셋트를 조합하여 자동 변속기의 파워 트레인을 형성함에 있어서, 상기 제1 유성기어셋트와 제3 유성기어셋트의 6개의 작동요소 중 상호 2개씩의 작동요소를 고정적으로 연결하여 제1,2,3,4의 작동요소를 보유하는 복합 유성기어셋트로 형성하되, 상기 작동요소 중 제1 작동요소는 선택적인 입력요소로만 작동되도록 하고, 제2 작동요소는 상시 출력요소로 작동토록 하며, 제3 작동요소는 선택적으로 입력요소 및 고정요소로 작동되도록 하고, 제4 작동요소는 선택적으로 고정요소로 작동되도록 구성하며; 상기 제2 유성기어셋트는 상시 입력요소로 작동하는 제5 작동요소와, 상시 출력요소로 작동하는 제6 작동요소와, 상시 고정요소로 작동하는 제7 작동요소를 보유하며, 상기 제2 유성기어셋트의 제6 작동요소가 입력축의 회전수에 대하여 감속된 회전수의 회전을 상기 복합 유성기어셋트의 제4 작동요소로 출력할 수 있도록 이루어지는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공한다.In combining the three simple planetary gear sets to form the power train of the automatic transmission, the first planetary gear set and the third planetary gear set of the six operating elements of each of the two operating elements fixedly connected to each other by the first It is formed of a compound planetary gear set having an operating element of, 2,3,4, wherein the first of the operating elements is operated only as an optional input element, and the second operating element is always operated as an output element. The third actuating element is selectively actuated by the input element and the stationary element, and the fourth actuating element is selectively actuated by the stationary element; The second planetary gear set has a fifth actuating element acting as a constant input element, a sixth actuating element acting as a constant output element, and a seventh actuating element acting as a constant fixing element, and the second planetary gear. A sixth speed train of an automatic transmission for a vehicle configured to output a rotation of a reduced speed relative to the rotational speed of an input shaft to a fourth operating element of the composite planetary gear set.
Description
본 발명은 차량용 자동 변속기에 적용되어 6속의 변속단을 구현할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 6속 파워트레인에 관한 것이다.The present invention relates to a six-speed powertrain of an automatic transmission for a vehicle applied to an automatic transmission for a vehicle to realize a six-speed transmission stage.
예컨대, 자동 변속기의 다단 변속기어 메카니즘은, 복수의 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 복수의 유성기어셋트가 조합된 파워 트레인은 엔진 토크를 변환하여 전달하는 토크 컨버터로부터 회전동력이 입력되면 이를 다단으로 변속하여 출력측으로 전달하는 기능을 수행하게 된다.For example, the multi-speed gear mechanism of the automatic transmission is composed of a combination of a plurality of planetary gear sets, and a power train in which the plurality of planetary gear sets is combined is provided when rotational power is input from a torque converter that converts and transmits engine torque. It performs the function of transmitting to the output side by shifting to multiple stages.
이러한 자동 변속기의 파워 트레인은 많은 변속단을 보유할수록 동력성능 및 연료 소비율면에서 유리하기 때문에 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워 트레인이 요구되고 있다.Since the power train of the automatic transmission has more shift stages, it is advantageous in terms of power performance and fuel consumption rate, and thus, a power train capable of implementing more shift stages is required.
그리고 동일 수의 변속단을 구현하더라도 유성기어셋트의 조합 방법에 따라 내구성 및 동력 전달효율, 그리고 크기 및 중량등이 크게 달라지기 때문에, 보다 견고하고 동력손실을 최소화하면서도 컴팩트화 할 수 있는 파워 트레인의 개발을 위한 노력이 계속되고 있다.And even if the same number of gear stages are implemented, the durability, power transmission efficiency, size and weight of the planetary gear set vary greatly depending on the combination method of the planetary gear set, which makes the power train more compact and compact while minimizing power loss. Efforts for development are ongoing.
그리고 유성기어셋트를 이용하는 파워 트레인을 개발함에 있어서는 어떤 새로운 유성기어셋트를 개발하는 것이 아니라, 기존에 나와 있는 싱글 피니온 유성기어셋트 및 더블 피니온 유성기어셋트를 어떻게 조합하고, 이에 수반되는 클러치와 브레이크, 그리고 원웨이 클러치를 어느 위치에 몇 개를 배치하여 가능한 동력손실이 없이 원하는 변속단과 이에 따르는 변속비를 구현하여 변속기 성능을 향상시키는 데에 그 목표를 두고 다양하게 연구되고 있다.And when developing a power train using planetary gear sets, instead of developing any new planetary gear sets, how to combine the existing single pinion planetary gear sets and double pinion planetary gear sets, and the accompanying clutches Various studies are aimed at improving the transmission performance by arranging a plurality of brakes and one-way clutches at any position to realize a desired shift stage and a corresponding shift ratio without possible power loss.
특히, 수동 변속기의 경우에는 변속단이 지나치게 많으면 운전자가 자주 변속을 해주어야 하는 불편함이 있으나, 자동 변속기의 경우에 있어서는 운전 상태에 따라 트랜스밋션 제어유닛이 자동으로 파워 트레인의 작동을 제어하여 변속을 수행하게 되는 바, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워 트레인을 개발하는 것은 매우 중요한 가치가 있다고 할 수 있다.In particular, in the case of a manual transmission, if there are too many shift stages, the driver should shift frequently. However, in the case of an automatic transmission, the transmission control unit automatically controls the operation of the power train in accordance with the driving state to change the shift. As a result, developing a power train that can implement more shifts is of great value.
