KR100907053B1

KR100907053B1 - 차량용 자동 변속기의 기어 트레인

Info

Publication number: KR100907053B1
Application number: KR1020070082377A
Authority: KR
Inventors: 박영지; 서강수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2009-07-09
Also published as: DE102007056743A1; DE102007056743B9; KR20090017874A; US20090048062A1; DE102007056743B4; CN101368616B; US7850569B2; CN101368616A

Abstract

2개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크로 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킬 목적으로;

단순 유성기어셋트로서, 입력축으로부터 1개의 입력경로로 입력되는 회전동력을 1개의 중간 출력경로를 통해 항상 감속 출력이 이루어지는 제1 유성기어셋트와; 단순 유성기어셋트로서, 상기 제1 유성기어셋트의 중간 출력경로부터의 회전동력을 1개의 중간 입력경로를 통해 전달받아 1개의 중간 출력경로를 통해 선택적으로 동속 및 역회전 출력이 이루어지도록 함과 동시에 고정요소로 작동될 수 있도록 한 제2 유성기어셋트와; 복합 유성기어셋트로서, 입력축으로부터 1개의 가변 입력경로와, 상기 제1 유성기어셋트의 중간 출력경로로부터 1개의 중간 가변 입력경로와, 상기 제2 유성기어셋트로부터 1개의 중간 입력경로를 통해 입력되는 회전 동력을 변속하여 최종 출력경로를 통해 출력이 이루어지도록 한 제3 유성기어셋트를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

자동 변속기. 클러치. 유성기어셋트

Description

차량용 자동 변속기의 기어 트레인{GEAR TRAIN IN AN AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 2개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크로 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공함에 있다.

본 발명은 차량용 자동 변속기의 기어 트레인에 관한 것이다.

통상적으로 자동 변속기의 다단 변속 메커니즘은, 복수의 유성기어세트를 조합하여 구현되고 있으며, 이러한 복수의 유성기어세트가 조합된 기어 트레인은 토크 컨버터로부터 회전 동력을 입력받아 이를 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 하게 된다.

이러한 자동 변속기에 있어서는 구현 가능한 변속단이 많을수록 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할 뿐만 아니라 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 구현할 수 있기 때문에 보다 많은 변속단을 구현하는 자동변속기는 꾸준한 연구의 관심이 되고 있다.

그리고 동일 변속단을 구현한다고 하더라도 유성기어세트의 조합 방법에 따 라 기어 트레인의 내구성, 동력전달효율, 크기 등이 달라지게 되어, 보다 견고하고, 동력손실이 없으며 보다 컴팩트한 파워 트레인 구성을 발명하기 위한 노력이 항시 진행되고 있다.

특히, 변속단이 많을수록 운전자가 변속을 자주 해주어야 하는 불편이 발생하는 수동 변속기와는 달리 자동 변속기는 운전 상태에 따라 제어유닛이 기어 트레인의 작동을 제어함으로써 변속을 수행하게 되므로, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 기어 트레인의 구성을 찾는 노력이 계속되고 있다.

이러한 관점에서 볼 때, 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동 변속기는 4속 및 5속 자동 변속기가 주류를 이루고 있으나, 최근에는 6속 자동 변속기가 개발되어 차량에 적용되고 있으며, 한편으로는 그 이상의 변속단을 구현할 수 있는 자동 변속기의 개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.

이에 따라 본 발명자는 상기와 같은 자동 변속기의 개발에 부응하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 본 발명의 목적은 2개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크로 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킬 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 단순 유성기어셋트로서, 입력축 으로부터 1개의 입력경로로 입력되는 회전동력을 1개의 중간 출력경로를 통해 항상 감속 출력이 이루어지는 제1 유성기어셋트와;

단순 유성기어셋트로서, 상기 제1 유성기어셋트의 중간 출력경로부터의 회전동력을 1개의 중간 입력경로를 통해 전달받아 1개의 중간 출력경로를 통해 선택적으로 동속 및 역회전 출력이 이루어지도록 함과 동시에 고정요소로 작동될 수 있도록 한 제2 유성기어셋트와;

복합 유성기어셋트로서, 입력축으로부터 1개의 가변 입력경로와, 상기 제1 유성기어셋트의 중간 출력경로로부터 1개의 중간 가변 입력경로와, 상기 제2 유성기어셋트로부터 1개의 중간 입력경로를 통해 입력되는 회전 동력을 변속하여 최종 출력경로를 통해 출력이 이루어지도록 한 제3 유성기어셋트를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

상기 제1 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지고, 제2 유성기어셋트는 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지며, 제3 유성기어셋트는 싱글 및 더블 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 링기어와 유성캐리어를 공유하는 복합 유성기어셋트로 이루어진다.

