KR100764717B1

KR100764717B1 - 자동변속기의 9속 파워트레인

Info

Publication number: KR100764717B1
Application number: KR1020060066715A
Authority: KR
Inventors: 장욱진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2007-10-09

Abstract

본 발명의 특징적인 구성은 제3선기어(S3)에 결합되고 제1브레이크(B1)를 매개로 케이스(1)에 연결된 제3유성 케리어(PC3)와, 제3선기어(S3)에 결합된 제4유성 케리어(PC4)와, 제3유성 케리어(PC3) 및 제4유성 케리어(PC4)에 결합되고 제2브레이크(B2)를 매개로 케이스(1)에 연결된 제3링기어(R3)와, 상기 제3유성 케리어(PC3) 및 제4유성 케리어(PC4)에 결합된 제4링기어(R4)로 이루어진 복합 유성기어 셋트(DPG); 상기 제3유성 케리어(PC3)에 제4클러치(C4)를 매개로 연결되고 제2클러치(C2)를 매개로 제3선기어(S3)에 연결되며 입력축(3)에 연결된 제1선기어(S1)와, 상기 제1선기어(S1)에 결합되고 출력축(2)에 연결된 제1유성 케리어(PC1)와, 상기 제1유성 케리어(PC1)에 결합되고 제3클러치(C3)를 매개로 제4유성 케리어(PC4)에 연결된 제1링기어(R1)로 이루어진 제1싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1); 및 상기 케이스(1)에 연결된 제2선기어(S2)와, 상기 제2선기어(S2)에 결합되고 제1유성 케리어(PC1)에 연결되며 제1클러치(C1)를 매개로 제3링기어(R3)에 연결된 제2유성 케리어(PC2)와, 상기 제2유성 케리어(PC2)에 결합되고 제4링기어(R4)에 연결된 제2링기어(R2)로 이루어진 제2싱글 피니언 유성기어셋트(SPG2)를 포함하여서 된 것이다.

자동변속기, 전진 9속, 유성기어셋트, 선기어, 클러치, 브레이크

Description

자동변속기의 9속 파워트레인{A 9 SPEED POWER TRAIN OF AN AUTOMATIC TRANSMISSION}

도1은 종래 6속 파워트레인을 나타낸 개략도.

도2는 종래 6속 파워트레인의 작동요소표.

도3은 종래 7속 파워트레인의 작동요소표.

도4는 본 발명에 따른 9속 파워트레인을 나타낸 개략도.

도5는 본 발명에 따른 9속 파워트레인의 작동요소표.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 케이스 2 : 출력축

3 : 입력축 B1 : 제1브레이크

B2 : 제2브레이크 C1 : 제1클러치

C2 : 제2클러치 C3 : 제3클러치

C4 : 제4클러치 DPG : 복합 유성기어 셋트

PC1 : 제1유성 케리어 PC1 : 제1유성 케리어

PC2 : 제2유성 케리어 PC3 : 제3유성 케리어

PC4 : 제4유성 케리어 R1 : 제1링기어

R2 : 제2링기어 R3 : 제3링기어

R4 : 제4링기어 S1 : 제1선기어

S2 : 제2선기어 S3 : 제3선기어

SPG1 : 제1싱글 피니언 유성기어셋트

SPG2 : 제2싱글 피니언 유성기어셋트

본 발명은 자동변속기의 9속 파워트레인에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전진 9속 및 후진 2속의 변속단을 구현할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 9속 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 그 차량의 주행속도를 자동으로 제어할 수 있는 자동변속기가 설치되어 있으며, 상기 자동 변속기의 다단 변속 메카니즘은, 복수의 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 있다.

상기한 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.

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 손실이 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 수행하는 것으로서, 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 개발되어 있다.

그 일례로서 도1에 나타낸 바와 같이 전방에서부터 후방으로 3개의 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1,SPG2,SPG3)를 조합하되, 제1싱글 피니언 유성기어셋 트(SPG1)의 제1선기어(S1)는 변속기 케이스(1)에 제1브레이크(B1)를 통하여 가변적으로 고정되고, 제1유성 캐리어(PC1)는 제3싱글 피니언 유성기어셋트(SPG3)의 제3링기어(R3)와 고정적으로 연결된 상태로 출력기어(OUT)가 장착되어 출력요소로 작동하게 된다.

