KR100888294B1 - 자동 변속기의 6속 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단순유성기어셋트 1개와, 더블 피니언 유성기어셋트와 싱글 피니언 유성기어셋트를 상호 구속하는 복합유성기어셋트 1개, 클러치 3개 및, 브레이크 2개를 조합하는 간단한 구조로서 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하여 자동 변속기의 부피와 전체 길이를 축소할 수 있도록 하고, 자동 변속기의 중량 저감과 제조 원가의 절감을 도모함과 더불어 차량에의 탑재성을 향상시킬 수 있도록 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력축(10)과 연결된 제1유성기어셋트(PG-1)와, 상기 입력축(10)과 상기 제1유성기어셋트(PG-1)에 각각 연결되고 출력축(20)과 연결된 제2유성기어셋트(PG-2) 및, 상기 제1유성기어셋트(PG-1)와 상기 제2유성기어셋트(PG-2)에 각각 연결되고 상기 출력축(20)과 연결된 제3유성기어셋트(PG-3)를 포함하여 구성되고; 상기 제1유성기어세트는 등가 입력요소로 작용하는 제1작동요소(N1)와, 고정요소로 작용하는 제2작동요소(N2) 및, 감속비로 동력을 출력하는 전이 출력요소로 작용하는 제3작동요소(N3)를 구비하며; 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 전이 입력요소 또는 고정요소로 작용하는 제4작동요소(N4)와, 전이 입력요소로 작용하는 제5작동요소(N5), 등가 입력요소 또는 고정요소로 작용하는 제6작동요소(N6) 및, 상기 출력축(20)과 연결되는 제7작동요소(N7)를 구비한 것을 특징으로 한다.

자동 변속기, 6속, 파워 트레인, 유성기어셋트, 클러치, 브레이크

Description

자동 변속기의 6속 파워 트레인{6-speed power train of automatic transmission}

본 발명은 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 관한 것이다.

자동 변속기는 엔진의 동력을 주행부하에 적합하도록 변화시키기 위하여 다양한 형태의 구조가 시도되어 왔으나, 대체로 유성기어를 포함한 기어열과, 이 기어열을 조작하는 유압제어장치를 포함하는 구성으로 일반화되어 있다.

상기 기어열은 유압제어장치에 의해 조작되는 클러치나 브레이크 등의 마찰 요소의 작동 조합에 의해 특정의 변속단을 형성하도록 되어 있어서, 차량의 주행상태 및 운전자의 조작에 의해 상기 유압제어장치를 자동적으로 조작하면, 원하는 변속단으로의 변속이 이루어지도록 되어 있다.

자동 변속기의 변속단은 다단으로 형성될수록 엔진에서 출력되는 동력을 보다 높은 효율로 구동륜에 전달할 수 있어서, 연비 및 가속성능의 향상과 변속품질의 향상을 꾀할 수 있다.

종래에 6속 이상의 변속단을 구현하기 위해 자동 변속기의 기어열에 사용되는 유성기어셋트로는 라비뉴타입(Ravigneaux Type)이 많이 사용되는데, 라비뉴타입의 유성기어셋트는 캐리어가 롱피니언과 숏피니언을 동시에 지지하는 구조가 되어야 하므로, 캐리어 제작상의 어려움이 있고, 공간상의 제약으로 4쌍 이상의 피니언을 지지하기 어려워서 고토크의 동력을 전달하기 위해서는 치폭을 늘리거나 피니언을 크게 해야만 하므로 변속기의 대형화를 초래하는 단점이 있다.

또한, 상기 라비뉴타입 유성기어셋트는 캐리어와 링기어의 동력 전달 경로를 확보하는 상태에서, 롱피니언과 숏피니언에 각각 치합되는 두 선기어를 마찰요소를 통해 동력을 단속할 수 있는 구조로 하려면, 필연적으로 상기 두 선기어를 중첩되는 중공 샤프트 구조로 형성해야 하고, 어느 한 선기어는 나머지 한 선기어의 내측을 완전히 관통해야 하므로, 중첩되는 두 중공 샤프트 구조에 의해 변속기의 부피 및 전체 길이가 커지게 하는 단점이 있고, 또한 상기 두 개의 중첩된 중공 샤프트 구조는 변속기의 중심축으로부터 반경방향으로 전달되는 오일의 유동경로를 형성하는 데에 큰 장애요인으로 작용하여 변속기 내부의 윤활성이 떨어지는 구조적인 문 제점을 가지고 있다.

