KR100623780B1

KR100623780B1 - 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인

Info

Publication number: KR100623780B1
Application number: KR1020040095435A
Authority: KR
Inventors: 김현철; 심휴태
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2006-09-19
Also published as: KR20060056146A

Abstract

본 발명은 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)와 하나의 더블 피니언 유성기어셋트(DPG)를 적용하여 전체 유성기어셋트가 상호 직결단을 포함하도록 하여 동력전달효율을 향상시킬 수 있도록 하며,

상기 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트 중, 하나의 유성기어를 스텝 유성기어로 적용하여 기어비의 자유도를 높이고, 각 변속단의 비로 나타나는 단간비를 개선하여 변속 충격을 최소화할 수 있도록 하는 전진 6속 후진 1속의 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공한다.

2단 스텝 유성기어, 변속기. 클러치. 유성기어셋트, 파워 트레인, 6속

Description

차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인{A 6th-SPEED POWER TRAIN OF AN AUTOMATIC TRANSMISSION FOR A VEHICLE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 개략도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 작동 요소표,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 변속선도,

도 4는 종래 파워 트레인의 개략도,

도 5는 종래 파워 트레인의 작동 요소표, 및

도 6은 종래 파워 트레인의 변속선도이다.

본 발명은 차량용 자동 변속기에 적용되어 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 한 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 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 손실이 없이 원하는 변속단과 이에 따르는 변속비를 구현하여 변속기 성능을 향상시키는 데에 그 목표를 두고 다양한 연구가 진행되고 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 연구 가 진행되고 있으며 아울러, 최근에는 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있는 자동 변속기의 파워 트레인이 제공되고 있다.

그 일례로서 도 4에서와 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 하우징(1)에 고정되고, 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2(3)링기어(R2(R3))에는 출력기어(OUT)가 장착되어 출력요소로 작동하게 된다.

그리고 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)의 제1링기어(R1)는 입력축(3)과 직결되고, 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2,3유성기어(P2,P3)를 연결하는 제3유성 캐리어(PC3)는 제3클러치(C3)를 통하여 상기 입력축(3)에 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 제2클러치(C2)를 개재시켜 상호 가변적으로 연결된다.

또, 상기 제2선기어(S2)는 제2브레이크(B2)를 통하여 변속기 하우징(1)에 가변적으로 고정되도록 연결되고, 상기 라비뉴 유성기어셋트(LPG)의 제2유성기어(P2)만을 연결하는 제2유성 캐리어(PC2)는 변속기 하우징(1)에 제2브레이크(B2)와 병열 배치되는 제1브레이크(B1)를 개재시켜 상기 변속기 하우징(1)에 가변 연결된다.

이러한 파워 트레인은 도 5에서 도시한 바와 같이, 전진 제1속에서는 제1클러치(C1)와 제1브레이크(B1)가 작동하고, 제2속에서는 제1클러치(C1)와 제2브레이 크(B2)가 작동하며, 제3속에서는 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)가 작동한다.

그리고 제4속에서는 제1클러치(C1)와 제3클러치(C3)가 작동하며, 제5속에서는 제2,3클러치(C2)(C3)가 작동하고, 제6속에서는 제3클러치(C3)와 제2브레이크(B2)가 작동하며, 후진 변속단에서는 제2클러치(C2)와 제1브레이크(B1)가 작동하여, 도 6에서 도시한 바와 같은 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.

그런데 상기와 같은 파워 트레인에 있어서는, 도 6에서와 같이, 3개의 유성기어가 동력을 받으며 회전하는 변속단이 제2속단 1개이고, 2개의 유성기어가 동력을 받으며 회전하는 변속단이 제1속단, 제4속단, 제5속단으로 3개이며, 1개의 유성기어만이 동력을 받으며 회전하는 변속단이 제3속단 및 제6속단으로 2개이다.

이는 다시 말해서, 전 유성기어가 상호 직결되는 변속단을 배제함으로 인하여, 전체적인 자동변속기의 동력전달효율의 측면에서 보면, 기어의 구름효율의 영향으로 인한 동력손실이 그만큼 늘어난다는 것을 의미한다.

