KR100610790B1

KR100610790B1 - 자동변속기의 6속 파워 트레인

Info

Publication number: KR100610790B1
Application number: KR1020040064528A
Authority: KR
Inventors: 서강수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2006-08-09
Also published as: KR20060016171A

Abstract

본 발명은 엔진으로부터 회전력이 입력되는 입력축에 대하여 나란하게 배치되어 복수개의 매개기어셋트를 통하여 동속과 감속을 입력받는 피동축을 별도로 구성하고, 상기 피동축에는 하나의 복합 유성기어셋트를 구성하여 동력전달의 응답성을 향상시키며 동시에, 다양한 동력 전달 경로의 설계를 가능하게 하며,

하나의 유성기어셋트만으로 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 변속기의 길이방향 사이즈(전장)를 축소하여 적재성을 향상시킬 수 있도록 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공하는 것이다.

자동 변속기. 클러치. 유성기어셋트, 입력축, 피동축

Description

자동변속기의 6속 파워 트레인{A 6-SPEED POWER TRAIN OF AN AUTOMATIC TRANSMISSION}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 개략도,

도 2는 본 발명의 모든 실시예에 적용되는 파워 트레인의 작동 요소표,

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 파워 트레인의 전진 6속 및 후진 변속선도,

도 5는 종래 파워 트레인의 개략도,

도 6은 도 5에 의한 파워 트레인의 작동 요소표, 및

도 7은 종래 파워 트레인의 전진 1속 내지 6속 및 후진 변속선도이다.

본 발명은 자동변속기의 6속 파워 트레인에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진으로부터 회전력이 입력되는 입력축에 대하여 나란하게 배치되어 복수개의 매개기어셋트를 통하여 동속과 감속을 입력받는 피동축을 별도로 구성하고, 상기 피동축에는 하나의 복합 유성기어셋트를 구성하여 동력 전달 효율을 향상시키며, 변속기의 길이방향 사이즈(전장)를 축소하여 적재성을 향상시킬 수 있도록 함과 동시 에, 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 관한 것이다.

예컨대, 자동 변속기의 다단 변속기어 메카니즘은, 복수의 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 복수의 유성기어셋트가 조합된 파워 트레인은 엔진 토크를 변환하여 전달하는 토크 컨버터로부터 회전 동력이 입력되면 이를 다단으로 변속하여 출력측으로 전달하는 기능을 수행하게 된다.

이러한 자동 변속기의 파워 트레인은 많은 변속단을 보유할수록 동력 성능 및 연료 소비율면에서 유리하기 때문에 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워 트레인이 요구되고 있다.

그리고 동일 수의 변속단을 구현하더라도 유성기어셋트의 조합 방법에 따라 내구성 및 동력 전달 효율, 그리고 크기 및 중량 등이 크게 달라지기 때문에, 보다 견고하고 동력 손실을 최소화하면서도 컴팩트화 할 수 있는 파워 트레인의 개발을 위한 노력이 계속되고 있다.

이와 같이, 유성기어셋트를 이용하는 파워 트레인을 개발함에 있어서는 어떤 새로운 유성기어셋트를 개발하는 것이 아니라, 기존에 나와 있는 싱글 피니온 유성기어셋트, 더블 피니온 유성기어셋트 혹은 싱글 및 더블 피니온 유성기어셋트를 조합한 라비뉴 타입의 유성기어셋트를 어떻게 조합하고, 이에 수반되는 클러치와 브레이크, 그리고 원웨이 클러치를 어느 위치에 몇 개를 배치하여 가능한 동력 손실 없이 원하는 변속단과 이에 따르는 변속비를 구현하여 변속기 성능을 향상시키는 데에 그 목표를 두고 다양한 연구되고 있다.

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.

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 있다.

그 일례로서 도 5에서와 같이, 전방에 1개의 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)와 후방에 1개의 라비뉴 타입의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)를 조합하되, 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)의 제1선기어(S1)는 변속기 케이스(1)에 고정되고, 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2(3)링기어(R2(R3))는 출력기어(OUT)가 장착되어 출력요소로 작동하게 된다.

그리고 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)의 제1링기어(R1)는 입력축(3)과 직접 연결되며, 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2,3 유성기어(P2,P3)를 연결하는 제3유성 캐리어(PC3)는 제2클러치(C2)를 개재시켜 상기 입력축(3)과 가변적으로 연결된다.

또한, 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)의 제1유성기어(P1)를 연결하는 제1유성 캐리어(PC1)는 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제3선기어(S3)와의 사이에 제1클러치(C1)를 개재시켜 상호 가변적으로 연결되고, 이는 다시 제2선기어(S2)와의 사이에 제3클러치(C3)를 개재시켜 상호 가변적으로 연결된다.