한편, 자동 변속기의 부피 및 전체 길이를 축소하고 구조를 간단히 하여 차량에의 탑재성을 향상시키고, 중량을 저감하며 제조원가를 저감시키도록 하는 요청은 상시 존재한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 단순유성기어셋트 1개와, 더블 피니언 유성기어셋트와 싱글 피니언 유성기어셋트를 상호 구속하는 복합유성기어셋트 1개, 클러치 3개 및, 브레이크 2개를 조합하는 간단한 구조로서 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하여 자동 변속기의 부피와 전체 길이를 축소할 수 있도록 하고, 자동 변속기의 중량 저감과 제조 원가의 절감을 도모함과 더불어 차량에의 탑재성을 향상시킬 수 있도록 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명은, 입력축과 연결된 제1유성기어셋트와, 상기 입력축과 상기 제1유성기어셋트에 각각 연결되고 출력축과 연결된 제2유성기어셋트 및, 상기 제1유성기어셋트와 상기 제2유성기어셋트에 각각 연결되고 상기 출력축과 연결된 제3유성기어셋트를 포함하여 구성되고;

상기 제1유성기어세트는 상기 입력축과 연결되어 등가 입력요소로 작용하는 제1작동요소와, 회전이 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제2작동요소 및, 상기 입력축으로부터 입력받은 동력을 상기 제2작동요소의 고정 작용을 매개로 감속비로 출력하는 상태의 전이 출력요소로 작용하는 제3작동요소를 구비하며;

상기 제2유성기어셋트와 상기 제3유성기어셋트는 상기 제3작동요소로부터 동력을 감속비로서 선택적으로 입력받는 전이 입력요소 또는 선택적으로 회전이 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제4작동요소와, 상기 제3작동요소로부터 동력을 감속비로서 선택적으로 입력받는 전이 입력요소로 작용하는 제5작동요소, 상기 제2유성기어셋트와 상기 제3유성기어셋트 사이의 작동요소를 상호 공유하고, 상기 입력축으로부터 동력을 등속비로서 선택적으로 입력받는 등가 입력요소 또는 선택적으로 회전이 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제6작동요소 및, 상기 제2유성기어셋트와 상기 제3유성기어셋트 사이의 작동요소를 상호 공유하고, 상기 출력축과 연결되어 상기 제1,2,3,4,5,6작동요소 사이의 상호 작용을 매개로 상기 입력축으로부터 입력된 동력을 적정의 변속비로 변환하여 출력하는 출력요소로 작용하는 제7작동요소를 구비하고;

상기 입력축과 상기 제6작동요소 사이와, 상기 제3작동요소와 상기 제4,5작동요소 사이는 각각 클러치 수단을 매개로 선택적으로 연결되어 상기 입력축으로부터 제공되는 동력을 등가 전이 또는 감속 전이로 전달하며;

상기 제4작동요소와 상기 제6작동요소는 각각 변속기 케이스와 브레이크 수단을 매개로 연결되어 해당 작동요소의 회전구속을 수행하도록 구성된 것을 특징으 로 한다.

본 발명에 따른 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 의하면, 간단한 구조로 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하며, 자동 변속기의 부피 및 전체길이를 축소할 수 있어서, 자동 변속기의 중량 저감 및 제조원가의 저감을 도모하고 차량에의 탑재성을 향상시키며, 자동 변속기의 윤활 및 냉각성을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, D 레인지 각 변속단별 변속 제어에 있어, 1속에서 4속까지 하나의 클러치를 작동상태로 하고, D 레인지 4속에서 6속까지 다른 하나의 클러치를 작동상태로 하여, 변속시 하나의 마찰요소만을 해제하고 다른 하나의 마찰요소를 체결하는 제어를 통해 변속 제어를 용이하게 할 뿐만 아니라, 스킵 변속도 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

또한, D 레인지 1속에서 원웨이클러치가 작동요소를 고정요소로 전환시켜 주는 역할을 하게 되므로, D 레인지 1속에서 2속으로 변속시 새롭게 체결되는 작동요소에 체결압만을 제공하게 되면, 원웨이클러치에 의해 고정된 작동요소에서는 자동 해방이 이루어지므로, 변속 제어에 용이함을 줄 수 있게 된다.