또한, 상기 출력요소가 구현되는 라비뉴 유성기어셋트(LPG)에는 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG) 로부터 감속되어 항상 일정한 동력이 전달되는데, 이는 변속기의 전체적인 사이즈를 고려한 싱글 피니언 기어의 기어비와 관련이 있으며, 그 운용의 폭이 극히 제한적이라는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG) 와 하나의 더블 피니언 유성기어셋트(DPG)를 적용하여 전체 유성기어셋트가 상호 직결단을 포함하도록 하여 동력전달효율을 향상시킬 수 있도록 하는 전진 6속 후진 1속의 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공하는 것이다.

또한, 상기 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트 중, 하나의 유성기어를 스텝 유성기어로 적용하여 기어비의 자유도를 높이고, 각 변속단의 비로 나타나는 단간비를 개선하여 변속 충격을 최소화할 수 있도록 하는 전진 6속 후진 1속의 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명의 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인은 더블 피니언 유성기어셋트(DPG)로 이루어지는 제1유성기어셋트와 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)로 이루어지는 제2,3유성기어셋트를 조합하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 있어서,

상기 제1유성기어셋트는 그 제1선기어가 변속기 케이스에 브레이크를 통하여 가변 연결되고, 그 제1유성캐리어의 일측은 입력축에 직결되며, 상기 제2유성기어셋트는 그 제2선기어가 상기 제1유성기어셋트의 제1유성캐리어의 타측에 상호 제1클러치를 통하여 가변적으로 연결되며, 그 제2유성캐리어는 일측이 출력요소로 구성되며, 상기 제3유성기어셋트는 그 제3선기어가 상기 제1유성기어셋트의 제1링기어와 직결됨과 동시에, 변속기 케이스에 제2브레이크를 통하여 가변 연결되며, 그 제3유성캐리어는 그 일측이 제2유성기어셋트의 제2링기어와 직결된 상태로, 상기 변속기 케이스에 병렬로 구성되는 제1브레이크와 원웨이 클러치에 연결되며, 상기 제3유성캐리어의 타측은 제2클러치를 통하여 상기 제1유성기어셋트의 제1유성캐리 어 타측에 가변적으로 연결되고, 그 제3링기어는 상기 제2유성기어셋트의 제2유성캐리어 타측과 직결되며,

상기 제3선기어와 제3링기어 사이에서 자전 가능하게 치합되어 제3유성캐리어를 양측으로 구비하는 제3유성기어는 소직경과 대직경의 2단으로 형성되는 스탭 유성기어로 이루어져 상기 클러치 및 브레이크로 구성되는 작동요소의 작동제어에 의해 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하도록 조합되는 것을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것으로써, 본 발명의 파워 트레인은 토크 컨버터를 통하여 엔진 출력측에 접속되는 입력축(3)에 대하여 제1,2,3유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)가 조합되어 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하도록 조합된다.

상기 제1유성기어셋트(PG1)는 제1선기어(S1)와, 제1링기어(R1)와, 이들 제1선기어(S1)와 제1링기어(R1) 사이에 치합되는 2조의 제1유성기어(P1)을 회전 가능하게 지지하여 주는 제1유성 캐리어(PC1)를 양측으로 구성하는 더블 피니언 유성기어셋트(DPG)로 이루어진다.

상기 제2유성기어셋트(PG2)는 제2선기어(S2)와, 제2링기어(R2)와, 이들 제2선기어(S2)와 제2링기어(R2) 사이에 치합되는 제2유성기어(P2)을 회전 가능하게 지지하여 주는 제2유성 캐리어(PC2)를 양측으로 구성하는 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)로 이루어진다.

상기 제3유성기어셋트(PG3)는 제3선기어(S3)와, 제3링기어(R3)와, 이들 제3선기어(S3)와 제3링기어(R3) 사이에 치합되는 제3유성기어(P3)을 회전 가능하게 지지하여 주는 제3유성 캐리어(PC3)를 양측으로 구성하는 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)로 이루어진다.