또한, 제1싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1)의 제1링기어(R1)는 제2싱글 피니언 유성기어셋트(SPG2)의 제2유성 캐리어(PC2)와 직결된다.

상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(SPG2)의 제2선기어(S2)는 입력축(3)과 직접 연결되며, 그 제2링기어(R2)는 제3싱글피니언 유성기어셋트(SPG3)의 제3유성 캐리어(PC3)와 직결된다.

여기서, 상기 제2링기어(R2)와 제3유성 캐리어(PC3)는 제2클러치(C2)를 통하여 입력축(3)에 가변적으로 연결되며, 동시에 제2브레이크(B2)를 통하여 변속기 케이스(1)에 가변적으로 고정된다.

그리고 상기 제3싱글 피니언 유성기어셋트(SPG3)의 제3선기어(S3)는 제1클러치(C1)를 통하여 상기 입력축(3)과 가변적으로 연결되며, 동시에 제3브레이크(B3)를 통하여 변속기 케이스(1)에 가변적으로 고정된다.

이러한 파워 트레인은 도2에서와 같이, 전진 1속에서는 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2)가 작동하고, 전진 2속에서는 제1브레이크(B1)와 제3브레이크(B3)가 작동하며, 전진 3속에서는 제1브레이크(B1)와 제1클러치(C1)가 작동하고, 전진 4속에서는 제1브레이크(B1)와 제2클러치(C2)가 작동하며, 전진 5속에서는 제1,2클러치(C1)(C2)가 작동하고, 전진 6속에서는 제2클러치(C2)와 제3브레이크(B3)가 작 동하며, 후진 1속에서는 제1클러치(C1)와 제2브레이크(B2)가 작동하면서 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.

그런데 상기와 같은 파워 트레인에 있어서는, 제1,2,3링기어(R1,R2,R3)가 제2,3,1유성 캐리어(PC2,PC3,PC1)에 각각 연결되는 구조로 각각의 유성 캐리어가 분리되어 자동변속기의 전장이 길어지게 되는 단점이 있으며, 이로 인해 변속기 중량이 많이 나가는 문제점도 내포하고 있다.

또한, 출력기어(2)가 제1유성 캐리어(PC1)와 연결되어 그 작용 토크를 크게 하며, 이에 따른 유성 캐리어의 내구성을 저하시키는 요인이 되는 문제점도 내포하고 있다.

그리고, 이러한 종래의 장치는 변속단이 6속으로 제한되어 있으므로, 동력 성능 및 연료 소비율을 향상시키는데 한계가 있다.

한편, 전진 7속 및 후진 3속의 변속단을 구현할 수 있는 자동변속기가 개발되었으나, 그 자동변속기는 도3에 나타낸 바와 같이 각 변속구간에서 3개의 작동요소가 동작되므로 인하여 변속감 저하는 물론 변속시간이 지연되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 2개의 싱글 피니언 유성기어 셋트와 한 쌍의 링기어 및 한 쌍의 유성 케리어를 갖는 변형된 라비뇨 복합 유성기어 셋트(이하 "복합 유성기어 셋트"라 한다)를 설치하여 전진 9속 및 후진 2속의 변속단을 구현함은 물론, 2개의 작동요소의 동작으로 차량 주행중 변속감을 향상시키고 변속시간을 단축시킬 수 있는 자동변속기의 9속 파워트레인을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자동변속기의 9속 파워트레인은 제3선기어에 기어 결합되고 제1브레이크를 매개로 케이스에 연결된 제3유성 케리어와, 상기 제3선기어에 기어 결합된 제4유성 케리어와, 상기 제3유성 케리어 및 제4유성 케리어에 기어 결합되고 제2브레이크를 매개로 케이스에 연결된 제3링기어와, 상기 제3유성 케리어 및 제4유성 케리어에 기어 결합된 제4링기어로 이루어진 복합 유성기어 셋트; 상기 제3유성 케리어에 제4클러치를 매개로 연결되고 제2클러치를 매개로 제3선기어에 연결되며 입력축에 직결 연결된 제1선기어와, 상기 제1선기어에 기어 결합되고 출력축에 직결 연결된 제1유성 케리어와, 상기 제1유성 케리어에 기어 결합되고 제3클러치를 매개로 제4유성 케리어에 연결된 제1링기어로 이루어진 제1싱글 피니언 유성기어셋트; 및 상기 케이스에 직결 연결된 제2선기어와, 상기 제2선기어에 기어 결합되고 제1유성 케리어에 직결 연결되며 제1클러치를 매개로 제3링기어에 연결된 제2유성 케리어와, 상기 제2유성 케리어에 기어 결합되고 제4링기어에 직결 연결된 제2링기어로 이루어진 제2싱글 피니언 유성기어셋트를 포함하여서 된 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도4는 본 발명에 따른 9속 파워트레인을 나타낸 개략도이고, 도5는 본 발명 에 따른 9속 파워트레인의 작동요소표이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 한 쌍의 싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1, SPG2)와 한 개의 복합 유성기어 셋트(DPG)로 이루어져 있는 것으로서, 도4에 나타낸 바와 같이 복합 유성기어 셋트(DPG)와, 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1) 및 제2싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1)를 순차적으로 설치하는 것이다.