아울러, 본 발명은 출력축이 입력축과 동일축선상으로 배치될 수 있어, 6속 파워 트레인을 엔진룸내에서 종방향으로 배치할 경우, 출력축은 별도의 추진축을 매개로 후륜으로 동력전달이 가능하게 되므로, 전기관 후륜구동(FR)의 차량에 용이하게 적용할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 변속기의 6속 파워 트레인은 엔진으로부터 토크 컨버터를 통하여 엔진의 회전력을 전달받는 입력축(10)과, 상기 입력축(10)과 연결된 제1유성기어셋트(PG-1), 상기 입력축(10)과 상기 제1유성기어셋트(PG-1)에 각각 연결되고 출력축(20)과 연결된 제2유성기어셋트(PG-2) 및, 상기 제1유성기어셋트(PG-1)와 상기 제2유성기어셋트(PG-2)에 각각 연결되고 상기 출력축(20)과 연결된 제3유성기어셋트(PG-3)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 제1유성기어셋트(PG-1)는 상기 입력축(10)으로부터 입력되는 회전을 감속하여 출력하는 감속유성기어셋트로서, 상기 입력축(10)과 항시 연결되어 등가 입력요소로 작용하는 제1작동요소(N1)와, 회전이 항시 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제2작동요소(N2) 및, 상기 입력축(10)으로부터 입력받은 동력을 상기 제2작동요소(N2)의 고정 작용을 매개로 항시 감속비로 출력하는 상태의 전이 출력요소로 작용하는 제3작동요소(N3)를 구비하여 이루어진다.

그리고, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 상기 입력축(10)을 통해 입력되는 비감속회전과 상기 제1유성기어셋트(PG-1)를 통한 감속회전을 입력받아 상기 출력축(20)을 통해 다단의 변속비로 변환하여 출력하는 복합유성기어셋트로서, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 각각 2개의 작동요소를 상호 공유하여 4개의 독립된 작동요소를 형성한다.

즉, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 상기 제3작동요소(N3)로부터 동력을 감속비로서 선택적으로 입력받는 전이 입력요소 또는 선택적으로 회전이 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제4작동요소(N4)와, 상기 제3작동요소(N3)로부터 동력을 감속비로서 선택적으로 입력받는 전이 입력요소로 작용하는 제5작동요소(N5), 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3) 사이의 작동요소중 어느 하나를 상호 공유하고, 상기 입력축(10)으로부터 동력을 등속비로서 선택적으로 입력받는 등가 입력요소 또는 선택적으로 회전이 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제6작동요소(N6) 및, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3) 사이의 작동요소중 다른 하나를 상호 공유하고, 상기 출력축(20)과 연결되어 상기 제1,2,3,4,5,6작동요소(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 사이의 상호 작용을 매개로 상기 입력축(10)으로부터 입력된 동력을 적정의 변속비로 변환하여 출력하는 출력요소로 작용하는 제7작동요소(N7)를 구비하여 이루어진다.

또한, 상기 입력축(10)과 상기 제6작동요소(N6) 사이와, 상기 제3작동요소(N3)와 상기 제4,5작동요소(N4,N5) 사이는 각각 클러치 수단을 매개로 선택적으로 연결되어 상기 입력축(10)으로부터 제공되는 동력을 등가 전이 또는 감속 전이로 전달한다.

한편, 상기 제4작동요소(N4)와 상기 제6작동요소(N6)는 각각 변속기 케이스(30)와 브레이크 수단을 매개로 연결되어 해당 작동요소의 회전구속을 수행한다.

여기서, 상기 제1,2,3유성기어셋트(PG-1,PG-2,PG-3)는 상기 입력축(10)이 연결되는 엔진측으로부터 제1유성기어셋트(PG-1), 제2유성기어셋트(PG-2), 제3유성기 어셋트(PG-3)의 순으로 배치된다. 상기 제1유성기어셋트(PG-1)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 싱글 피니언 유성기어셋트로 구성되고, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)는 더블 피니언 유성기어셋트로 구성된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1작동요소(N1)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1링기어(R1)로 이루어지고, 상기 제2작동요소(N2)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1선기어(S1)로 이루어지며, 상기 제3작동요소(N3)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1캐리어(C1)로 이루어지고, 상기 제4작동요소(N4)는 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3선기어(S3)로 이루어지며, 상기 제5작동요소(N5)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2선기어(S2)로 이루어지고, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3캐리어(C3)를 연결하여 이루어지며, 상기 제7작동요소(N7)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2링기어(R2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3링기어(R3)를 연결하여 이루어진다.

이 경우, 상기 제1링기어(R1)는 상기 입력축(10)과 직접 연결되고, 상기 제2링기어(R2)와 상기 제3링기어(R3)는 상기 출력축(20)과 직접 연결된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 클러치 수단은 제1클러치(C-1)와 제2클러치(C-2) 및 제3클러치(C-3)로 이루어지고, 상기 브레이크 수단은 제1브레이크(B-1)와 제2브레이크(B-2)로 이루어진다.

상기 제4작동요소(N4)는 상기 제1클러치(C-1)를 매개로 상기 제3작동요소(N3)와 감속비로서 선택적으로 가변 연결됨과 더불어 상기 제1브레이크(B-1)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 가변 구속되고, 상기 제5작동요소(N5)는 상기 제2클러치(C-2)를 매개로 상기 제3작동요소(N3)와 감속비로서 선택적으로 가변 연결되며, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 제3클러치(C-3)를 매개로 상기 입력축(10)과 등속비로서 선택적으로 가변 연결됨과 더불어 상기 제2브레이크(B-2)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 가변 구속된다.