여기서, 상기 제3선기어(S3)와 제3링기어(R3) 사이에서 자전 가능하게 치합되어 제3유성캐리어(PC3)를 양측으로 구비하는 제3유성기어(P3)는 소직경과 대직경의 2단(a,b)으로 형성되는 스탭 유성기어로 이루어진다.

상기 제3유성기어(P3)는 그 소직경 단(a)이 제3선기어(S3)와 치합되고, 그 대직경 단(b)이 제3링기어(R3)와 치합되며, 상기 소직경 단(a) 및 대직경 단(b)은 상호 연결부재(5)에 의해 일체로 연결되는 2단 스텝 유성기어로 이루어진다.

이러한 2단 스텝 유성기어를 제3유성기어(P3)로 적용함에 따라 변속기의 전체적인 사이즈에 영향을 미치지 않으면서, 싱글 피니언 기어의 기어비 및 전체적인 파워 트레인의 단간비에 대한 운용의 폭을 넓게 할 수 있다.

상기 제1,2,3유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 배열은 변속기 전측으로부터 제1,2,3유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)가 순서대로 배치된다.

먼저, 상기 제1유성기어셋트(PG1)는 그 제1선기어(S1)가 변속기 케이스(1)에 제3브레이크(B3)를 통하여 가변적으로 연결되어 가변 고정요소로 작동하게 되며, 그 일측의 제1유성캐리어(PC1)는 입력축(3)에 직결되어 상시 입력요소로 작동하게 된다.

그리고 상기 제2유성기어셋트(PG2)는 그 제2선기어(S2)가 상기 제1유성캐리 어(PC1)의 타측에 제1클러치(C1)를 통하여 가변적으로 결합되도록 연결되며, 제2유성캐리어(PC2)는 일측으로 출력기어가 연결되어 상시 출력요소로 작동하도록 구성된다.

또한, 상기 제3유성기어셋트(PG3)는 그 제3선기어(S3)가 상기 제1링기어(R1)와 직결되며 동시에, 제2브레이크(B2)를 통하여 변속기 케이스(1)에 가변적으로 고정되도록 조합된다.

상기 제3유성기어셋트(PG3)의 제3유성캐리어(PC3)는 일측이 상기 제2유성기어셋트(PG2)의 제2링기어(R2)와 직결되며, 동시에 상기 변속기 케이스(1)에 병렬로 구성되는 제1브레이크(B1)와 원웨이 클러치(OWC)에 연결되어 일방향에 대한 상시 고정 및 타방향에 대한 가변 고정요소로 구성된다.

또한, 상기 제3유성캐리어(PG3)는 그 타측이 제2클러치(C2)를 통하여 상기 제1유성기어셋트(PG1)의 제1유성캐리어(PC1)의 타측에 가변적으로 결합되도록 연결된다.

그리고 상기 제3유성기어셋트(PG3)의 제3링기어(R3)는 상기 제2유성기어셋트(PG2)의 제2유성캐리어(PC2)의 타측에 직결된다.

상기의 구성에 의하여 제1,2클러치(C1,C2)는 변속기 하우징(1) 내, 제1유성기어셋트(PG1)와 제2유성기어셋트(PG2) 사이에 출력기어(OUT)와 함께 위치된다.

이러한 6속 파워 트레인의 구성에서, 상기 제1유성기어셋트(PG1)는 상기 제2유성기어셋트(PG2) 및 제3유성기어셋트(PG3)로 6가지의 입력경로를 통하여 입력축의 동력을 전달하게 된다.

즉, 상기 제1입력경로는 제1속단, 제2속단에서, 상기 제1유성캐리어(PC1)를 제2선기어(S2)와 가변 연결하는 제1클러치(C1)만의 작동에 의해 상기 제1유성캐리어(PC1)를 통하여 상기 제2선기어(S2)에 입력축(3)의 동력을 동속비로 입력한다.

상기 제2입력경로는 제3속단에서, 상기 제1유성캐리어(PC1)를 제2선기어(S2)와 가변 연결하는 제1클러치(C1), 및 제1선기어(S1)를 변속기 케이스(1)에 가변 연결하는 제3브레이크(B3)가 동시에 작동하여 상기 제1선기어(S1)가 고정요소로 작동하여 제1유성캐리어(PC1)를 통하여 상기 제2선기어(S2)에 입력축(3)의 동력을 동속비로 입력하고, 동시에 상기 제1링기어(R1)를 통하여 제3선기어(S3)에 입력축(3)의 동력을 감속비로 입력한다.