상기에서 제1 유성기어셋트는 선기어가 입력요소로서 항시 입력경로를 형성하며, 유성 캐리어가 출력요소로서 제1 중간 출력경로를 형성하고, 링기어가 항시 고정요소 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 직접 연결됨을 특징으로 한다.

상기에서 제2 유성기어셋트는 선기어가 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로와 직접적으로 연결되어 제1 중간 입력경로를 형성하고, 유성 캐리어가 출력요로 소로서 제2 중간 출력경로를 형성하며, 링기어가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결하되, 선택적으로 직결의 상태가 될 수 있도록 상기 3개의 작동요소(선기어, 유성 캐리어, 링기어)중 어느 2개의 작동요소 사이에 클러치를 배치하여 이루어진다.

상기에서 제2 유성기어셋트를 전체적으로 직결의 상태로 제어하기 위하여 유성 캐리어와 링기어 사이, 또는 선기어와 링기어 사이, 또는 선기어와 유성 캐리어 사이에 클러치가 배치하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 제3 유성기어셋트는 소경 선기어가 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로와 가변적으로 연결되어 제2 중간 가변 입력경로를 형성하고, 대경 선기어가 제2 유성기어셋트의 제2 중간 출력경로와 직접적으로 연결되어 제2 중간 입력경로를 형성함과 동시에 가변적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결하며, 유성 캐리어가 입력축과 가변적으로 연결되어 제2 중간 가변 입력경로를 형성하며, 링기어가 가변적으로 선기어와 연결되면서 출력요소로서 출력경로를 형성하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

상기에서와 같이 본 발명은 2개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크로 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 하고 있는 바, 엔진의 동력을 효과적으로 이용하여 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킬 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 기어 트레인의 구성도로서, 단순 유성기어셋트로 이루어지는 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)와, 복합 유성기어셋트로 이루어지는 제3 유성기어셋트(PG3)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전이 상기 제1, 2, 3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)를 거치면서 변속되어 출력축(OS)를 통해 출력된다.

상기에서 입력축(IS)은 입력부재로서 토크 컨버터의 터빈축을 의미하며, 이는 엔진의 크랭크 축으로부터의 회전 동력이 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어지면서 입력되고, 출력축(OS)은 출력부재로서 미도시한 출력기어를 거쳐 공지의 차동장치를 통해 좌우 구동륜을 구동시키게 된다.

보다 구체적으로, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 1개의 직접 입력경로(IP1)로 입력되는 회전동력을 1개의 중간 출력경로(MOP1)를 통해 감속 출력이 이루어지게 된다.

이를 위하여 상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어셋트로 형성하되, 선기어(S1)를 제1 작동요소(N1), 유성 캐리어(PC1)를 제2 작동요소(N2), 링기어(R1)를 제3 작동요소(N3)라고 할 때, 상기 제1 작동요소(N1)가 입력축(IS)과 직접적으로 연결되어 제1 입력경로(IP1)를 형성하고, 제2 작동요소(N2)가 출력요소로서 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하며, 제3 작동요소(N3)가 변속기 하우징(H)과 직접적으로 연결되어 항시 고정요소로 작동할 수 있도록 구성된다.

이에 따라 상기 제1 작동요소(N1)로 입력되는 회전동력은 제2 작동요소(N2)를 통해 감속 출력이 이루어지게 된다.