이러한 추세에 부응하기 위하여 4속 및 5속 파워 트레인에 관한 다양한 연구가 진행되고 있음과 아울러, 최근에는 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있는 자동 변속기의 파워 트레인이 제공되고 있으며, 그 일예로서는 미국 특허 제6,071,208호(이하, 종래기술 1이라고 칭함)에 개시된 파워 트레인을 들 수 가 있다.In order to cope with this trend, various studies on the 4th and 5th speed power trains are being conducted, and recently, the power train of the automatic transmission that can realize the 6th forward and 1st speed shift stages has been provided. One example is the power train disclosed in US Pat. No. 6,071,208 (hereinafter referred to as Prior Art 1).
상기 종래기술 1은 도 5 및 도 6에 파워 트레인의 구성과 마찰요소의 작동표를 도시하고 있다.The prior art 1 shows the configuration of the power train and the operation table of the friction elements in FIGS. 5 and 6.
먼저, 파워 트레인의 구성을 살펴보면, 1개의 더블 피니언 유성기어셋트(PG1)와 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트(PG2)(PG3)를 조합하되, 입력축(2)에는 제1 유성 캐리어(4)와 고정 연결되고, 제2 클러치(C2)를 통해 제3 유성 캐리어(14)와 제2 링기어(16)가 가변 연결되어 입력요소로 작용하고, 제2 유성 캐리어(22)가 항시 출력요소로 작용하게 된다.First, referring to the configuration of the power train, one double pinion planetary gear set PG1 and two single pinion planetary gear sets PG2 and PG3 are combined, but the input shaft 2 has a first planet carrier 4 and It is fixedly connected, and the third planet carrier 14 and the second ring gear 16 are variably connected via the second clutch C2 to act as an input element, and the second planet carrier 22 is always an output element. Done.
그리고 제1 링기어(6)와 제3 링기어(8), 제2 선기어(12)와 제3 선기어(10), 제2 링기어(16)와 제3 유성 캐리어(14)가 각각 고정 연결되고, 상기 제1 유성캐리어는 제1 클러치(C1)을 통해 제1 선기어(18)와 가변적으로 연결된다.The first ring gear 6, the third ring gear 8, the second sun gear 12, the third sun gear 10, the second ring gear 16, and the third planet carrier 14 are fixedly connected, respectively. The first planet carrier is variably connected to the first sun gear 18 through the first clutch C1.
또한, 상호 고정 연결되어 있는 상기 제2, 3선기어(12)(10)는 제1 브레이크(B1), 제2 링기어(16)와 제3 유성 캐리어(14)는 제2 브레이크(B2), 제1, 3 링기어(6)(8)는 제3 브레이크(B3)를 구비하여 선택적으로 고정요소로 작용할 수 있도록 하며, 가변 연결되는 제1 유성 캐리어(4)와 제1 선기어(18)는 제1 선기어(18)측으로 제4 브레이크(B4)가 구비된다.In addition, the second and three-wire gears 12 and 10 fixedly connected to each other may include a first brake B1, a second ring gear 16 and a third planet carrier 14 including a second brake B2, The first and third ring gears 6 and 8 have a third brake B3 to selectively act as a fixing element, and the first planetary carrier 4 and the first sun gear 18 which are variablely connected are The fourth brake B4 is provided on the first sun gear 18 side.
이에 따라 상기 마찰요소는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1속에서 제1, 4 브레이크(B1)(B4), 제2속에서 제1 클러치(C1)과 제1 브레이크(B1), 제3속에서 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1), 제4속에서 제1,2 클러치(C1)(C2), 제5속에서 제2 클러치(C2)와 제4 브레이크(B4), 제6속에서 제2 클러치(C2)와 제3 브레이크(B3)를 작동시키고, 후진 변속단에서는 제2, 4 브레이크(B2)(B4)를 작동시키면서 변속이 이루어지게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 6, the friction element includes first and fourth brakes B1 and B4 at a first speed, and a first clutch C1 and a first brake B1 and a third speed at a second speed. In the second clutch C2 and the first brake B1, in the fourth speed the first and second clutches C1 and C2, in the fifth speed the second clutch C2 and the fourth brake B4, The second clutch C2 and the third brake B3 are operated at the sixth speed, and the shift is performed while the second and fourth brakes B2 and B4 are operated at the reverse shift stage.
즉, 종래 기술 1은 1개의 더블 피니언 유성기어셋트와 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 2개의 클러치와 4개의 브레이크로 조합하여 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.That is, the prior art 1 combines one double pinion planetary gear set and two single pinion planetary gear sets with two clutches and four brakes to implement a shift speed of 6 forward speed and 1 reverse speed.
그러나 상기 종래기술 1은 6개의 마찰요소를 사용하고 있는 바, 부피가 커지고, 중량이 커진다는 문제점을 내포하고 있다.However, the prior art 1 has a problem that the six friction elements are used, which increases the volume and the weight.
또한, 상기 종래 기술 1의 파워 트레인은 통상적으로 4속에서 1 : 1의 변속비를 이루는 6속 자동 변속기에서 추월 가속시에 자주 사용되는 전진 3속에서 제1 선기어(18)가 입력축의 회전속도에 비해 2배 이상의 속도로 회전하고, 비작동 마찰요소인 제4 브레이크(B4) 또한 같은 속도로 슬립이 발생되어 내구성을 저하시키는 원인이 된다.In addition, the power train of the prior art 1 is the first sun gear 18 at the rotational speed of the input shaft at the third forward speed, which is frequently used during overtaking acceleration in the six-speed automatic transmission that typically has a speed ratio of 4: 1 to 1: 1. It rotates at a speed more than twice, and the fourth brake B4, which is a non-operating friction element, also causes slip at the same speed, which causes a decrease in durability.
그리고 모든 변속단에 걸쳐 마찰요소의 슬립이 과다하게 발생되어 내구성을 저하시킴은 물론 동력 손실을 초래하는 바, 전진 2속 내지 전진 6속에서 전반적으로 마찰요소의 슬립속도를 저하시키는 방향으로의 개선이 요구되고 있다.In addition, the friction element is excessively slipped over all the shift stages, thereby reducing the durability and causing power loss. The improvement in the direction of reducing the slip speed of the friction element as a whole in the 2nd forward to 6th forward speeds is improved. This is required.