또, 상기 제2선기어(S2)는 제1브레이크(B1)를 개재시켜 변속기 케이스(1)와 연결되고, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2,3 유성기어(P2,P3)를 연결하는 제3유성 캐리어(PC3)는 변속기 케이스(1)에 병렬 배치되는 제2브레이크(B2)와 원웨이 클러치(OWC)를 개재시켜 상기 변속기 케이스(1)에 연결된다.

이러한 파워 트레인은 도 6과 도 7에서와 같이, 전진 변속단에서는 제1클러치(C1)와 원웨이 클러치(OWC)가 작동하여 제1속단(1ST)을 구현하고, 제1클러치(C1)와 제1브레이크(B1)가 작동하여 제2속단(2ND)을 구현하며, 제1클러치(C1)와 제3클러치(C3)가 작동하여 제3속단(3RD)을 구현하게 된다.

그리고 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)가 작동하여 제4속단(4TH)을 구현하게 되고, 제2,3클러치(C2)(C3)가 작동하여 제5속단(5TH)을 구현하며, 제2클러치(C2)와 제1브레이크(B1)가 작동하여 제6속단(6TH)을 구현하게 된다.

그리고 후진 변속단에서는 제3클러치(C3)와 제2브레이크(B2)가 작동하여 후진1속단(REW)을 구현하여 전체적으로, 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 자동변속기의 6속 파워 트레인은 엔진으로부터 회전력이 입력되는 입력축 상에 싱글 피니언 유성기어셋트와 라비뉴 유성기어셋트가 이웃하여 2개의 유성기어셋트가 배치됨에 따라 변속기의 길이방향의 사이즈(전장)가 길어져 엔진룸 내의 탑재성이 떨어진다.

또한, 2개의 유성기어셋트에 의한 감속 및 동속의 입력경로가 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)에 의해 이루어짐에 따라 그 동력전달의 응답성이 저하하는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 동일 입력축 상에 2개의 유성기어셋트를 구성함에 따른 레이아웃의 한계로 인하여 다양한 동력 전달 경로의 설계에 있어 불리하다는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진으로부터 회전력이 입력되는 입력축에 대하여 나란하게 배치되어 복수개의 매개기어셋트를 통하여 동속과 감속을 입력받는 피동축을 별도로 구성하고, 상기 피동축에는 하나의 복합 유성기어셋트를 구성하여 동력전달의 응답성을 향상시키며 동시에, 다양한 동력 전달 경로의 설계를 가능하게 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 하나의 유성기어셋트만으로 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 변속기의 길이방향 사이즈(전장)를 축소하여 적재성을 향상시킬 수 있도록 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 자동변속기의 6속 파워 트레인은,

엔진의 회전력이 입력되는 입력축; 상기 입력축과 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 피동축; 상기 피동축 상에서, 링기어와 유성 캐리어를 각각 공유하며, 상기 공유 링기어는 출력요소로 조합되며, 상기 공유 유성 캐리어는 제3클러치 를 통하여 상기 피동축에 가변 연결됨과 동시에, 변속기 케이스에 병렬로 배치되는 제1브레이크와 원웨이 클러치를 통하여 상기 변속기 케이스에 가변하여 연결되며, 공유하지 않는 제2선기어와 제3선기어는 각각 제2클러치와 제1클러치의 작동에 따라 상기 입력축으로부터 감속된 회전력을 전달받도록 조합하며, 상기 제2선기어는 다시 변속기 케이스와 제2브레이크를 통하여 가변 연결되도록 조합하여 4개의 작동요소를 구현하며, 상기 입력축으로부터의 입력을 3가지의 입력경로를 통하여 입력받는 복합 유성기어셋트; 상기 입력축의 회전력을 동속으로 피동축에 전달 가능하도록 상기 입력축과 피동축 사이에 구성되는 제1매개기어셋트; 상기 입력축의 회전력을 설정 감속비로 감속하여 피동축 상의 복합 유성기어셋트에 입력 전달하도록 제1클러치의 작동에 의해 상기 복합 유성기어셋트의 제3선기어와 가변 연결되며, 제2클러치의 작동에 의해 상기 복합 유성기어셋트의 제2선기어와 가변 연결되도록 상기 입력축 및 상기 피동축의 축선상에서 상기 제1매개기어셋트에 이웃하여 구성되는 제2매개기어셋트;를 포함하여 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하는 것을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 개략도로써, 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인은 토크 컨버터(미도시)를 통하여 엔진 출력측에 접속되어 엔진의 회전력이 입력되는 입력축(3)이 구비된다.