그리고 상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 1개의 중간 입력경로(MIP1)를 통해 입력되는 회전 동력을 1개의 중간 출력경로(MOP2)를 통해 동속 또는 역회전 출력이 이루어지도록 구성된다,

이를 위하여 상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 더블 피니언 유성기어셋트로 형성하되, 선기어(S2)를 제4 작동요소(N4), 링기어(R2)를 제5 작동요소(N5), 유성 캐리어(PC2)를 제6 작동요소(N6)라고 할 때, 상기 제4 작동요소(N4)가 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)과 직접적으로 연결되어 제1 중간 입력경로(MIP1)를 형성하고, 제6 작동요소(N6)가 출력요소로서 제2 중간출력경로(MOP2)를 형성하게 된다.

또한, 상기 제5 작동요소(N5)는 상호 병렬 배치되는 제1 브레이크(B1)와 원웨이 클러치(F)에 의하여 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하며, 상기 제5 작동요소(N5)와 제6 작동요소(N6)는 제2 클러치(C2)를 개재시켜 가변적으로 연결된다.

상기 구성에 의하여 제1 중간 입력경로(MIP1)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제1 브레이크(B1) 또는 원웨이 클러치(F)가 작동하는 하는 경우에는 제2 중간 출력경로(MOP2)를 통해 역회전 출력이 이루어지고, 제2 클러치(C2)가 작동하는 경우에는 제2 유성기어셋트(PG2)가 직결의 상태가 되면서 제2 중간 출력경로(MOP2)를 통해 동속 출력이 이루어지게 된다.

그리고 상기 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제 1 중간 출력경로(MOP1)로부터 가변적으로 입력이 이루어지는 제1 중간 가변 입력경로(MAIP1)와, 입력축(IS)으로부터 가변적으로 입력이 이루어지는 제2 중간 가변 입력경로(MAIP2)와, 상기 제2 유성기어셋트(PG2)의 제2 중간 출력경로(MOP2)로부터 직접적으로 입력이 이루어지는 제2 중간 입력경로(MIP2)를 통해 입력되는 회전 동력을 전진 8속 및 후진 1속으로 변속하여 최종 출력경로(OP)를 통해 출력하게 된다.

이를 위하여 제3 유성기어셋트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 유성 캐리어(PC3)와 링기어(R3)를 공유함으로써, 대경 선기어(S3)와 소경 선기어(S4)를 포함하는 4개의 작동요소를 보유하게 된다.

이에 따라 상기 대경 선기어(S3)를 제7 작동요소(N7), 유성 캐리어(PC3)를 제8 작동요소(N8), 링기어(R3)를 제9 작동요소(N9), 소경 선기어(S4)를 제10 작동요소(N10)라고 할 때, 상기 제7 작동요소(N7)가 상기 제2 중간 출력경로(MOP2)와 직접적으로 연결되어 제2 중간 입력경로(MIP2)를 형성하고, 상기 제10 작동요소(N10)가 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)와 가변적으로 연결되어 제1 중간 가변 입력경로(MAIP1)를 형성하며, 제8 작동요소(N8)가 입력축(IS)와 가변적으로 연결되어 제2 중간 가변 입력경로(MAIP2)를 형성하고, 제9 작동요소(N9)가 출력축(OS)와 연결되는 최종 출력경로(OP)를 형성하게 된다.

이를 위하여, 제10 작동요소(N10)는 제1 클러치(C1)를 개재시켜 입력축(IS)과 가변적으로 연결하여 선택적인 입력요소로 작동하며, 제8 작동요소(N8)는 제3 클러치(C3)를 개재시켜 제2 작동요소(N2)와 가변적으로 연결하여 선택적인 입력요소로 작동하고, 제7 작동요소(N7)와 제9 작동요소(N9)는 제4 클러치(C4)를 개재시켜 가변적으로 연결되는 구성을 갖는다.

그리고 상기 제7 작동요소(N7)는 제2 브레이크(B2)에 의하여 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작용하게 된다.