상기 복합 유성기어 셋트(DPG)에는 제3선기어(S3)가 마련되어 있고, 그 제3선기어(S3)에는 제3유성 케리어(PC3)가 기어 결합되어 있으며, 상기 제3유성 케리어(PC3)는 제1브레이크(B1)를 매개로 케이스(1)에 연결되어 있다.

한편, 상기 제3선기어(S3)에는 제4유성 케리어(PC4)가 기어 결합되어 있다.

상기 제3유성 케리어(PC3) 및 제4유성 케리어(PC4)에는 제3링기어(R3)가 기어 결합되고 상기 제3링기어(R3)는 제2브레이크(B2)를 매개로 케이스(1)에 연결되어 있으며, 상기 제3유성 케리어(PC3) 및 제4유성 케리어(PC4)에는 제4링기어(R4)가 기어 결합되어 있다.

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1)에는 제1선기어(S1)가 마련되어 있되, 그 제1선기어(S1)는 제4클러치(C4)를 매개로 제3유성 케리어(PC3)에 연결되어 있고, 제2클러치(C2)를 매개로 제3선기어(S3)에 연결되어 있으며, 입력축(3)에 직결 연결되어 있다.

상기 제1선기어(S1)에는 제1유성 케리어(PC1)가 기어 결합되어 있고, 상기 제1유성 케리어(PC1)에는 출력축(2)이 직결 연결되어 있으며, 상기 제1유성 케리어(PC1)에는 제1링기어(R1)가 기어 결합되어 있다.

그리고, 상기 제1링기어(R1)는 제3클러치(C3)를 매개로 제4유성 케리어(PC4)에 연결되어 있다.

상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(SPG2)에는 제2선기어(S2)가 마련되어 있고, 그 제2선기어(S2)는 케이스(1)에 직결 연결되어 있다.

상기 제2선기어(S2)에는 제2유성 케리어(PC2)가 기어 결합되어 있되, 상기 제2유성 케리어(PC2)는 제1유성 케리어(PC1)에 직결 연결되고, 제1클러치(C1)를 매개로 제3링기어(R3)에 연결되어 있다.

상기 제2유성 케리어(PC2)에는 제2링기어(R2)가 기어 결합되어 있고, 그 제2링기어(R2)는 제4링기어(R4)에 직결 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

입력축(3)을 통하여 입력되는 동력의 회전력은 도5에 나타낸 바와 같이 제1클러치(C1), 제2클러치(C2), 제3클러치(C3), 제4클러치(C4), 제1브레이크(B1) 및 제2브레이크(B2)로 이루어진 작동요소중 어느 2개의 동작에 의해서 전진 9속 및 후진 2속의 속도로 변속된 후 출력축(2)을 통하여 출력되는 것이다.