또한, 상기 입력축(3)과 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 피동축(5)이 구비된다.

상기 피동축(5)상에는 제2선기어(S2), 제3선기어(S3), 및 2조의 유성기어(P2,P3)를 공유하며, 동시에 제3링기어(R3)를 공유하는 라비뉴 유성기어셋트(LPG)가 조합되어 구비된다.

여기서, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)는 제2선기어(S2) 및 제3선기어(S3)와, 제3링기어(R3) 사이에 치합되어 공유하는 2조의 유성기어(P2,P3)을 회전 가능하게 지지하여 주는 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)를 포함한다.

이러한 라비뉴 유성기어셋트(LPG)는 상기 공유하는 제3링기어(R3)가 출력요소로 조합되며, 상기 공유하는 제3유성 캐리어(PC3)는 제3클러치(C3)를 통하여 상기 피동축(5)에 가변 연결됨과 동시에, 공유하는 제2유성 캐리어(PC2)는 변속기 케이스(1)에 병렬로 배치되는 제1브레이크(B1)와 원웨이 클러치(OWC)를 통하여 상기 변속기 케이스(1)에 가변 연결된다.

또한, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 공유하지 않는 제2,3선기어(S2,S3)가 가변 입력요소로 작동하도록 조합되어 4개의 작동요소로 구현되며, 상기 입력축(3)으로부터의 회전력을 3가지의 입력경로를 통하여 입력받도록 구성된다.

그리고 상기 입력축(3)과 피동축(5) 사이에는 상기 입력축(3)의 회전력을 동속으로 피동축(5)에 전달 가능하도록 제1매개기어셋트(MS1)가 구성되는데, 상기 제1매개기어셋트(MS1)는 상기 입력축(3) 상의 일측 선단에 제1구동 매개기어(M1)가 장착되고, 이에 대응하는 상기 피동축(5) 상의 일측 선단에는 상기 제1구동 매개기어(M1)와 치합되는 제1피동 매개기어(M2)가 구성되어 이루어진다.

여기서, 상기 제1구동 매개기어(M1)와 제1피동 매개기어(M2)는 각각 그 기어비가 일대일(1:1)인 헬리컬 기어로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 입력축(3)의 회전력을 설정 감속비로 감속하여 제1클러치(C1)의 작동에 의해 상기 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제3선기어(S3)에 전달함과 동시에, 제2클러치(C2)의 작동에 의해 상기 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2선기어(S3)에 전달하도록 상기 입력축(3)과 상기 피동축(5)의 축선상에서 제1매개기어셋트(MS1)에 이웃하여 제2매개기어셋트(MS2)가 배치된다.

즉, 상기 제2매개기어셋트(MS2)는 상기 입력축(3) 상의 타측에 제2구동 매개기어(M3)가 일체로 장착되고, 상기 제2구동 매개기어(M3)에 대응하여 이에 치합되도록 상기 피동축(5) 상의 일측에 제2피동 매개기어(M4)가 배치되는데, 상기 제2피동 매개기어(M4)는 상기 피동축(5)에 대하여 자전 가능하게 설치된다.

또한, 상기 제2피동 매개기어(M4)는 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2선기어(S2)와 제2클러치(C2)를 통하여 가변 연결됨과 동시에, 제3선기어(S3)와 제1클러치(C1)를 통하여 가변 연결되어 입력축(3)의 회전력을 감속하여 전달하게 된다.

여기서, 상기 제2구동 매개기어(M3)와 제2피동 매개기어(M4)는 각각 기어비가 설정된 감속비에 따르며, 제2구동 매개기어(M3)에 비하여 제2피동 매개기어(M4)의 직경이 더 크게 형성되는 헬리컬 기어로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같은 구성에 의하면, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)는 그 제3링기어(R3)와 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)를 각각 공유시키며, 상기 공유하는 제3링기어(R3)는 출력요소로 조합되고, 상기 공유하는 제2유성 캐리어(PC2)는 변속기 케이스(1)에 병렬로 배치되는 제1브레이크(B1) 및 원웨이 클러치(OWC)를 통하여 가변 연결되며, 이와 공유하는 제3유성 캐리어(PC3)는 제3클러치(C2)를 통하여 피동축(5)에 가변 연결되어 가변 고정요소 및 가변 입력요소로 조합된다.

또한, 공유하지 않는 제3선기어(S3)는 제1클러치(C1)의 작동에 따라 제2매개기어셋트(MS2)를 통하여 감속된 입력축(3)으로부터 회전력을 입력받는 가변 입력요소로 조합되고, 공유하지 않는 제2선기어(S2)도 제2클러치(C2)의 작동에 따라 상기 제2매개기어셋트(MS2)를 통하여 감속된 입력축(3)으로부터의 회전력을 입력받는 가변 입력요소로 조합하여 4개의 작동요소를 구현한다.