상기 제3입력경로는 제4속단에서, 상기 제1유성캐리어(PC1)를 제2선기어(S2)와 가변 연결하는 제1클러치(C1), 및 제1유성캐리어(PC1)를 상기 제3유성캐리어(PC3)에 가변 연결하는 제2클러치(C2)가 동시에 작동하여 상기 제1유성캐리어(PC1)를 통하여 상기 제2선기어(S2)와 상기 제3유성캐리어(PC3)와 제2링기어(R2)에 동시에 입력축(3)의 동력을 동속비로 입력한다.

상기 제4입력경로는 제5속단에서, 상기 제1유성캐리어(PC1)를 상기 제3유성캐리어(PC3)에 가변 연결하는 제2클러치(C2), 및 제1선기어(S1)를 변속기 케이스(1)에 가변 연결하는 제3브레이크(B3)가 동시에 작동하여 상기 제1선기어(S1)가 고정요소로 작동하여 제1유성캐리어(PC1)를 통하여 상기 제3유성캐리어(PC3)와 제2링기어(R2)에 입력축(3)의 동력을 동속비로 입력하고, 동시에 상기 제1링기어(R1)를 통하여 제3선기어(S3)에 입력축(3)의 동력을 감속비로 입력한다.

상기 제5입력경로는 제6속단에서, 상기 제1유성캐리어(PC1)를 상기 제3유성캐리어(PC3)에 가변 연결하는 제2클러치(C2)만의 작동에 의해 제1유성캐리어(PC1)를 통하여 상기 제3유성캐리어(PC3)와 제2링기어(R2)에 입력축(3)의 동력을 동속비로 입력한다.

그리고 상기 제6입력경로는 후진단에서, 상기 제1선기어(S1)를 변속기 케이스(1)에 가변 연결하는 제3브레이크(B3)만의 작동에 의해 상기 제1선기어(S1)가 고정요소로 작동하여 제1링기어(R1)를 통하여 상기 제3선기어(S3)에 입력축(3)의 동력을 감속비로 입력한다.

상기와 같이 구성되는 파워 트레인의 작동요소인 각 브레이크와 각 클러치는, 도 2의 작동 요소표와 같이, 제1속단에서는 제1클러치(C1)와 원웨이 클러치(OWC)가 작동하고, 제2속단에서는 제1속단의 상태에서 제2브레이크(B2)가 작동하며, 제3속단에서는 제2속단의 상태에서 제2브레이크(B2)가 해제되면서 제3브레이크(B3)가 작동한다.

그리고 제4속단에서는 제3속단의 상태에서, 제3브레이크(B3)가 해제되면서 제2클러치(C2)가 작동하고, 제5속단에서는 제4속단의 상태에서 제1클러치(C1)가 해제되면서 제3브레이크(B3)가 작동하고, 제6속단에서는 제5속단의 상태에서 제3브레이크(B3))가 해제되면서 제2브레이크(B2)가 작동한다.

또한, 후진1속단에서는 제3브레이크(B3), 제1브레이크(B1)가 작동한다.

이와 같은 구성 및 작동 요소표를 갖는 파워 트레인은 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)와 하나의 더블 피니언 유성기어셋트(DPG)를 조합하되, 제2링기어 (R2)와 제3유성 캐리어(PC3), 제3링기어(R3)와 제2유성 캐리어(PC2)가 각각 고정적으로 연결되는 바, 도 3에서와 같이 7개의 노드(NODE)에 대하여 적용하게 된다.

즉, 제1노드(N1)는 제1선기어(S1), 제2노드(N2)는 제1링기어(R1), 제3노드(N3)는 제1유성캐리어(PC1), 제4노드(N4)는 제3선기어(S3), 제5노드(N5)는 제3유성 캐리어(PC3)와 제2링기어(R2), 제6노드(N6)는 제3링기어(R3)와 제2유성캐리어(PC2), 및 제7노드(N7)는 제2선기어(S2)로 설정된다.