특히, 전진 6속에서 마찰요소의 슬립속도의 합이 지나치게 크기 때문에 내구성에 대한 문제점이 크다는 것을 알 수 있다.In particular, it can be seen that the problem of durability is large because the sum of the slip speeds of the friction elements at the sixth forward speed is too large.
또한, 도 4의 b에서와 같이, 동력전달에 관여하여 부하를 담당하는 유성기어셋트의 수를 고려할 때, 전진 5,6속에서 두 개 이상의 유성기어셋트가 동력전달에 관여하기 때문에 동력 전달 효율이 저하되므로, 보다 높은 동력전달효율을 제공하는 자동 변속기용 파워 트레인이 요구되고 있다. In addition, as shown in b of FIG. 4, when considering the number of planetary gearsets that are responsible for the load in connection with power transmission, power transmission efficiency because two or more planetary gearsets are involved in power transmission at the forward 5 and 6 speeds. As this is lowered, there is a need for a power train for an automatic transmission that provides higher power transmission efficiency.
그리고 다른 종래 실시예로서는 도7 및 도8에 개시한 미국특허 제5,226,862호(1993.7.13 ; 이하 종래기술 2라고 칭함)를 들 수가 있다.As another conventional example, US Patent No. 5,226,862 (1993.7.13; hereinafter referred to as Prior Art 2) disclosed in Figs.
상기 종래기술 2는 1개의 더블 피니언 유성기어셋트(PG1)와 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트(PG2)(PG3)를 조합하되, 입력축(30)에는 제1 선기어(32)와 고정 연결되고, 제1 클러치(C1)를 통해 제2, 3 선기어(34)(36)가 연결되며, 제2 클러치(C2)를 통해 제2 유성 캐리어(38)와 제3 링기어(40)가 가변 연결되어 입력요소로 작용하고, 제3 유성 캐리어(42)가 항시 출력요소로 작용하게 된다.The prior art 2 combines one double pinion planetary gear set (PG1) and two single pinion planetary gear sets (PG2) (PG3), but is fixedly connected to the first sun gear 32 to the input shaft 30, The second and third sun gears 34 and 36 are connected through the first clutch C1, and the second planet carrier 38 and the third ring gear 40 are variably connected through the second clutch C2. It acts as an element, and the third planet carrier 42 always acts as an output element.
즉, 상기 제2, 3 선기어(34)(36)는 상호 고정 연결되어 입력축(30)에 가변 연결되며, 상기 제2 유성 캐리어(38)와 제3 링기어(40)는 상호 고정 연결되어 입력축(30)에 가변 연결된 것이다.That is, the second and third sun gears 34 and 36 are fixedly connected to each other and variably connected to the input shaft 30, and the second planet carrier 38 and the third ring gear 40 are fixed to each other and are connected to the input shaft. It is variablely connected to (30).
그리고 상기 제3 링기어(40)는 제1 브레이크(B1), 상호 고정적으로 연결되는 제1, 2 링기어(44)(46)는 제2 브레이크(B2), 제1 유성 캐리어(48)는 제3 브레이크(B3)를 구비하여 선택적으로 고정요소로 작용할 수 있도록 구성된다.The third ring gear 40 may include a first brake B1, first and second ring gears 44 and 46 that are fixedly connected to each other, a second brake B2, and a first planet carrier 48. The third brake B3 is configured to selectively act as a fixing element.
이에 따라 상기 마찰요소는 도 8에 도시된 바와 같이, 제1속에서 제1 클러치(C1)과 제1 브레이크(B1), 제2속에서 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2), 제3속에서 제1 클러치(C1)와 제3 브레이크(B3), 제4속에서 제1,2 클러치(C1)(C2), 제5속에서 제2 클러치(C2)와 제3 브레이크(B3), 제6속에서 제2 클러치(C2)와 제2 브레이크(B2)를 작동시키고, 후진 변속단에서는 제1, 3 브레이크(B1)(B3)를 작동시키면서 변속이 이루어지게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 8, the friction element includes a first clutch C1 and a first brake B1 at a first speed, a first clutch C1 and a second brake B2 at a second speed, The first clutch C1 and the third brake B3 at the third speed, the first and second clutches C1 and C2 at the fourth speed, the second clutch C2 and the third brake B3 at the fifth speed ), The second clutch C2 and the second brake B2 are operated at the sixth speed, and the shift is performed while the first and third brakes B1 and B3 are operated at the reverse shift stage.
즉, 종래 기술 2은 상기 종래기술 1에서와 같이 1개의 더블 피니언 유성기어셋트와 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 2개의 클러치와 3개의 브레이크로 조합하여 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.That is, the prior art 2 combines one double pinion planetary gear set and two single pinion planetary gear sets as in the prior art 1, but combines two clutches and three brakes to shift forward 6 speeds and reverse 1 speeds. You will implement a stage.
이에 따라 상기 종래기술 2는, 상기 종래기술 1에 비하여 1개의 마찰요소가 적게 사용됨으로써, 부피 및 중량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the prior art 2 has the advantage that the volume and weight can be reduced by using one friction element less than the prior art 1.
그리고 상기 종래 기술 2의 파워 트레인은 전진 4속에서 제1 유성 캐리어(48)의 상대 슬립이 입력에 비하여 3.8 정도 크기 때문에 일반적인 자동 변속기용으로 사용하기가 불가능하다.In addition, the power train of the prior art 2 cannot be used for a general automatic transmission because the relative slip of the first planet carrier 48 at the forward 4 speed is about 3.8 larger than that of the input.