여기서, 상기 제1,2클러치(C1,C2) 및 제2브레이크(B2) 및 상기 변속기 케이스(1)에 병렬로 배치되는 제1브레이크(B1)와 원웨이 클러치(OWC)는 상기 피동축(5) 상에 구성되는 라비뉴 유성기어셋트(LPG)와 상기 제2매개기어유닛(MS2)의 제2피동 매개기어(M4) 사이에 배치된다.

또한, 상기 제3클러치(C3)는 상기 피동축(5) 상에 구성되는 라비뉴 유성기어셋트(LPG)를 기준으로 상기 제2매개기어유닛(MS2)의 제2피동 매개기어(M4)가 배치되는 일측을 내측이라고 한다면, 그 반대측인 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 외측(도 1에서 LPG의 오른쪽)에 배치된다.

이러한 7개의 작동요소를 갖는 파워 트레인은, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 공유하는 제3링기어(R3)를 통하여 출력이 이루어지게 되는데, 도 2에서 도시한 작동 요소표에서와 같이, 제1속단은 제1클러치(C1)와 원웨이 클러치(OWC)의 작동에 의해 이루어지고, 제2속단에서는 제1속단의 상태에서, 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 이루어지고, 제3속단에서는 제2속단의 상태에서, 제2브레이크(B2)가 해제되면서 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어지고, 제4속단에서는 제3속단의 상 태에서, 제2클러치(C2)가 해제되면서 제3클러치(C3)의 작동에 의해 이루어지고, 제5속단에서는 제4속단의 상태에서, 제1클러치(C1)가 해제되면서 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어지고, 제6속단에서는 제5속단의 상태에서, 제2클러치(C2)가 해제되면서 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 이루어지고, 후진 변속단에서는 제2클러치(C2) 및 제1브레이크(B1)의 작동에 의해 전진6속 및 후진속을 구현하게 된다.

이와 같이, 조합되어 출력이 이루어지는 파워 트레인은 상기 입력축(3)의 회전력이 라비뉴 유성기어셋트(LPG)로 3가지의 입력경로를 통하여 전달되어 지는데, 그 제1입력경로는 상기 입력축(3)의 회전력이 상기 제1매개기어셋트(MS1)의 제1구동 매개기어(M1)와 제1피동 매개기어(M2)를 통하여 상기 피동축(5)에 가변 연결되어 공유하는 제3유성 캐리어(PC3)에 동속으로 입력되는 것으로, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 공유하는 제3유성 캐리어(PC3)를 피동축(5)에 가변 연결하는 제3클러치(C3)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 입력을 동속으로 전달하도록 이루어진다.

그리고 제2입력경로는 상기 입력축(3)의 회전력이 제2매개기어셋트(MS2)의 제2구동 매개기어(M3)와 제2피동 매개기어(M4)의 기어비에 의해 감속된 상태로 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제3선기어(S3)에 감속으로 입력되는 것으로, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제3선기어(S3)를 상기 제2매개기어셋트(MS2)의 제2피동 매개기어(M4)에 가변 연결하는 제1클러치(C1)의 작동에 의해 이루어진다.

또한, 제3입력경로는 상기 입력축(3)의 회전력이 제2매개기어셋트(MS2)의 제2구동 매개기어(M3)와 제2피동 매개기어(M4)의 기어비에 의해 감속된 상태로 라비 뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2선기어(S2)에 감속으로 입력되는 것으로, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2선기어(S2)를 상기 제2매개기어셋트(MS2)의 제2피동 매개기어(M4)에 가변 연결하는 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어진다.

상기한 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 변속과정을, 도 3과 도 4를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 상기한 각 작용요소는 상기 도 3과 도 4의 본 발명에 의한 파워 트레인의 전진 1속 내지 6속 및 후진 변속선도에서와 같이, 각 노드별로 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 각 작동요소가 배치되는데, 제1노드(N1)는 제2선기어(S2)가, 제2노드(N2)는 공유하는 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)가 설정된다.

그리고, 제3노드(N3)는 공유하는 제3링기어(R3)가, 제4노드(N4)는 제3선기어(S3)가 설정된다.

이에, 제1클러치(C1)와 원웨이 클러치(OWC)가 작동하는 상태로, 입력축(3) 상의 제2구동 매개기어(M3)및 제2피동 매개기어(M4)를 통하여 감속된 입력이 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제3선기어(S3)인 제4노드(N4)로 입력된다.