도 3은 본 발명의 파워 트레인에 대한 변속 과정을 가시적으로 도시한 것으로서, 전진 1속에서는 상기한 바와 같이, 제1클러치(C1)와 원웨이 클러치(OWC)가 작동하게 된다.

그러면, 제1유성캐리어(PC1)인 제3노드(N3)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제2선기어(S2)인 제7노드(N7)에는 상기 제3노드(N3)로부터 직접 동속비로 입력이 이루어지며, 제5노드(N5)가 고정요소로 작동하여 제1,2,3유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 도 3의 제1속 라인(L1)과 같은 속도선을 형성하게 되며, 출력요소인 제6노드(N6)를 통해 D1만큼 출력이 이루어지면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 2속에서는 상기 제1속의 상태에서 제2브레이크(B2)가 작동 제어된다.

그러면, 제1유성캐리어(PC1)인 제3노드(N3)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제2선기어(S2)인 제7노드(N7)에는 상기 제3노드(N3)로부터 직접 동속비로 입력이 이루어지며, 제4노드(N4)가 고정요소로 작동하여 제1,2,3유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 도 3의 제2속 라인(L2)과 같은 속도선 을 형성하게 되며, 출력요소인 제6노드(N6)를 통해 D2만큼 출력이 이루어지면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 3속에서는 상기 제2속의 상태에서 제2브레이크(B2)의 작동이 해제되고, 제3브레이크(B3)가 작동 제어된다.

그러면, 제1유성캐리어(PC1)인 제3노드(N3)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제2선기어(S2)인 제7노드(N7)에는 상기 제3노드(N3)로부터 직접 동속비로 입력이 이루어지며, 동시에 제3선기어(S3)가 제2노드(N2)인 제1링기어(R1)로부터 입력축(3)의 감속된 입력이 연결되어 사실상 구동하는 고정요소로 작동하게 된다.

이에, 제1,2,3유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 도 3의 제3속 라인(L3)과 같은 속도선을 형성하게 되며, 출력요소인 제6노드(N6)를 통해 D3만큼 출력이 이루어지면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 4속에서는 상기 제3속의 상태에서 제3브레이크(B3)의 작동이 해제되고, 제2클러치(C2)가 작동 제어된다.

그러면, 제1유성캐리어(PC1)인 제3노드(N3)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제2선기어(S2)인 제7노드(N7)에는 상기 제3노드(N3)로부터 직접 동속비로 입력이 이루어지며, 동시에 제2링기어(R2) 및 제3유성캐리어(PC3)인 제5노드(N5)에도 상기 제1유성캐리어(PC1)인 제3노드(N3)를 통하여 입력축(3)의 동력이 동속비로 입력된다.

이에 따라, 상기 제2,3유성기어셋트(PG2)(PG3)는 일체로 동속비에 의해 구동되어 도 3의 제4속 라인(L4)과 같은 속도선을 형성하게 되며, 출력요소인 제6노드 (N6)를 통해 D4만큼 출력이 이루어지면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 5속에서는 상기 제4속의 상태에서 제1클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제3브레이크(B3)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 제2링기어(R2) 및 제3유성캐리어(PC3)인 제5노드(N5)에 제1유성캐리어(PC1)인 제3노드(N3)를 통하여 입력축(3)의 동력이 동속비로 입력되는 상태를 유지하면서 동시에, 제3선기어(S3)가 제2노드(N2)인 제1링기어(R1)로부터 입력축(3)의 감속된 입력이 연결되어 사실상 구동하는 고정요소로 작동하게 된다.