상기에서 제1,2,3,4 클러치(C1∼C4)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)는 유압에 의하여 클러치와 브레이크가 마찰 결합되는 다판식 유압 마찰 결합 유닛으로 이루어지는 것이 통상적이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 마찰부재 즉, 클러치와 브레이크가 각 변속단에서 작동하는 것을 나타낸 작동표로서, 본 발명의 기어 트레인은 각 변속단에서 2개의 마찰부재가 작동하면서 변속이 이루어짐을 알 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 기어 트레인의 변속선도를 도시한 것으로서, 하측의 가로선이 회전속도 "0"을 나타내고, 하측의 가로선이 회전속도"1.0" 즉, 입력축(IS)과 동일 회전속도를 나타낸다.

그리고 제1 유성기어셋트(PG1)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제1 작동요소(N1)인 선기어(S1), 제2 작동요소(N2)인 유성 캐리어(PC1), 제3 작동요소(N3)인 링기어(R1)로 설정되며, 이들 간격은 제1 유성기어셋트(PG1)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

또한, 제2 유성기어셋트(PG2)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제4 작동요소(N4)인 선기어(S2), 제5 작동요소(N5)인 유성 캐리어(R2), 제3 작동요소(N3) 인 링기어(PC2)로 설정되며, 이들 간격은 제2 유성기어셋트(PG2)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

그리고 제3 유성기어셋트(PG3)의 4개의 세로선은 좌측으로부터 제7 작동요소(N7)인 대경 선기어(S3), 제8 작동요소(N8)인 유성 캐리어(PC3), 제9 작동요소(N9)인 링기어(R3), 제10 작동요소(N10)인 소경 선기어(S4)로 설정되며, 이들 간격은 제3 유성기어셋트(PG3)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정되고, 상기와 같은 변속선도는 기어 트레인의 당업자라면 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

[전진 1속]

전진 1속에서는 도 2에서와 같이 제1 클러치(C1)와 원웨이 클러치(F)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 제1 작동요소(N1)로 입력이 이루어지는 상태에서 제3 작동요소(N3)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제2 작동요소(N2)를 통해 감속 출력이 이루어진다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제2 작동요소(N2)의 출력이 제4 작동요소(N4)로 입력되고 있는 상태에서 원웨이 클러치(F)의 작동으로 제5 작동요소(N5)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제6 작동요소(N6)를 통해 역회전 출력이 이루어진다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 작동요소(N7)로 상기 제6 작동요소(N6)의 역회전 동력이 입력되고 있는 상태에서 제1 클러치(C1)의 작동으로 제2 작동요소(N2)의 출력이 제10 작동요소(N10)로 입력이 이루어짐으로써, 제1 변속선(SP1)을 형성하게 되며, 이의 제1 변속선(SP1)과 출력요소인 제9 작동요소(N9)를 연결하는 D1 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 2속]

전진 2속에서는 상기 전진 1속의 상태에서 제2 브레이크(B2)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 제1속에서와 같이 제1 작동요소(N1)로 입력이 이루어지는 상태에서 제3 작동요소(N3)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제2 작동요소(N2)를 통해 감속 출력이 이루어진다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제2 작동요소(N2)의 출력이 제4 작동요소(N4)로 입력되고 있는 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제6 작동요소(N6)와 함께 제3 유성기어셋트(PG3)의 제7 작동요소(N7)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라 되는 바, 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 작동요소(N7)가 고정요소로 작동하고 있는 상태에서 제1 클러치(C1)의 작동으로 상기 제2 작동요소(N2)의 출력이 제10 작동요소(N10)로 입력이 이루어짐으로써, 제2 변속선(SP2)을 형성하게 되며, 이의 제2 변속선(SP2)과 출력요소인 제9 작동요소(N9)를 연결하는 D2 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 3속]

전진 3속에서는 상기 전진 2속에서 작동하던 마찰부재 중 제2 브레이크(B2)의 작동은 해제되고, 제4 클러치(C4)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 제2속에서와 같이 제1 작동요소(N1)로 입력이 이루어지는 상태에서 제3 작동요소(N3)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제2 작동요소(N2)를 통해 감속 출력이 이루어진다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제2 작동요소(N2)의 출력이 제4 작동요소(N4)로 입력되고 있는 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동으로 직결의 상태가 되는 바, 직결의 상태가 되면서 제6 작동요소(N6)를 통해 입력 그대로의 출력이 이루어지게 된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 작동요소(N7)로 상기 제6 작동요소(N6)의 출력이 입력되고 있는 상태에서 제1 클러치(C1)의 작동으로 제2 작동요소(N2)의 출력이 제10 작동요소(N10)로 입력이 이루어짐으로써, 제3 변속선(SP3)을 형성하게 되며, 이의 제3 변속선(SP3)과 출력요소인 제9 작동요소(N9)를 연결하는 D3 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 4속]