이 때, 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 공유하는 제2유성 캐리어(PC2)는 고정요소로 작동하면서, 도 3의 제1속 도면에서와 같은 속도선(L1)을 형성하게 되며, 출력요소인 제3노드(N3) 즉, 공유하는 제3링기어(R3)를 통해 D1 만큼 출력이 이루어지면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 2속에서는 상기 제1속의 상태에서, 제2브레이크(B2)가 작동된다.

이때도, 상기 입력축(3) 상의 제2구동 매개기어(M3)및 제2피동 매개기어(M4) 를 통하여 감속된 입력이 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제3선기어(S3)인 제4노드(N4)로 입력된다.

또한, 상기 제2브레이크(B2)의 작동은 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2선기어(S2)를 고정시켜 제1노드(N1)를 고정요소로 작용하도록 하여 도 3의 제2속 도면에서와 같은 속도선(L2)을 형성하게 되며, 출력요소인 제3노드(N3)를 통해 D2만큼 출력이 이루어지면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 3속에서는 상기 제2속의 상태에서, 제2브레이크(B2)의 작동이 해제되고, 제2클러치(C2)가 작동된다.

이에 따라, 상기 입력축(3) 상의 제2구동 매개기어(M3)및 제2피동 매개기어(M4)를 통하여 감속된 입력이 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제3선기어(S3)인 제4노드(N4)로 입력된다.

이러한 상태로, 상기 제2클러치(C2)의 작동은 상기 입력축(3) 상의 입력이 제2구동 매개기어(M3) 및 제2피동 매개기어(M4)를 통하여 감속되어 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2선기어(S2)인 제1노드(N1)에 그대로 전달되도록 한다.

이에 따라, 도 3의 제3속 도면에서와 같은 속도선(L3)을 형성하게 되며, 출력요소인 제3노드(N3)를 통해 D3만큼 출력이 이루어지면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 4속에서는 상기 제3속의 상태에서 제2클러치(C2)의 작동이 해제되고, 제3클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 입력축(3) 상의 제2구동 매개기어(M3)및 제2피동 매개기어(M4)를 통하여 감속된 입력이 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제3선기어(S3)인 제4노드(N4)로 입력된다.

이와 동시에, 상기 제3클러치(C3)의 작동으로, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 공유하는 제3유성 캐리어(PC3)는 상기 입력축(3)으로부터의 입력이 제1구동 매개기어(M1) 및 제1피동 매개기어(M2)를 통하여 동속으로 전달되는 피동축(5)과 연결되어 상기 입력축(3)의 입력을 그대로 전달받게 된다.

이에 따라, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)에는 제4노드(N4)에 감속된 입력이 전달되고, 제2노드(N2)에는 입력축과 동속의 입력이 전달되어 도 4의 제4속 도면에서와 같은 속도선(L4)을 형성하게 되며, 출력요소인 제3노드(N3)를 통해 D4만큼 출력이 이루어지면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 된다.

그리고 전진 5속에서는 상기 제4속의 상태에서 제1클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제2클러치(C2)가 작동된다.

그러면, 상기 제3클러치(C3)의 작동으로, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 공유하는 제3유성 캐리어(PC3)는 상기 입력축(3)으로부터의 입력이 제1구동 매개기어(M1) 및 제1피동 매개기어(M2)를 통하여 동속으로 전달되는 피동축(5)과 연결되어 상기 입력축(3)의 입력을 그대로 전달받게 된다.

이러한 상태로, 상기 제2클러치(C2)의 작동은 상기 입력축(3) 상의 입력이 제2구동 매개기어(M3) 및 제2피동 매개기어(M4)를 통하여 감속되어 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2선기어(S2)인 제1노드(N1)에 그대로 전달되도록 한 다.

이에 따라, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)에는 제1노드(N1)에 감속된 입력이 전달되고, 제2노드(N2)에는 입력축과 동속의 입력이 전달되어 도 4의 제5속 도면에서와 같은 속도선(L5)을 형성하게 되며, 출력요소인 제3노드(N3)를 통해 D5만큼 출력이 이루어지면서 전진 5속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 6속에서는 상기 제5속의 상태에서 제2클러치(C5)의 작동이 해제되고, 제2브레이크(B2)가 작동 제어된다.

이러한 상태로, 상기 제2브레이크(B2)의 작동은 피동축(5) 상의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2선기어(S2)를 고정시켜 제1노드(N1)를 고정요소로 작용하도록 함으로써, 도 4의 제6속 도면에서와 같은 속도선(L6)을 형성하게 되며, 출력요소인 제3노드(N3))를 통해 D6만큼 출력이 이루어지면서 전진 6속의 변속이 이루어지게 된다.

마지막으로, 후진 변속단에서는 제2클러치(C2)와 제1브레이크(B1)를 작동 제어하게 된다.