또한, 전진 1속에서 비작동 마찰요소인 제3 클러치(C3)와, 전진 6속에서 비작동 마찰요소인 제1 클러치(C1)의 슬립이 크게 발생되어 내구성을 저하시키는 원인이 된다.In addition, a large amount of slip occurs between the third clutch C3 as the non-operating friction element at the first forward speed and the first clutch C1 as the non-operating friction element at the forward 6 speed, which causes the durability to be deteriorated.
그리고 전진 3속을 제외한 모든 변속단에 걸쳐 마찰요소의 슬립이 과다하게 발생되어 내구성을 저하시킴은 물론 동력 손실을 초래하는 바, 전반적으로 마찰요소의 슬립속도를 저하시키는 방향으로의 개선이 요구되고 있다.In addition, the friction element is excessively slipped in all the shift stages except the forward three speeds, thereby deteriorating durability and causing power loss. Therefore, improvement in the direction of reducing the slip speed of the friction element is required. have.
또한, 도 4의 c에서와 같이, 동력전달에 관여하여 부하를 담당하는 유성기어셋트의 수를 고려할 때, 전진 5,6속에서 두 개 이상의 유성기어셋트가 동력전달에 관여하기 때문에 동력 전달 효율이 저하되므로, 보다 높은 동력전달효율을 제공하는 자동 변속기용 파워 트레인이 요구되고 있다. In addition, as shown in c of FIG. 4, when considering the number of planetary gear sets that are in charge of power transmission and responsible for load, power transmission efficiency because two or more planetary gear sets are involved in power transmission at the forward 5 and 6 speeds. As this is lowered, there is a need for a power train for an automatic transmission that provides higher power transmission efficiency.
따라서, 본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 3개의 유성기어셋트와 5개의 마찰요소를 조합하여 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하되, 전장 및 중량을 작게하여 컴팩트화 할 수 있는 자동 변속기의 파워 트레인을 제공함에 있다.Therefore, the present invention was invented to meet the above demands, and an object of the present invention is to realize a shift speed of 6 forward speed and 1 reverse speed by combining three planetary gear sets and 5 friction elements, It is to provide a power train of an automatic transmission that can be made compact and compact.
또한, 가속시 자주 사용되는 저속 변속단에서 작동요소의 회전속도를 낮춤으로써, 내구성을 증대시키고, 마찰요소의 슬립속도를 저하시키고, 동력전달 경로를 단순화함으로써, 내구성 향상 및 동력손실을 줄일 수 있는 파워 트레인을 제공한다.In addition, by lowering the rotational speed of the operating element in the low-speed transmission stage often used during acceleration, it can increase the durability, lower the slip speed of the friction element, and simplify the power transmission path, thereby improving durability and reducing power loss Provide a power train.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 싱글 피니언 유성기어셋트인 제1 유성기어셋트와, 더블 피니언 유성기어셋트인 제2 유성기어셋트와, 싱글 피니언 유성기어셋트인 제3 유성기어셋트를 조합하여 이루어지는 자동 변속기의 파워 트레인에 있어서, In order to realize the above object, the present invention provides a combination of a first planetary gear set, which is a single pinion planetary gear set, a second planetary gear set, which is a double pinion planetary gear set, and a third planetary gear set, which is a single pinion planetary gear set. In the power train of the automatic transmission,
상기 제1 유성기어셋트와 제3 유성기어셋트의 6개의 작동요소 중 상호 2개씩의 작동요소를 고정적으로 연결하여 제1,2,3,4의 작동요소를 보유하는 복합 유성기어셋트로 형성하되,The first planetary gear set and the third planetary gear set of the six operating elements of each of the two operating elements are fixed to form a composite planetary gear set having the first, second, third and fourth operating elements, ,
상기 작동요소 중 제1 작동요소는 선택적인 입력요소로만 작동되도록 하고, 제2 작동요소는 상시 출력요소로 작동토록 하며, 제3 작동요소는 선택적으로 입력요소 및 고정요소로 작동되도록 하고, 제4 작동요소는 선택적으로 고정요소로 작동되도록 구성하며, The first actuating element of the actuating element is operated only as an optional input element, the second actuating element is operated as a constant output element, the third actuating element is selectively actuated as an input element and a fixed element, and a fourth The actuating element is optionally configured to act as a stationary element,
상기 제2 유성기어셋트는 상시 입력요소로 작동하는 제5 작동요소와, 상시 출력요소로 작동하는 제6 작동요소와, 상시 고정요소로 작동하는 제7 작동요소를 보유하며, The second planetary gear set has a fifth operating element acting as a constant input element, a sixth actuating element acting as a constant output element, and a seventh actuating element acting as a constant fixing element,
상기 제2 유성기어셋트의 제6 작동요소가 입력축의 회전수에 대하여 감속된 회전수의 회전을 상기 복합 유성기어셋트의 제4 작동요소로 출력할 수 있도록 이루어지는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.A sixth operating element of the second planetary gear set provides a power train of an automatic transmission for a vehicle configured to output the rotation of the reduced speed with respect to the rotational speed of the input shaft to the fourth operating element of the composite planetary gear set. .
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 일 실시예를 도시한 것으로서, 본 발명의 파워 트레인은 토크 컨버터를 통하여 엔진 출력축에 접속되는 입력축(100) 및 차륜 등에 접속되는 출력축(102)을 보유하고 있다. 1 shows an embodiment of a power train according to the present invention, which has an input shaft 100 connected to an engine output shaft via a torque converter and an output shaft 102 connected to a wheel or the like. .