먼저, 후진 1속으로 출력될 경우에는 제1브레이크(B1) 및 제2클러치(C2)가 작동되는 것이고, 후진 2속으로 출력될 경우에는 제2브레이크(B2) 및 제2클러치(C2)가 작동되는 것이다.

한편, 전진 1속으로 출력될 경우에는 제1브레이크(B1) 및 제3클러치(C3)가 작동되는 것이고, 전진 2속으로 출력될 경우에는 제2브레이크(B2) 및 제3클러치(C3)가 작동되는 것이며, 전진 3속으로 출력될 경우에는 제2클러치(C2) 및 제4클 러치(C4)가 작동되는 것이다.

그리고, 전진 4속으로 출력될 경우에는 제1클러치(C1) 및 제4클러치(C4)가 작동되는 것이고, 전진 5속으로 출력될 경우에는 제3클러치(C3) 및 제4클러치(C4)가 작동되는 것이고, 전진 6속으로 출력될 경우에는 제1클러치(C1) 및 제2클러치(C2)가 작동되는 것이다.

또한, 전진 7속으로 출력될 경우에는 제2브레이크(B2) 및 제4클러치(C4)가 작동되는 것이고, 전진 8속으로 출력될 경우에는 제2클러치(C2) 및 제3클러치(C3)가 작동되는 것이며, 전진 9속으로 출력될 경우에는 제1클러치(C1) 및 제3클러치(C3)가 작동되는 것이다.

상술한 바와 같이 전진 1속 내지 전진 9속 그리고 후진 1속 및 후진 2속으로 변속될 경우에는 2개의 작동 요소의 동작에 의해서 변속되므로 변속시간을 단축시킬 수 있게 됨은 물론, 운전자에게 전달되는 변속감을 향상시킬 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 전진 1속 내지 전진 9속 그리고 후진 1속 및 후진 2속으로 변속될 때 2개의 작동 요소의 동작에 의해서 변속되므로 변속시간을 단축시키고, 변속감을 향상시키게 되므로 쾌적한 운전환경을 제공할 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims

제3선기어(S3)에 기어 결합되고 제1브레이크(B1)를 매개로 케이스(1)에 연결된 제3유성 케리어(PC3)와, 상기 제3선기어(S3)에 기어 결합된 제4유성 케리어(PC4)와, 상기 제3유성 케리어(PC3) 및 제4유성 케리어(PC4)에 기어 결합되고 제2브레이크(B2)를 매개로 케이스(1)에 연결된 제3링기어(R3)와, 상기 제3유성 케리어(PC3) 및 제4유성 케리어(PC4)에 기어 결합된 제4링기어(R4)로 이루어진 복합 유성기어 셋트(DPG);

상기 제3유성 케리어(PC3)에 제4클러치(C4)를 매개로 연결되고 제2클러치(C2)를 매개로 제3선기어(S3)에 연결되며 입력축(3)에 직결 연결된 제1선기어(S1)와, 상기 제1선기어(S1)에 기어 결합되고 출력축(2)에 직결 연결된 제1유성 케리어(PC1)와, 상기 제1유성 케리어(PC1)에 기어 결합되고 제3클러치(C3)를 매개로 제4유성 케리어(PC4)에 연결된 제1링기어(R1)로 이루어진 제1싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1); 및

상기 케이스(1)에 직결 연결된 제2선기어(S2)와, 상기 제2선기어(S2)에 기어 결합되고 제1유성 케리어(PC1)에 직결 연결되며 제1클러치(C1)를 매개로 제3링기어(R3)에 연결된 제2유성 케리어(PC2)와, 상기 제2유성 케리어(PC2)에 기어 결합되고 제4링기어(R4)에 직결 연결된 제2링기어(R2)로 이루어진 제2싱글 피니언 유성기어셋트(SPG2)를 포함함을 특징으로 하는 자동변속기의 9속 파워트레인.
제1항에 있어서, 상기 복합 유성기어 셋트(DPG)와, 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1) 및 제2싱글 피니언 유성기어셋트(SPG1)는 순차적으로 설치됨을 특징으로 하는 자동변속기의 9속 파워트레인.