이에, 제1,2,3유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 도 3의 제5속 라인(L5)과 같은 속도선을 형성하게 되며, 출력요소인 제6노드(N6)를 통해 D5만큼 출력이 이루어지면서 전진 5속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 6속에서는 상기 제5속의 상태에서 제3브레이크(B3)의 작동이 해제되고, 제2브레이크(B2)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 제2링기어(R2) 및 제3유성캐리어(PC3)인 제5노드(N5)에 제1유성캐리어(PC1)인 제3노드(N3)를 통하여 입력축(3)의 동력이 동속비로 입력되는 상태를 유지하면서, 제3선기어(S3)인 제4노드(N4)가 고정요소로 작동하여 제1,2,3유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 도 3의 제6속 라인(L6)과 같은 속도선을 형성하게 되며, 출력요소인 제6노드(N6)를 통해 D6만큼 출력이 이루어지면서 전진 6속의 변속이 이루어지게 된다.

그리고 후진 1속단에서는 제3브레이크(B3)와 제1브레이크(B1)를 작동 제어하게 된다.

그러면, 제3선기어(S3)가 제1링기어(R1)에 직결되어 제4노드(N4)에는 감속비의 입력이 이루어지는 상태에서 제5노드(N5)는 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라, 제2,3유성기어셋트(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 도 3의 후진속 라인(LR)과 같은 속도선을 형성하게 되며, 출력요소인 제6노드(N6)를 통해 R만큼 출력이 이루어지면서 후진 1속의 변속이 이루어지게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 변속단의 구현에서, 특히, 상기 제6속단에서 제3,4속단으로, 제5속단에서 제2,3속단으로, 제4속단에서 제2속단으로의 스킵 시프트를 하나의 작동요소만을 변경함으로써, 가능하도록 하여 스킵 시프트의 자유도를 확보하여 변속감 향상에 기여하게 된다.

상기에서 각 유성기어셋트에 대한 속도선에 대해서는 당업자라면 충분히 구할 수 있는 공지 부분이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

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.

이상에서와 같이 본 발명의 파워 트레인은, 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG) 와 하나의 더블 피니언 유성기어셋트(DPG)를 적용하여 전체 유성기어셋트가 상호 직결단을 포함하도록 하여 동력전달효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 2단 스텝 유성기어를 제3유성기어로 적용하여 변속기의 전체적인 사이 즈에 영향을 미지 않으면서 싱글 피니언 기어에 대한 기어비의 자유도는 물론, 각 변속단의 비로 나타나는 단간비를 개선하여 변속 충격을 최소화할 수 있도록 하는 효과도 있다.

Claims

더블 피니언 유성기어셋트(DPG)로 이루어지는 제1유성기어셋트와 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG)로 이루어지는 제2,3유성기어셋트를 조합하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 있어서,

상기 제1유성기어셋트는 그 제1선기어가 변속기 케이스에 제3브레이크를 통하여 가변 연결되고, 그 제1유성캐리어의 일측은 입력축에 직결되며,

상기 제2유성기어셋트는 그 제2선기어가 상기 제1유성기어셋트의 제1유성캐리어의 타측에 상호 제1클러치를 통하여 가변적으로 연결되며, 그 제2유성캐리어는 일측이 출력요소로 구성되며,

상기 제3유성기어셋트는 그 제3선기어가 상기 제1유성기어셋트의 제1링기어와 직결됨과 동시에, 변속기 케이스에 제2브레이크를 통하여 가변 연결되며, 그 제3유성캐리어는 그 일측이 제2유성기어셋트의 제2링기어와 직결된 상태로, 상기 변속기 케이스에 병렬로 구성되는 제1브레이크와 원웨이 클러치에 연결되며, 상기 제3유성캐리어의 타측은 제2클러치를 통하여 상기 제1유성기어셋트의 제1유성캐리어 타측에 가변적으로 연결되고, 그 제3링기어는 상기 제2유성기어셋트의 제2유성캐리어 타측과 직결되며,

상기 제3선기어와 제3링기어 사이에서 자전 가능하게 치합되어 제3유성캐리어를 양측으로 구비하는 제3유성기어는 소직경과 대직경의 2단으로 형성되는 스탭 유성기어로 이루어져 상기 클러치 및 브레이크로 구성되는 작동요소의 작동제어에 의해 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하도록 조합되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제1항에 있어서, 상기 제1유성기어셋트는 상기 제2유성기어셋트 및 제3유성기어셋트로 6가지의 입력경로를 통하여 입력축의 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제2항에 있어서, 상기 입력경로는