상기 입력축(100)과 출력축(102) 사이에는 제1, 2, 3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)가 조합되어 배치되는데, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 제1 선기어(S1)와, 제1 링기어(R1)와, 이들 제1 선기어(S1)와 제1 링기어(R1) 사이에 치합되는 피니언(P1)을 회전 가능하게 지지하여 주는 제1 유성 캐리어(PC1)를 포함하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어진다.First, second, and third planetary gear sets PG1, PG2, and PG3 may be combined between the input shaft 100 and the output shaft 102, and the first planetary gear set PG1 may include a first sun gear ( First planet carrier PC1 rotatably supporting S1, the first ring gear R1, and the pinion P1 meshed between the first sun gear S1 and the first ring gear R1. It consists of a single pinion planetary gear set including.
상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 제2 선기어(S2)와, 제2 링기어(R2)와, 이들 제2 선기어(S2)와 제2 링기어(R2) 사이에 치합되는 피니언(P2)(P2')을 회전 가능하게 지지하여 주는 제2 유성 캐리어(PC2)를 포함하는 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어진다.The second planetary gear set PG2 is fitted with a second sun gear S2, a second ring gear R2, and a pinion P2 meshed between the second sun gear S2 and the second ring gear R2. It consists of a double pinion planetary gear set including a second planetary carrier PC2 for rotatably supporting P2 '.
상기 제3 유성기어셋트(PG3)는 제3 선기어(S3)와, 제3 링기어(R3)와, 이들 제3 선기어(S3)와 제3 링기어(R3) 사이에 치합되는 피니언(P3)을 회전 가능하게 지지하여 주는 제3 유성 캐리어(PC3)를 포함하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어진다.The third planetary gear set PG3 includes a third sun gear S3, a third ring gear R3, and a pinion P3 meshed between the third sun gear S3 and the third ring gear R3. It consists of a single pinion planetary gear set including a third planetary carrier (PC3) for rotatably supporting the.
상기 제1, 2, 3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 배열은 입력축(100)으로부터 제2, 1, 3 유성기어셋트(PG2)(PG1)(PG3)의 순서로 배치되며, 상기 작동 요소들 중 제1 유성 캐리어(PC1)와 제3 유성 캐리어(PC3), 제1 링기어(R1)과 제3 선기어(S3)는 각각 고정적으로 연결된다.The first, second and third planetary gear sets PG1 and PG2 and PG3 are arranged in the order of the second, first and third planetary gear sets PG2 and PG1 and PG3 from the input shaft 100. Among the operating elements, the first planet carrier PC1 and the third planet carrier PC3, the first ring gear R1 and the third sun gear S3 are fixedly connected to each other.
그리고 상기 입력축(100)에는 제2 선기어(S2)가 고정적으로 연결되어 항상 입력요소로 작동하며, 제1 선기어(S1)와 제1 유성 캐리어(PC1)가 제 1, 2 클러치(C1)(C2)를 개재시켜 가변 연결되어 입력요소로 작동하게 되고, 상기 제1 링기어(R1)와 제2 링기어(R2)는 제3 클러치(C3)를 통해 가변적으로 연결된다.The second sun gear S2 is fixedly connected to the input shaft 100 and always operates as an input element, and the first sun gear S1 and the first planet carrier PC1 are first and second clutches C1 and C2. The first ring gear (R1) and the second ring gear (R2) is variably connected via a third clutch (C3).
또한, 상기 제2 유성 캐리어(PC2)는 하우징(104)에 고정적으로 연결되어 항상 고정요소로 작동하며, 제3 유성 캐리어(PC3)와, 제3 선기어(S3)와 연결되는 제1 링기어(R1)는 각각 제1,2 브레이크(B1)(B2)를 개재시켜 하우징(104)과 연결되며, 제3 링기어(R3)는 항시 출력요소로 작동한다. In addition, the second planet carrier PC2 is fixedly connected to the housing 104 and always operates as a fixed element, and has a first ring gear connected to the third planet carrier PC3 and the third sun gear S3. R1) is connected to the housing 104 via the first and second brakes B1 and B2, respectively, and the third ring gear R3 always operates as an output element.
상기와 같이 구성되는 파워 트레인은 도 2의 작동 요소표와 같이, 전진 1속에서는 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1), 전진 2속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2), 전진 3속에서는 제1, 3 클러치(C1)(C3), 전진 4속에서는 제1,2 클러치(C1)(C2), 전진 5속에서는 제2, 3클러치(C2)(C3), 전진 6속에서는 제2 클러치(C2)와 제2 브레이크(B2), 후진에서는 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)를 작동시킴으로써, 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.The power train configured as described above has the first clutch C1 and the first brake B1 at the first forward speed and the first clutch C1 and the second brake B2 at the second forward speed, as shown in the operation element table of FIG. 2. 1st, 3rd clutch (C1) (C3) at 3rd forward speed, 1st, 2nd clutch (C1) (C2) at 4th forward speed, 2nd, 3rd clutch (C2) (C3) at 5th forward speed, 6th at 6th forward speed By operating the second clutch C2 and the second brake B2 and the reverse, the third clutch C3 and the first brake B1 are operated to realize a shift stage of six forward speeds and one reverse speed.
그리고 상기 2개의 작동요소가 상호 고정 연결된 상기 제1 유성기어셋트(PG1)와 제3 유성기어셋트(PG3)는 그 고정 연결관계에 의하여 하나의 복합 유성기어셋트(CPG)를 구성하는데, 상기 복합 유성기어셋트(CPG)는 총 6개의 작동요소중 2쌍의 작동요소가 고정적으로 연결되는 바, 4개의 작동요소를 구비하게 되고, 이는 속도선도상의 4개의 노드를 형성하게 된다.In addition, the first planetary gear set PG1 and the third planetary gear set PG3 having the two operating elements connected to each other are configured to form one compound planetary gear set CPG by the fixed connection relationship. The planetary gear set (CPG) has two actuating elements fixedly connected to a total of six actuating elements, and includes four actuating elements, which form four nodes on the speed diagram.