이 경우, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 변속기 케이스(30)에 상기 제2브레이크(B-2)와 병렬로 설치된 원웨이클러치(OWC)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 가변 구속된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 입력축(10)으로부터 상기 제1,2,3유성기어셋트(PG-1,PG-2,PG-3)에 동력이 전달되는 경로는 상기 제1작동요소(N1)와 상기 제3작동요소(N3)를 거쳐 상기 제5작동요소(N5)에 감속비로 입력되는 제1입력경로와, 상기 제1작동요소(N1)와 상기 제3작동요소(N3)를 거쳐 상기 제4작동요소(N4)에 감속비로 입력되는 제2입력경로 및, 상기 제6작동요소(N6)에 등속비로 입력되는 제3입력경로로 설정된다.

이 경우, 상기 제1입력경로는 D 레인지 1,2,3,4속에서, 각각 상기 제3작동요소(N3)와 상기 제5작동요소(N5) 사이를 가변적으로 연결하는 상기 제2클러치(C-2)의 작동에 의해 설정된다.

그리고, 상기 제2입력경로는 D 레인지 3,5속과 R 레인지에서, 각각 상기 제3작동요소(N3)와 상기 제4작동요소(N4) 사이를 가변적으로 연결하는 상기 제1클러치(C-1)의 작동에 의해 설정된다.

또한, 상기 제3입력경로는 D 레인지 4,5,6속에서, 각각 상기 제1작동요소(N1)와 상기 제6작동요소(N6) 사이를 가변적으로 연결하는 상기 제3클러치(C-3)의 작동에 의해 설정된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1,2,3유성기어셋트(PG-1,PG-2,PG-3)에서 동력이 차단되는 경로는 상기 제6작동요소(N6)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 연결하는 제1차단경로와, 상기 제4작동요소(N4)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 연결하는 제2차단경로로 설정된다.

이 경우, 상기 제1차단경로는 D 레인지 1속에서, 상기 제6작동요소(N6)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 가변적으로 구속하는 상기 원웨이클러치(OWC)의 작동에 의해 설정된다.

그리고, 상기 제1차단경로는 R 레인지와 L 레인지에서, 각각 상기 제6작동요소(N6)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 가변적으로 구속하는 상기 제2브레이크(B-2)의 작동에 의해 설정되는 데, 바람직하기로는 상기 제1차단경로는 D 레인지 1속에서, 상기 원웨이클러치(OWC)의 작동에 의해 상기 제6작동요소(N6)에 대한 역회전의 방지를 통해 구현된다. 또한, 상기 제1차단경로는 R 레인지와 L 레인지에서, 각각 상기 제2브레이크(B-2)의 작동에 의해 상기 제6작동요소(N6)에 대한 정/역회전의 구속을 통해 구현된다.

또한, 상기 제2차단경로는 D 레인지 2,6속에서, 각각 상기 제4작동요소(N4)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 가변적으로 구속하는 제1브레이크(B-1)의 작동에 의해 설정된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 각 작동요소는 D 레인지 1속에서 상기 제2클러치(C-2)와 상기 원웨이클러치(OWC)가 작동하고, D 레인지 2속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1브레이크(B-1)가 작동(이때 상기 원웨이클러치(OWC)는 자연스럽게 해제된다.)하며, D 레인지 3속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1브레이크(B-1)가 해제되면서 상기 제1클러치(C-1)가 작동하고, D 레인지 4속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1클러치(C-1)가 해제되면서 상기 제3클러치(C-3)가 작동하며, D 레인지 5속에서 상기 제3클러치(C-3)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2클러치(C-2)가 해제되면서 상기 제1클러치(C-1)가 작동하고, D 레인지 6속에서 상기 제3클러치(C-3)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1클러치(C-1)가 해제되면서 상기 제1브레이크(B-1)가 작동하며, R 레인지에서 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2브레이크(B-2)가 작동하여 변속이 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 출력축(20)은 상기 입력축(10)과 동일축선상으로 상호 이격되게 배치되어 있어, 6속 파워 트레인을 엔진룸내에서 종방향으로 배치할 경우, 상기 출력축(20)은 별도의 추진축을 매개로 후륜으로 동력전달이 가능하게 되므로, 전기관 후륜구동(FR)의 차량에 본 발명의 6속 파워 트레인을 적용할 수 있게 된다.