상기 제1유성캐리어를 통하여 상기 제2선기어에 입력축의 동력을 동속비로 입력하는 제1입력경로;

상기 제1선기어가 고정요소로 작동하여 제1유성캐리어를 통하여 상기 제2선기어에 입력축의 동력을 동속비로 입력하고, 동시에 상기 제1링기어를 통하여 제3선기어에 입력축의 동력을 감속비로 입력하는 제2입력경로;

상기 제1유성캐리어를 통하여 상기 제2선기어와 상기 제3유성캐리어와 제2링기어에 동시에 입력축의 동력을 동속비로 입력하는 제3입력경로;

상기 제1선기어가 고정요소로 작동하여 제1유성캐리어를 통하여 상기 제3유성캐리어와 제2링기어에 입력축의 동력을 동속비로 입력하고, 동시에 상기 제1링기어를 통하여 제3선기어에 입력축의 동력을 감속비로 입력하는 제4입력경로;

상기 제1유성캐리어를 통하여 상기 제3유성캐리어와 제2링기어에 입력축의 동력을 동속비로 입력하는 제5입력경로;

상기 제1선기어가 고정요소로 작동하여 제1링기어를 통하여 상기 제3선기어에 입력축의 동력을 감속비로 입력하는 제6입력경로;

로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제3항에 있어서, 상기 제1입력경로는

제1속단, 제2속단에서, 상기 제1유성캐리어를 제2선기어와 가변 연결하는 제1클러치만의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제3항에 있어서, 상기 제2입력경로는

제3속단에서, 상기 제1유성캐리어를 제2선기어와 가변 연결하는 제1클러치, 및 제1선기어를 변속기 케이스에 가변 연결하는 제3브레이크가 동시에 작동하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제3항에 있어서, 상기 제3입력경로는

제4속단에서, 상기 제1유성캐리어를 제2선기어와 가변 연결하는 제1클러치, 및 제1유성캐리어를 상기 제3유성캐리어에 가변 연결하는 제2클러치가 동시에 작동하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제3항에 있어서, 상기 제4입력경로는

제5속단에서, 상기 제1유성캐리어를 상기 제3유성캐리어에 가변 연결하는 제2클러치, 및 제1선기어를 변속기 케이스에 가변 연결하는 제3브레이크가 동시에 작동하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제3항에 있어서, 상기 제5입력경로는

제6속단에서, 상기 제1유성캐리어를 상기 제3유성캐리어에 가변 연결하는 제2클러치만의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제3항에 있어서, 상기 제6입력경로는

후진단에서, 상기 제1선기어를 변속기 케이스에 가변 연결하는 제3브레이크만의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제1항에 있어서, 상기 제3유성기어는

그 소직경 단이 제3선기어와 치합되고, 그 대직경 단이 제3링기어와 치합되며, 상기 소직경 단 및 대직경 단은 상호 연결부재에 의해 일체로 연결되는 2단 스텝 유성기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 6속 파워 트레인.
제1항에 있어서, 상기 각 작동요소인 브레이크와 클러치는

제1속단에서는 제1클러치와 원웨이 클러치가 작동 제어되고, 제2속단에서는 제1속단의 상태에서 제2브레이크가 작동 제어되며, 제3속단에서는 제2속단의 상태에서 제2브레이크가 해제되면서 제3브레이크가 작동 제어되며, 제4속단에서는 제3속단의 상태에서, 제3브레이크가 해제되면서 제2클러치가 작동 제어되고, 제5속단에서는 제4속단의 상태에서 제1클러치가 해제되면서 제3브레이크가 작동 제어되며, 제6속단에서는 제5속단의 상태에서 제3브레이크가 해제되면서 제2브레이크가 작동하고, 후진1속단에서는 제1브레이크, 제3브레이크가 작동하여 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 6속 파워 트레인.
제1항에 있어서, 상기 제1,2,3 유성기어셋트의 배열은

변속기 전측에 제1유성기어셋트(PG1)가 배치되고, 변속기 후측에 제3유성기어셋트(PG3)가 배치되며, 그 사이에 제2유성기어셋트(PG2)가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.