도 3은 본 발명 실시예의 파워 트레인에 대한 속도선도를 도시한 것으로서, 제1 유성기어셋트(PG1)와 제3 유성기어셋트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지고, 제1 링기어(R1)와 제1 유성 캐리어(PC1)가 각각 제3 선기어(S3)와 제3 유성 캐리어(PC3)와 고정적으로 연결되는 바, 제1 노드(N1)는 제1 선기어(S1), 제2 노드(N2)는 제3 링기어(R3), 제3노드(N3)는 제1, 3 유성캐리어(PC1)(PC2), 제4 노드(N4)는 제1 링기어(R1)와 제3 선기어(S3)로 설정된다.3 is a speed diagram of a power train according to the embodiment of the present invention, wherein the first planetary gear set PG1 and the third planetary gear set PG3 are formed of a single pinion planetary gear set, and the first ring gear ( R1) and the first planet carrier PC1 are fixedly connected to the third sun gear S3 and the third planet carrier PC3, respectively, so that the first node N1 is the first sun gear S1 and the second node. N2 denotes the third ring gear R3, the third node N3 denotes the first and third planet carriers PC1 PC2, and the fourth node N4 denotes the first ring gear R1 and the third sun gear. (S3).
그리고 제2 유성기어셋트(PG2)는 모든 변속단에서 제2 선기어(S2)를 통해 입력이 이루어지고, 제2 유성 캐리어(PC2)는 항시 고정요소로 작동하고 제2 링기어(R2)는 입력속도 보다 감속된 상태에서 항상 출력이 이루어지며, 이의 출력은 제3 클러치(C3)가 작동하는 전진 3, 5속과 후진 변속단에서만 상기 복합 유성기어셋트(CPG)와 연결되면서 상기 변속단에서만 변속에 영향을 미치게 된다.And the second planetary gear set (PG2) is input through the second sun gear (S2) at all gears, the second planetary carrier (PC2) is always operated as a fixed element and the second ring gear (R2) is input The output is always made in a state decelerated than the speed, and its output is connected to the planetary gear set (CPG) only at the forward, third, and fifth speed gears in which the third clutch C3 operates. Will affect.
이에 따라 설명의 편의상 도 3에서는 별도로 제2 선기어(S2)가 제5노드(N5), 제2 링기어(R2)가 제6노드(N6), 제2 유성 캐리어(PC2)가 제7 노드(N7)로 설정되는 것으로 도시하고 있다.Accordingly, for convenience of description, in FIG. 3, the second sun gear S2 is the fifth node N5, the second ring gear R2 is the sixth node N6, and the second planet carrier PC2 is the seventh node ( N7).
상기와 같이 각 노드가 설정된 본 발명의 파워 트레인에 대한 변속과정을 살펴보면, 제2 유성기어셋트(PG2)는 항상 제2 선기어(S2)를 통해 입력이 이루어지고, 제2 유성 캐리어(PC2)가 항상 고정요소로 작동하고 있는 바, 입력요소인 제5노드(N5)와 고정요소인 제7노드(N7)를 연결하는 속도선과 제6노드(N6) 사이의 화살표 크기와 같은 회전속도로 항상 출력이 이루어지게 된다.Looking at the shift process for the power train of the present invention, each node is set as described above, the second planetary gear set (PG2) is always input through the second sun gear (S2), the second planetary carrier (PC2) It is always operated as a fixed element, and always outputs at the same rotational speed as the arrow size between the fifth line (N5), which is an input element, and the seventh node (N7), which is a fixed element, and the sixth node (N6). This is done.
상기와 같은 상태에서 전진 1속에서는 제1 클러치(C1)과 제1 브레이크(B1)가 작동하게 되는 바, 복합 유성기어셋트(CPG)에서는 제1 클러치(C1)에 의해 입력축(100)과 연결된 제1 선기어(S1) 즉, 제1 노드(N1)는 입력축(100)과 동일한 속도로 회전하고, 제1 브레이크(B1)에 연결되는 제3 노드(N3)는 정지 상태가 된다. In the above state, the first clutch C1 and the first brake B1 operate at the first forward speed. In the composite planetary gear set CPG, the first clutch C1 is connected to the input shaft 100 by the first clutch C1. The first sun gear S1, that is, the first node N1 rotates at the same speed as the input shaft 100, and the third node N3 connected to the first brake B1 is in a stopped state.
이에 따라 상기 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3)를 연결하는 1속 속도선(L1)과 출력요소인 제2 노드(N2) 사이의 D1 만큼 출력이 이루어지면 전진 1속의 변속이 이루어지게 된다. Accordingly, when the output is made as much as D1 between the first speed line L1 connecting the first node N1 and the third node N3 and the second node N2 as an output element, the speed of the first forward speed is made. You lose.
물론 상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 제3 클러치(C3)가 작동하지 않는 바, 제1속 변속에는 전혀 영향을 미치지 않는다. Of course, since the third clutch C3 does not operate, the second planetary gear set PG2 does not affect the first speed shift at all.
그리고 전진 2속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 되는데, 이때에는 제1속에 대비하여 고정요소가 제4노드(N4)로 변환된다는 차이가 있다.In addition, the first clutch C1 and the second brake B2 operate at the second forward speed, in which the fixing element is converted to the fourth node N4 in preparation for the first speed.
이에 따라 제1 노드(N1)를 통해 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제4 노드(N4)가 고정요소롤 작용하게 되는 바, 상기 제1 노드(N1)와 제4 노드(N4)를 연결하는 2속 속도선(L2)과 출력요소인 제2 노드(N2) 사이의 D2 만큼 출력이 이루어지면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 된다.As a result, the fourth node N4 acts as a fixed element while the input is made through the first node N1. Thus, two connecting the first node N1 and the fourth node N4 is performed. The output is made as much as D2 between the speed line L2 and the second node N2, which is an output element, so that the speed of the second forward speed is made.