그러면, 상기 제2클러치(C2)의 작동으로 상기 입력축(3) 상의 입력이 제2구동 매개기어(M3) 및 제2피동 매개기어(M4)를 통하여 감속되어 피동축(5) 상의 라비 뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2선기어(S2)인 제1노드(N1)에 그대로 전달된다.

이러한 상태에서, 상기 제1브레이크(B1)가 작동하면, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 공유하는 제2유성 캐리어(PC2)는 고정요소로 작동된다.

이에 따라, 라비뉴 유성기어셋트(LPG)는 도 4의 후진속 도면에서와 같은 속도선(LR)을 형성하게 되며, 출력요소인 제3노드(N3)를 통해 R만큼 출력이 이루어지면서 후진 변속이 이루어지게 된다

상기에서 본 발명의 파워 트레인에 대한 하나의 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.

이상에서와 같이 본 발명의 파워 트레인은, 엔진으로부터 회전력이 입력되는 입력축에 대하여 나란하게 배치되어 복수개의 매개기어셋트를 통하여 동속과 감속을 입력받는 피동축을 별도로 구성하고, 상기 피동축에는 하나의 복합 유성기어셋트를 구성함으로써, 동력전달의 응답성을 향상시키는 효과가 있으며, 동시에, 다양한 동력 전달 경로의 설계를 가능하게 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 하나의 라비뉴 유성기어셋트(LPG)만으로 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 변속기의 길이방향 사이즈(전장)를 축소하여 적재성을 향상시킬 수 있도록 하는 등의 효과도 있다.

Claims

자동변속기의 6속 파워 트레인에 있어서,

엔진의 회전력이 입력되는 입력축(3);

상기 입력축(3)과 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 피동축(5);

상기 피동축(5) 상에 구성되어 링기어와 유성 캐리어를 각각 공유하는 복합 유성기어셋트;

상기 입력축(3)의 회전력을 동속으로 피동축(5)에 전달 가능하도록 상기 입력축(3)과 피동축(5) 사이에 구성되는 제1매개기어셋트(MS1);

상기 입력축(3)의 회전력을 설정 감속비로 감속하여 상기 복합 유성기어셋트의 2개의 작동요소에 전달하도록 상기 입력축(3) 및 상기 피동축(5)의 축선상에서 상기 제1매개기어셋트(MS1)에 이웃하여 구성되는 제2매개기어셋트(MS2);

를 포함하여 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 복합 유성기어셋트는

상기 공유 링기어(R3(R2))는 출력요소로 조합되며, 상기 공유 유성 캐리어(PC3)는 제3클러치(C3)를 통하여 상기 피동축(5)에 가변 연결됨과 동시에, 변속기 케이스(1)에 병렬로 배치되는 제1브레이크(B1)와 원웨이 클러치(OWC)를 통하여 상기 변속기 케이스(1)에 가변하여 연결되며, 공유하지 않는 제2선기어(S2)와 제3선기어(S3)는 상기 제2매개기어셋트(MS2)에 각각 제2클러치(C2)와 제1클러치(C1)를 통하여 연결되어 상기 입력축(3)으로부터 감속된 회전력을 전달받도록 조합하며, 상기 제2선기어(S2)는 다시 변속기 케이스(1)와 제2브레이크(B2)를 통하여 가변 연결되도록 조합하여 4개의 작동요소를 구현하며, 상기 입력축(3)으로부터의 입력이 3가지의 입력경로를 통하여 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 복합 유성기어셋트는

그 링기어와 그 유성 캐리어를 각각 공유하는 라비뉴 유성기어셋트(LPG)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 2에 있어서, 상기 복합 유성기어셋트에 입력축(3)의 동력이 전달되는 입력경로는

상기 입력축(3)의 회전력이 상기 제1매개기어셋트(MS1)를 통하여 상기 피동축(5)에 가변 연결되는 공유 유성 캐리어(PC3)에 동속으로 입력되는 제1입력경로;

상기 입력축(3)의 회전력이 제2매개기어유닛(MS2)을 통하여 감속되어 피동축(5) 상의 복합 유성기어셋트의 제3선기어(S3)에 감속으로 입력되는 제2입력경로;

상기 입력축(3)의 회전력이 제2매개기어유닛(MS2)을 통하여 감속되어 피동축(5) 상의 복합 유성기어셋트의 제2선기어(S2)에 감속으로 입력되는 제3입력경로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 4에 있어서, 상기 제1입력경로는

상기 공유 유성 캐리어(PC3)를 피동축(5)에 가변 연결하는 제3클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 4에 있어서, 상기 제2입력경로는