또한, 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2클러치(C-2)는 상기 제1캐리어(C1)와 병렬 연결되고, 상기 제3클러치(C-3)는 상기 입력축(10)과 병렬 연결되며, 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제1브레이크(B-1)는 상기 제3선기어(S3)와 병렬 연결되고, 상 기 제2브레이크(B-2)와 상기 원웨이클러치(OWC)는 상기 제3캐리어(C3)와 병렬 연결된다.

이하, 본 발명에 따른 자동 변속기의 6속 파워 트레인에서 각 변속단별 변속과정을 레버 해석에 의한 속도의 비로 설명하기로 한다.

- D 레인지 1속

도 4에 도시된 바와 같이, D 레인지 1속에서는 상기 제2클러치(C-2)와 상기 원웨이클러치(OWC)가 각각 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)을 통해 상기 제1작동요소(N1)로 입력이 이루어지면, 상기 제2작동요소(N2)를 고정요소로 하여 상기 제3작동요소(N3)를 통해 감속되어 상기 제5작동요소(N5)로 전이되고, 상기 제5작동요소(N5)로 전이된 입력은 상기 제6작동요소(N6)를 고정요소로 하여 상기 제7작동요소(N7)를 통해 감속되어 상기 출력축(20)으로 출력된다.

즉, 상기 입력축(10)을 통해 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1링기어(R1)로 입력되는 속도는 상기 제1선기어(S1)가 고정요소로 작용함에 따라 상기 제1캐리어(C1)를 통해 1차 감속후 상기 제2클러치(C-2)를 매개로 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2선기어(S2)로 전이되고, 상기 제2선기어(S2)로 전이된 속도는 상기 제2캐리어(C2)가 상기 원웨이클러치(OWC)의 작동에 의해 고정요소로 작용함에 따라 상기 제2링기어(R2)를 통해 2차 감속후 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3링기어(R3)로 전이되며, 상기 제3링기어(R3)로 전이된 속도는 상기 제3캐리어(C3)가 상기 원웨이 클러치(OWC)의 작동에 의해 고정요소로 작용함에 따라 상기 제2링기 어(R2)로부터 전이된 속도 그대로 상기 출력축(20)을 통해 D 레인지 1속으로 출력된다.

- D 레인지 2속

도 5에 도시된 바와 같이, D 레인지 2속에서는 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1브레이크(B-1)가 체결요소로서 동작한다. 이때, 상기 원웨이클러치(OWC)는 자연스럽게 해제된다.

상기 입력축(10)을 통해 상기 제1작동요소(N1)로 입력이 이루어지면, 상기 제2작동요소(N2)를 고정요소로 하여 상기 제3작동요소(N3)를 통해 감속되어 상기 제5작동요소(N5)로 전이되고, 상기 제5작동요소(N5)로 전이된 입력은 상기 제4작동요소(N4)를 고정요소로 하여 상기 제7작동요소(N7)를 통해 감속되어 상기 출력축(20)으로 출력된다.

즉, 상기 입력축(10)을 통해 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1링기어(R1)로 입력되는 속도는 상기 제1선기어(S1)가 고정요소로 작용함에 따라 상기 제1캐리어(C1)를 통해 1차 감속후 상기 제2클러치(C-2)를 매개로 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2선기어(S2)로 전이되고, 상기 제2선기어(S2)로 전이된 속도는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3) 사이의 상호 작용에 의해 상기 제2링기어(R2)와 상기 제3링기어(R3)로부터 상기 출력축(20)을 통해 D 레인지 2속으로 출력된다.

이때, 상기 출력축(20)을 통해 출력되는 속도는 상기 제3선기어(S3)가 상기 제1브레이크(B-1)의 작동에 의해 고정요소로 작용함에 따라 상기 제2선기어(S2)의 속도 보다 낮은 상태가 된다.

- D 레인지 3속

도 6에 도시된 바와 같이, D 레인지 3속에서는 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1브레이크(B-1)가 해제되면서 상기 제1클러치(C-1)가 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)을 통해 상기 제1작동요소(N1)로 입력이 이루어지면, 상기 제2작동요소(N2)를 고정요소로 하여 상기 제3작동요소(N3)를 통해 1차 감속되어 상기 제4작동요소(N4)와 제5작동요소(N5)로 동시에 전이되고, 상기 제4작동요소(N4)와 제5작동요소(N5)로 동시에 전이된 입력은 상기 제7작동요소(N7)를 통해 1차 감속된 수준이 그대로 유지된 상태에서 상기 출력축(20)으로 출력된다.

즉, 상기 제3링기어(R3)를 통한 출력은 상기 제1캐리어(C1)에서 감속된 수준을 그대로 유지하는 상태의 D 레인지 3속으로 출력된다.