물론, 전진 2속에서도 상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 제3 클러치(C3)가 작동하지 않는 바, 제2속 변속에는 전혀 영향을 미치지 않는다. Of course, even when the second planetary gear set PG2 does not operate the third clutch C3, the second planetary gear set PG2 does not affect the second speed shift at all.
그리고 전진 3속에서는 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)가 작동하게 되는데, 이때에는 제3 클러치(C3)의 작동으로 제2 유성기어셋트(PG2)가 변속에 관여하게 된다.In the third forward speed, the first clutch C1 and the third clutch C3 are operated. In this case, the second planetary gear set PG2 is involved in the shift by the operation of the third clutch C3.
즉, 상기 제3 클러치(C3)의 작동으로 제2 링기어(R2)로 이루어지는 제6 노드(N6)가 제4노드(N4)와 연결되는데, 이때에는 제6노드(N6)에서는 감속된 상태에서 출력이 이루어지게 되는 바, 회전속도가 "0"인 고정요소가 아니라 일정 속도를 갖는 고정요소로 작용하게 됨으로써, 제2속과 동일하게 입력이 이루어지더라도 L3과 같은 3속 속도선(L3)이 형성되면서 이의 3속 속도선(L3)과 제2 노드(N2) 사이의 D3 만큼 출력되면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 된다.That is, the sixth node N6 formed of the second ring gear R2 is connected to the fourth node N4 by the operation of the third clutch C3. In this case, the sixth node N6 is decelerated. Since the output is made at the bar, the rotational speed is not a fixed element of "0", but acts as a fixed element having a constant speed, even though the input is made in the same manner as the second speed, such as the third speed line L3 (L3). ) Is formed and is output as much as D3 between the third speed line L3 and the second node N2, thereby shifting forward three speeds.
전진 4속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)가 작동하게 되는데, 이때에는 복합유성기어셋트(CPG)의 2개의 작동요소 즉, 제1노드(N1)를 형성하는 제1 선기어(S1)와, 제3 노드(N3)를 형성하는 제1,3 유성캐리어(PC1)(PC3)로 동시에 입력이 이루어짐으로써, 복합 유성기어셋트(CPG)가 록킹되면서 4속 속도선(L4)이 형성되어 D4와 같은 출력이 이루어지면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.At the fourth forward speed, the first clutch C1 and the second clutch C2 are operated. In this case, the first sun gear (2) forming two operating elements of the compound planetary gear set CPG, that is, the first node N1 ( S1) and the first and third planet carriers PC1 and PC3 forming the third node N3 are simultaneously input to lock the composite planetary gear set CPG while the fourth speed line L4 is locked. As the output is formed as D4, the shift of the fourth forward speed is made.
즉, 전진 4속에서는 복합유성기어셋트(CPG)가 록킹 상태가 되어 입력 그대로를 출력하는 직결의 상태가 되는 것이다.In other words, at the fourth forward speed, the composite planetary gear set (CPG) is locked and is directly connected to output the input as it is.
전진 5속에서는 제2, 3 클러치(C2)(C3)가 작동하게 되는데, 이때에는 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 상기 전진 3속에서와 같이 제2 유성기어셋트(PG2)가 변속에 관여하게 되고, 이 결과 제2 링기어(R2)가 일정속도를 갖는 고정요소로 작동하게 된다.At the 5th forward speed, the second and third clutches C2 and C3 are operated. In this case, the second planetary gear set PG2 is engaged in the shift as in the third forward speed by the operation of the third clutch C3. As a result, the second ring gear R2 operates as a fixed element having a constant speed.
따라서 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제3 노드(N3)가 입력요소로 작동하게 되며, 이의 제3 노드(N3) 입력 속도선과 상기 제4노드(N4)에서의 제6노드(N6) 입력 속도선을 연결하는 5속 속도선(L5)이 형성되고, 이의 5속 속도선(L5)과 제2노드(N2) 사이의 D5 만큼 출력이 이루어지면서 전진 5속의 변속이 이루어지게 된다.Accordingly, the third node N3 is operated as an input element by the operation of the second clutch C2, and the sixth node N6 at the input speed line of the third node N3 and the fourth node N4. A fifth speed line L5 connecting the input speed line is formed, and the output is made as much as D5 between the fifth speed line L5 and the second node N2, so that the fifth forward speed is shifted.
즉, 상기와 같은 전진 5속에서는 그 출력이 입력 보다 크게 형성되는 오버 드라이브 상태가 된다.That is, in the forward 5 speed as described above, the output becomes an overdrive state in which the output is formed larger than the input.
그리고 전진 6속에서는 제2 클러치(C2)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 되는데, 이때에는 상기 전진 5속과 같이 제3노드(N3)를 통해 입력이 이루어지고, 제4노드(N4)가 고정요소로 작동하게 된다.At the sixth forward speed, the second clutch C2 and the second brake B2 are operated. In this case, an input is made through the third node N3 as in the fifth forward speed, and the fourth node N4 is It will act as a stationary element.
그러나 전진 6속에서는 제2 유성기어셋트(PG2)가 변속에 관여하지 않으므로 제4노드(N4)는 회전상태가 "0"인 상태에서 고정요소로 작용함으로써, 6속 속도선(L6)이 형성되며, 이의 6속 속도선(L6)과 출력요소인 제2 노드(N2) 사이의 D6과 같은 출력이 이루어지면서 최고 변속단인 전진 6속의 변속이 이루어지게 된다.However, at the sixth forward speed, since the second planetary gear set PG2 is not involved in the shift, the fourth node N4 acts as a fixed element in a state where the rotation state is "0", whereby the sixth speed line L6 is formed. In this case, an output such as D6 is generated between the sixth speed line L6 and the second node N2, which is an output element, and the sixth speed shift, which is the highest shift stage, is performed.