상기 복합 유성기어셋트의 제3선기어(S3)를 상기 제2매개기어셋트(MS2)의 일측에 가변 연결하는 제1클러치(C1)의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 4에 있어서, 상기 제3입력경로는

상기 복합 유성기어셋트의 제2선기어(S2)를 상기 제2매개기어셋트(MS2)의 일측에 가변 연결하는 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 2에 있어서, 상기 복합 유성기어셋트의 공유하는 링기어(R3(R2))의 출력은

제1속단에서 제1클러치(C1)와 원웨이 클러치(OWC)의 작동에 의해 이루어지고, 제2속단에서는 제1속단의 상태에서 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 이루어지고, 제3속단에서는 제2속단의 상태에서 제2브레이크(B2)가 해제되면서 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어지고, 제4속단에서는 제3속단의 상태에서, 제2클러치(C2)가 해제되면서 제3클러치(C3)의 작동에 의해 이루어지고, 제5속단에서는 제4속단의 상태에서 제1클러치(C1)가 해제되면서 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어지고, 제6속단에서는 제5속단의 상태에서 제2클러치(C2)가 해제되면서 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 이루어지고, 후진 변속단에서는 제2클러치(C2) 및 제1브레이크(B1)의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 제1매개기어셋트(MS1)는

상기 입력축(3) 상의 일측에 장착되는 제1구동 매개기어(M1);

상기 피동축(5) 상의 일측에 장착되어 상기 제1구동 매개기어(M1)와 치합되는 제1피동 매개기어(M2);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 9에 있어서, 상기 제1구동 매개기어(M1)와 제1피동 매개기어(M2)는

각각 기어비가 일대일(1:1)로 구성되는 헬리컬 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 제2매개기어셋트(MS2)는

상기 입력축(3) 상의 타측에 장착되는 제2구동 매개기어(M3);

상기 제2구동 매개기어(M3)에 치합되도록 이에 대응하여 상기 피동축(5) 상의 타측에서, 피동축(5)에 대하여 자전 가능하게 설치되며, 상기 복합 유성기어셋트의 제2선기어(S2)와 제2클러치(C2)를 통하여 연결됨과 동시에, 제3선기어(S3)와 제1클러치(C1)를 통하여 연결되는 제2피동 매개기어(M4);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 11에 있어서, 상기 제2구동 매개기어(M3)와 제2피동 매개기어(M4)는

각각 기어비가 설정된 감속비에 따르며, 제2구동 매개기어(M3)에 비하여 제2피동 매개기어(M4)의 직경이 더 크게 형성되는 헬리컬 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 2에 있어서, 상기 제1,2클러치(C1,C2), 제2브레이크(B2) 및 상기 변속기 케이스(1)에 병렬로 배치되는 제1브레이크(B1)와 원웨이 클러치(OWC)는

상기 피동축(5) 상에 구성되는 복합 유성기어셋트와 상기 제2매개기어유닛(MS2) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 2에 있어서, 상기 제3클러치(C3)는

상기 피동축(5) 상에 구성되는 복합 유성기어셋트를 기준으로 상기 제2매개기어셋트(MS2)의 반대측에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
자동변속기의 6속 파워 트레인에 있어서,

엔진의 회전력이 입력되는 입력축(3);

상기 입력축(3)과 일정 간격 이격되어 평행하게 배치되는 피동축(5);

상기 피동축(5) 상에서, 링기어와 유성 캐리어를 각각 공유하며, 상기 공유 링기어는 출력요소로 조합되며, 상기 공유 유성 캐리어는 제3클러치를 통하여 상기 피동축(5)에 가변 연결됨과 동시에, 변속기 케이스에 병렬로 배치되는 제1브레이크와 원웨이 클러치를 통하여 상기 변속기 케이스에 가변하여 연결되며, 공유하지 않는 제2선기어와 제3선기어는 각각 제2클러치와 제1클러치의 작동에 따라 상기 입력축(3)으로부터 감속된 회전력을 전달받도록 조합하며, 상기 제2선기어는 다시 변속기 케이스와 제2브레이크를 통하여 가변 연결되도록 조합하여 4개의 작동요소를 구현하며, 상기 입력축(3)으로부터의 입력을 3가지의 입력경로를 통하여 입력받는 복합 유성기어셋트;

상기 입력축(3)의 회전력을 동속으로 피동축(5)에 전달 가능하도록 상기 입력축(3)과 피동축(5) 사이에 구성되는 제1매개기어셋트(MS1);