- D 레인지 4속

도 7에 도시된 바와 같이, D 레인지 4속에서는 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1클러치(C-1)가 해제되면서 상기 제3클러치(C-3)가 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)을 통해 상기 제1작동요소(N1)로 입력이 이루어지면, 상기 제2작동요소(N2)를 고정요소로 하여 상기 제3작동요소(N3)를 통해 감속되어 상기 제5작동요소(N5)로 전이되고, 상기 제6작동요소(N6)에는 상기 입력축(10)의 입력이 그대로 전이된다.

이에 따라, 상기 제7작동요소(N7)를 통해 상기 출력축(20)으로 출력되는 속도는 상기 입력축(10)의 속도 보다 작고 상기 제3작동요소(N3)의 속도 보다는 큰 상태가 된다.

즉, 상기 입력축(10)을 통해 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1링기어(R1)로 입력되는 속도는 상기 제1선기어(S1)가 고정요소로 작용함에 따라 상기 제1캐리어(C1)를 통해 1차 감속후 상기 제2클러치(C-2)를 매개로 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2선기어(S2)로 전이되고, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)에는 상기 입력축(10)의 입력이 등속으로 그대로 전이된다.

이 결과, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2선기어(S2)로 감속비로 전이된 입력과 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)에 등가 전이된 입력은 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3) 사이의 상호 작용에 의해 상기 제2링기어(R2)와 상기 제3링기어(R3)를 거쳐 상기 출력축(20)을 통해 D 레인지 4속으로 출력된다.

- D 레인지 5속

도 8에 도시된 바와 같이, D 레인지 5속에서는 상기 제3클러치(C-3)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2클러치(C-2)가 해제되면서 상기 제1클러치(C-1)가 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)을 통해 상기 제1작동요소(N1)로 입력이 이루어지면, 상기 제2작동요소(N2)를 고정요소로 하여 상기 제3작동요소(N3)를 통해 감속되어 상기 제4작동요소(N4)로 전이되고, 상기 제6작동요소(N6)에는 상기 입력축(10)의 입력이 그대로 전이된다.

이에 따라 상기 제7작동요소(N7)를 통해 상기 출력축(20)으로 출력되는 속도는 상기 입력축(10)의 속도 보다 큰 상태가 된다.

즉, 상기 입력축(10)을 통해 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1링기어(R1)로 입력되는 속도는 상기 제1선기어(S1)가 고정요소로 작용함에 따라 상기 제1캐리어(C1)를 통해 1차 감속후 상기 제1클러치(C-1)를 매개로 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3선기어(S3)로 전이되고, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)에는 상기 입력축(10)의 입력이 등속으로 그대로 전이된다.

이 결과, 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3선기어(S3)로 감속비로 전이된 입력과 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)에 등가 전이된 입력은 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3) 사이의 상호 작용에 의해 상기 제2링기어(R2)와 상기 제3링기어(R3)를 거쳐 상기 출력축(20)을 통해 D 레인지 5속으로 오버 드라이브 출력된다.

- D 레인지 6속

도 9에 도시된 바와 같이, D 레인지 6속에서는 상기 제3클러치(C-3)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1클러치(C-1)가 해제되면서 상기 제1브레이크(B-1)가 체결요소로서 동작한다.

상기 제6작동요소(N6)에는 상기 입력축(10)의 입력이 그대로 전이되고, 상기 제6작동요소(N6)에 전이된 입력은 상기 제4작동요소(N4)를 고정요소로 하여 증속되어 상기 출력축(20)으로 출력된다.

즉, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3캐리어(C3)에는 상기 제3클러치(C-3)를 매개로 상기 입력축(10)의 입력이 등속으로 그대로 전이된다.

이에 따라, 상기 제3유성기어셋트(PG-3)에서는 상기 제3캐리어(C3)로 입력된 상기 입력축(10)의 등속 입력이 상기 제3선기어(S3)가 상기 제1브레이크(B-1)의 작동에 의해 고정요소로 작용함에 따라 상기 제3링기어(R3)를 통한 출력은 증속되어 D 레인지 6속으로 오버 드라이브 출력된다.

- R 레인지

도 10에 도시된 바와 같이, R 레인지에서는 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2브레이크(B-2)가 각각 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)을 통해 상기 제1작동요소(N1)로 입력이 이루어지면, 상기 제2작동요소(N2)를 고정요소로 하여 상기 제3작동요소(N3)를 통해 감속되어 상기 제4작동요소(N4)로 전이되고, 상기 제4작동요소(N4)로 전이된 입력은 상기 제6작동요소(N6)를 고정요소로 하여 상기 제7작동요소(N7)를 통해 역전되어 상기 출력축(20)으로 출력된다.