후진 변속단에서는 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동하게 되는데, 이때에는 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 제6노드(N6)의 출력 회전속도가 입력 회전속도로 작용하게 되며, 제1 브레이크(B1)의 작동에 의하여 제1,2 유성 캐리어(PC1)(PC2)가 고정요소로 작용하게 된다.In the reverse shift stage, the third clutch C3 and the first brake B1 are operated. In this case, the output rotation speed of the sixth node N6 acts as the input rotation speed by the operation of the third clutch C3. The first and second planet carriers PC1 and PC2 act as fixing elements by the operation of the first brake B1.
이에 따라 제4노드(N4)에서 제2 유성기어셋트(PG2)의 제2 링기어(R2)의 회전속도분에 해당하는 입력이 이루어지고, 제3 노드(N3)가 고정요소로 작용함으로써, 후진 속도선(LR)이 형성되며, 이의 후진 속도선(LR)과 출력요소인 제2 노드(N2) 사이의 R과 같은 출력이 이루어지면서 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.Accordingly, the input corresponding to the rotational speed of the second ring gear R2 of the second planetary gear set PG2 is made at the fourth node N4, and the third node N3 acts as a fixed element. A reverse speed line LR is formed, and an output such as R is performed between the reverse speed line LR and the second node N2 which is an output element, so that the reverse shift is made.
이와같이 변속이 이루어지는 본 발명의 파워 트레인에 있어서는, 추월 가속시 자주 사용되는 제3속에서 입력축보다 빠르게 회전하는 마찰요소가 없으며, 비작동 마찰요소의 슬립속도 또한 입력축 회전속도 보다 작게 이루어진다.In the power train of the present invention in which the shift is made in this way, there is no friction element that rotates faster than the input shaft at the third speed which is frequently used during overtaking acceleration, and the slip speed of the non-operating friction element is also smaller than the rotation speed of the input shaft.
그리고 도4의 a에서와 같이 본 발명의 파워 트레인의 동력전달경로에서 다수의 변속단에서 변속을 위한 동력 전달에 관여하는 유성기어셋트의 수가 적다는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 보다 높은 동력 전달효율을 제공한다는 것을 알 수 있다.And as shown in Figure 4a it can be seen that the number of planetary gearsets involved in the power transmission for the transmission in a plurality of gear stages in the power transmission path of the power train of the present invention, and thus higher power transmission efficiency It can be seen that it provides.
상기에서 본 발명의 파워 트레인에 대한 바람직한 실시예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although the preferred embodiment of the power train of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art can easily invent from the embodiments of the present invention. It includes all changes to the extent considered equivalent.
이상에서와 같이 본 발명의 파워 트레인은, 3개의 유성기어셋트와 5개의 마찰요소를 조합하여 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 하여 전장 및 중량을 작게 하여 컴팩트화할 수 있다.As described above, the power train of the present invention can be implemented by combining three planetary gear sets and five friction elements to realize a shift stage of 6 forward speeds and 1 reverse speed, and thus can be compacted by reducing the overall length and weight.
그리고 가속시 자주 사용되는 저속 변속단에서 작동요소의 회전속도를 낮춤으로써, 내구성을 증가시키고, 마찰요소의 슬립속도를 저하와 동력 전달 경로를 단순화함으로써, 내구성을 향상시킴과 동시에 동력손실을 최소화할 수 있게 된다.In addition, by lowering the rotational speed of the operating element in the low speed gear stage, which is frequently used during acceleration, the durability is increased, the slip speed of the friction element is reduced, and the power transmission path is simplified, thereby improving durability and minimizing power loss. It becomes possible.
또한, 복합 유성기어셋트를 형성하는 유성기어셋트는 모두 싱글 피니언 유성기어셋트로 형성함으로써, 동력손실을 줄이고, 상기 제2 유성기어셋트의 고정적 작동요소는 유성 캐리어로 형성함으로써, 회전요소의 회전관성을 줄일 수 있다.In addition, all of the planetary gear sets forming the composite planetary gear set are formed of a single pinion planetary gear set, thereby reducing power loss, and the fixed operating elements of the second planetary gear set are formed of planetary carriers, thereby rotating rotational inertia of the rotating element. Can be reduced.
도 1은 본 발명이 적용되는 파워 트레인의 일 실시예를 나타내는 도면.1 is a view showing an embodiment of a power train to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명에 의한 파워 트레인의 작동표.2 is an operation table of the power train according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 파워 트레인의 변속선도.3 is a shift diagram of a power train according to the present invention;
도 4의 A,B,C는 본 발명과 종래기술 1, 2의 동력 전달 경로를 비교 설명하기 위한 도면.Figure 4 A, B, C is a view for comparing the power transmission path of the present invention and the prior art 1, 2.
도 5은 종래 파워 트레인의 제1 실시예를 도시한 도면.5 shows a first embodiment of a conventional power train.
도 6는 도 5에 의한 파워 트레인의 작동 요소표.6 is an operating element table of the power train according to FIG. 5;
도 7은 종래 파워 트레인의 제2 실시예를 도시한 도면.7 shows a second embodiment of a conventional power train.
도 8은 도 7에 의한 파워 트레인의 작동 요소표이다.8 is a table of operating elements of the power train according to FIG. 7.
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JPH02107849A (en) * | 1988-10-15 | 1990-04-19 | Toyota Motor Corp | Planetary gear type transmission for vehicle |
JPH02107850A (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-19 | Toyota Motor Corp | Planetary gear type transmission for vehicle |
JPH04285347A (en) * | 1991-03-14 | 1992-10-09 | Nissan Motor Co Ltd | Planetary gear transmission mechanism |
-
2002
- 2002-11-04 KR KR10-2002-0067892A patent/KR100482580B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH02107850A (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-19 | Toyota Motor Corp | Planetary gear type transmission for vehicle |
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