상기 입력축(3)의 회전력을 설정 감속비로 감속하여 피동축(5) 상의 복합 유성기어셋트에 입력 전달하도록 제1클러치의 작동에 의해 상기 복합 유성기어셋트의 제3선기어와 가변 연결되며, 제2클러치의 작동에 의해 상기 복합 유성기어셋트의 제2선기어와 가변 연결되도록 상기 입력축(3) 및 상기 피동축(5)의 축선상에서 상기 제1매개기어셋트에 이웃하여 구성되는 제2매개기어셋트(MS2);를 포함하여 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 15에 있어서, 상기 복합 유성기어셋트는

그 링기어와 그 유성 캐리어를 각각 공유하는 라비뉴 유성기어셋트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 15에 있어서, 상기 복합 유성기어셋트에 입력축(3)의 동력이 전달되는 입력경로는

상기 입력축(3)의 회전력이 상기 제1매개기어셋트(MS1)를 통하여 상기 피동축(5)에 가변 연결되는 공유 유성 캐리어(PC3)에 동속으로 입력되는 제1입력경로;

상기 입력축(3)의 회전력이 제2매개기어유닛(MS2)을 통하여 감속되어 피동축(5) 상의 복합 유성기어셋트의 제3선기어(S3)에 감속으로 입력되는 제2입력경로;

상기 입력축(3)의 회전력이 제2매개기어유닛을 통하여 감속되어 피동축(5) 상의 복합 유성기어셋트의 제2선기어(S2)에 감속으로 입력되는 제3입력경로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 17에 있어서, 상기 제1입력경로는

상기 공유 유성 캐리어(PC3)를 피동축(5)에 가변 연결하는 제3클러치(C3)의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 17에 있어서, 상기 제2입력경로는

상기 복합 유성기어셋트의 제3선기어(S3)를 상기 제2매개기어셋트의 일측에 가변 연결하는 제1클러치(C1)의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 17에 있어서, 상기 제3입력경로는

상기 복합 유성기어셋트의 제2선기어(S2)를 상기 제2매개기어셋트의 일측에 가변 연결하는 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 15에 있어서, 상기 복합 유성기어셋트의 공유 링기어의 출력은

제1속단에서 제1클러치(C1)와 원웨이 클러치(OWC)의 작동에 의해 이루어지고, 제2속단에서는 제1속단의 상태에서 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 이루어지고, 제3속단에서는 제2속단의 상태에서 제2브레이크(B2)가 해제되면서 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어지고, 제4속단에서는 제3속단의 상태에서, 제2클러치(C2)가 해제되면서 제3클러치(C3)의 작동에 의해 이루어지고, 제5속단에서는 제4속단의 상태에서 제1클러치(C1)가 해제되면서 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어지고, 제6속단에서는 제5속단의 상태에서 제2클러치(C2)가 해제되면서 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 이루어지고, 후진 변속단에서는 제2클러치(C2) 및 제1브레이크(B1)의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 15에 있어서, 상기 제1매개기어셋트(MS1)는

상기 입력축(3) 상의 일측에 장착되는 제1구동 매개기어(M1);

상기 피동축(5) 상의 일측에 장착되어 상기 제1구동 매개기어와 치합되는 제1피동 매개기어(M2);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 22에 있어서, 상기 제1구동 매개기어(M1)와 제1피동 매개기어(M2)는

각각 기어비가 일대일(1:1)로 구성되는 헬리컬 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 15에 있어서, 상기 제2매개기어셋트(MS2)는

상기 입력축(3)상의 타측에 장착되는 제2구동 매개기어(M3);

상기 제2구동 매개기어에 치합되도록 이에 대응하여 상기 피동축(5) 상의 타측에서, 피동축(5)에 대하여 자전 가능하게 설치되며, 상기 복합 유성기어셋트의 제2선기어(S)와 제2클러치(C2)를 통하여 연결됨과 동시에, 제3선기어(S3)와 제1클러치(C1)를 통하여 연결되는 제2피동 매개기어(M4);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 24에 있어서, 상기 제2구동 매개기어(M3)와 제2피동 매개기어(M4)는

각각 기어비가 설정된 감속비에 따르며, 제2구동 매개기어(M3)에 비하여 제2피동 매개기어(M4)의 직경이 더 크게 형성되는 헬리컬 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 15에 있어서, 상기 제1,2클러치(C1,C2), 제2브레이크(B2) 및 상기 변속기 케이스(1)에 병렬로 배치되는 제1브레이크(B1)와 원웨이 클러치(OWC)는

상기 피동축(5) 상에 구성되는 복합 유성기어셋트와 상기 제2매개기어유닛(MS2) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 15에 있어서, 상기 제3클러치(C3)는

상기 피동축(5) 상에 구성되는 복합 유성기어셋트를 기준으로 상기 제2매개기어셋트(MS2)의 반대측에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.