즉, 상기 입력축(10)을 통해 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1링기어(R1)로 입력되는 속도는 상기 제1선기어(S1)가 고정요소로 작용함에 따라 상기 제1캐리어(C1)를 통해 1차 감속후 상기 제1클러치(C-1)를 매개로 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3선기어(S3)로 전이된다.

이에 따라, 상기 제3유성기어셋트(PG-3)에서는 상기 제1클러치(C-1)를 통해 제3선기어(S3)로 입력된 상기 제1캐리어(C1)의 감속 입력이 상기 제3캐리어(C3)가 상기 제2브레이크(B-2)의 작동에 의해 고정요소로 작용함에 따라 상기 제3링기어(R3)를 통해 2차 감속되어 상기 출력축(20)을 통해 역방향으로 출력된다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 대한 구성을 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 대한 각 작동요소별 구성관계를 도시한 해석도.

도 3은 본 발명에 따른 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 대한 각 변속단별 마찰요소의 작동상태를 도시한 작동 요소표.

도 4 내지 도 10은 본 발명에 따른 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 대한 각 변속단별 속도관계를 도시한 레버 해석도.

Claims (17)

1. 입력축(10)과 연결된 제1유성기어셋트(PG-1)와, 상기 입력축(10)과 상기 제1유성기어셋트(PG-1)에 각각 연결되고 출력축(20)과 연결된 제2유성기어셋트(PG-2) 및, 상기 제1유성기어셋트(PG-1)와 상기 제2유성기어셋트(PG-2)에 각각 연결되고 상기 출력축(20)과 연결된 제3유성기어셋트(PG-3)를 포함하여 구성되고;

   상기 제1유성기어세트(PG-1)는 상기 입력축(10)과 연결되어 등가 입력요소로 작용하는 제1작동요소(N1)와, 회전이 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제2작동요소(N2) 및, 상기 입력축(10)으로부터 입력받은 동력을 상기 제2작동요소(N2)의 고정 작용을 매개로 감속비로 출력하는 상태의 전이 출력요소로 작용하는 제3작동요소(N3)를 구비하며;

   상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 상기 제3작동요소(N3)로부터 동력을 감속비로서 선택적으로 입력받는 전이 입력요소 또는 선택적으로 회전이 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제4작동요소(N4)와, 상기 제3작동요소(N3)로부터 동력을 감속비로서 선택적으로 입력받는 전이 입력요소로 작용하는 제5작동요소(N5), 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3) 사이의 작동요소를 상호 공유하고, 상기 입력축(10)으로부터 동력을 등속비로서 선택적으로 입력받는 등가 입력요소 또는 선택적으로 회전이 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제6작동요소(N6) 및, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3) 사이의 작동요소를 상호 공유하고, 상기 출력축(20)과 연결되어 상기 제1,2,3,4,5,6작동요소(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 사이의 상호 작용을 매개로 상기 입력축(10)으로부터 입력된 동력을 적정의 변속비로 변환하여 출력하는 출력요소로 작용하는 제7작동요소(N7)를 구비하고;

   상기 입력축(10)과 상기 제6작동요소(N6) 사이와, 상기 제3작동요소(N3)와 상기 제4,5작동요소(N4,N5) 사이는 각각 클러치 수단을 매개로 선택적으로 연결되어 상기 입력축(10)으로부터 제공되는 동력을 등가 전이 또는 감속 전이로 전달하며;

   상기 제4작동요소(N4)와 상기 제6작동요소(N6)는 각각 변속기 케이스(30)와 브레이크 수단을 매개로 연결되어 해당 작동요소의 회전구속을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1,2,3유성기어셋트(PG-1,PG-2,PG-3)는 상기 입력축(10)이 연결되는 엔진측으로부터 제1유성기어셋트(PG-1), 제2유성기어셋트(PG-2), 제3유성기어셋트(PG-3)의 순으로 배치되고;

   상기 제1유성기어셋트(PG-1)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 싱글 피니언 유성기어셋트로 구성되며, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)는 더블 피니언 유성기어셋트로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1작동요소(N1)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1링기어(R1)로 이루어지고, 상기 제2작동요소(N2)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1선기어(S1)로 이루어지며, 상기 제3작동요소(N3)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1캐리어(C1)로 이루어지고, 상기 제4작동요소(N4)는 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3선기어(S3)로 이루어지며, 상기 제5작동요소(N5)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2선기어(S2)로 이루어지고, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3캐리어(C3)를 연결하여 이루어지며, 상기 제7작동요소(N7)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2링기어(R2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3링기어(R3)를 연결하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1링기어(R1)는 상기 입력축(10)과 연결되고, 상기 제2링기어(R2)와 상기 제3링기어(R3)는 상기 출력축(20)과 연결된 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 제4작동요소(N4)는 제1클러치(C-1)를 매개로 상기 제3작동요소(N3)와 감속비로서 가변 연결됨과 더불어 제1브레이크(B-1)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 가변 구속되고, 상기 제5작동요소(N5)는 제2클러치(C-2)를 매개로 상기 제3작동요소(N3)와 감속비로서 가변 연결되며, 상기 제6작동요소(N6)는 제3클러치(C-3)를 매개로 상기 입력축(10)과 등속비로서 가변 연결됨과 더불어 제2브레이크(B-2)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 가변 구속되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 제6작동요소(N6)는 상기 변속기 케이스(30)에 상기 제2브레이크(B-2)와 병렬로 설치된 원웨이클러치(OWC)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 가변 구속되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 입력축(10)으로부터 상기 제1,2,3유성기어셋트(PG-1,PG-2,PG-3)에 동력이 전달되는 경로는 상기 제1작동요소(N1)와 상기 제3작동요소(N3)를 거쳐 상기 제5작동요소(N5)에 감속비로 입력되는 제1입력경로와, 상기 제1작동요소(N1)와 상기 제3작동요소(N3)를 거쳐 상기 제4작동요소(N4)에 감속비로 입력되는 제2입력경로 및, 상기 제6작동요소(N6)에 등속비로 입력되는 제3입력경로로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 제1입력경로는 D 레인지 1,2,3,4속에서, 각각 상기 제3작동요소(N3)와 상기 제5작동요소(N5) 사이를 가변적으로 연결하는 상기 제2클러치(C-2)의 작동에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
9. 청구항 7에 있어서,

   상기 제2입력경로는 D 레인지 3,5속과 R 레인지에서, 각각 상기 제3작동요소(N3)와 상기 제4작동요소(N4) 사이를 가변적으로 연결하는 상기 제1클러치(C-1)의 작동에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
10. 청구항 7에 있어서,

    상기 제3입력경로는 D 레인지 4,5,6속에서, 각각 상기 제1작동요소(N1)와 상기 제6작동요소(N6) 사이를 가변적으로 연결하는 상기 제3클러치(C-3)의 작동에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
11. 청구항 6에 있어서,

    상기 제1,2,3유성기어셋트(PG-1,PG-2,PG-3)에서 동력이 차단되는 경로는 상기 제6작동요소(N6)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 연결하는 제1차단경로와, 상기 제4작동요소(N4)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 연결하는 제2차단경로로 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
12. 청구항 11에 있어서,

    상기 제1차단경로는 D 레인지 1속에서, 상기 제6작동요소(N6)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 가변적으로 구속하는 상기 원웨이클러치(OWC)의 작동에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
13. 청구항 11에 있어서,

    상기 제1차단경로는 R 레인지와 L 레인지에서, 각각 상기 제6작동요소(N6)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 가변적으로 구속하는 상기 제2브레이크(B-2)의 작동에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
14. 청구항 11에 있어서,

    상기 제2차단경로는 D 레인지 2,6속에서, 각각 상기 제4작동요소(N4)와 상기 변속기 케이스(30) 사이를 가변적으로 구속하는 제1브레이크(B-1)의 작동에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
15. 청구항 6에 있어서,

    상기 각 작동요소는 D 레인지 1속에서 상기 제2클러치(C-2)와 상기 원웨이클러치(OWC)가 작동하고, D 레인지 2속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1브레이크(B-1)가 작동하며, D 레인지 3속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1브레이크(B-1)가 해제되면서 상기 제1클러치(C-1)가 작동하고, D 레인지 4속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태 에서 상기 제1클러치(C-1)가 해제되면서 상기 제3클러치(C-3)가 작동하며, D 레인지 5속에서 상기 제3클러치(C-3)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2클러치(C-2)가 해제되면서 상기 제1클러치(C-1)가 작동하고, D 레인지 6속에서 상기 제3클러치(C-3)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1클러치(C-1)가 해제되면서 상기 제1브레이크(B-1)가 작동하며, R 레인지에서 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2브레이크(B-2)가 작동하여 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
16. 청구항 2에 있어서,

    상기 출력축(20)은 상기 입력축(10)과 동일축선상으로 상호 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
17. 청구항 5에 있어서,

    상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2클러치(C-2)는 상기 제1캐리어(C1)에 대해 병렬로 연결되고, 상기 제3클러치(C-3)는 상기 입력축(10)과 상기 제1링기어(R1) 사이의 연결경로에 대해 병렬로 연결되며, 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제1브레이크(B-1)는 상기 제3선기어(S3)에 대해 병렬로 연결되고, 상기 제2브레이크(B-2)와 상기 원웨이 클러치(OWC)는 상기 제3캐리어(C3)에 대해 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인.

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