전진 4속에서는 상기 전진 3속에서 작동하던 마찰부재 중 제4 클러치(C4)의 작동이 해제되고 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 제3속에서와 같이 제1 작동요소(N1)로 입력이 이루어지는 상태에서 제3 작동요소(N3)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제2 작동요소(N2)를 통해 감속 출력이 이루어진다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제2 작동요소(N2)의 출력이 제4 작동요소(N4)로 입력이 이루어지지만 제2 클러치(C2)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)가 아무런 작동을 하지 않는 바, 공전의 상태를 유지하게 된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제1 클러치(C1)의 작동으로 제10 작동요소(N10)에 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전 동력이 입력됨으로써, 제4 변속선(SP4)을 형성하게 되며, 이의 제4 변속선(SP4)과 출력요소인 제9 작동요소(N9)를 연결하는 D4 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 5속]

전진 5속에서는 상기 전진 4속에서 작동하던 마찰부재 중 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제4 클러치(C4)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 제4속에서와 같이 제1 작동요소(N1)로 입력이 이루어지는 상태에서 제3 작동요소(N3)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제2 작동요소(N2)를 통해 감속 출력이 이루어진다.

그리고 상기 제2 작동요소(N2)의 출력은 제2 유성기어셋트(PG2)의 제4 작동요소(N4)에 입력이 이루어지지만 제2 클러치(C2)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)가 아무런 작동을 하지 않는 바, 공전의 상태가 되며, 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제1 클러치(C1)의 작동 해제로 아무런 작용을 하지 못하게 된다.

그러나 제3 유성기어셋트(PG3)는 제3, 4 클러치(C3)(C4)가 동시에 작동하게 되는 바, 직결의 상태가 되면서 제8 작동요소(N8)로의 입력이 그대로 출력됨으로 써, 제5 변속선(SP5)을 형성하면서 D5 만큼의 전진 5속의 출력이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 6속]

전진 6속에서는 상기 전진 5속에서 작동하던 마찰부재 중 제4 클러치(C4)의 작동은 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제2 작동요소(N2)의 출력이 제4 작동요소(N4)로 입력되고 있는 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동으로 직결의 상태가 되면서 제6 작동요소(N6)를 통해 입력 그대로의 출력이 이루어지게 된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 작동요소(N7)로 상기 제6 작동요소(N6)의 출력이 입력되고 있는 상태에서 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전 동력이 제8 작동요소(N8)로 입력됨으로써, 제6 변속선(SP6)을 형성하게 되며, 이의 제6 변속선(SP6)과 출력요소인 제9 작동요소(N9)를 연결하는 D6 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 6속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 7속]

전진 7속에서는 상기 전진 6속에서 작동하던 마찰부재 중 제2 클러치(C2)의 작동은 해제되고, 제2 브레이크(B2)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 제1 작동요소(N1)로 입력이 이루어 지는 상태에서 제3 작동요소(N3)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제2 작동요소(N2)를 통해 감속 출력이 이루어진다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제2 작동요소(N2)의 출력이 제4 작동요소(N4)로 입력되고 있는 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제6 작동요소(N6)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 아무런 출력이 이루어지지 않게 된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 상기 제6 작동요소(N6)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 이에 직접 연결되어 있는 제7 작동요소(N7)가 고정요소로 작동하고 있는 상태에서 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전 동력이 제8 작동요소(N8)로 입력됨으로써, 제7 변속선(SP7)을 형성하게 되며, 이의 제7 변속선(SP7)과 출력요소인 제9 작동요소(N9)를 연결하는 D7 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 7속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 8속]

전진 8속에서는 상기 전진 7속에서 작동하던 마찰부재 중 제2 브레이크(B2)의 작동이 해제되고, 제1 브레이크(B1)가 작동 제어된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제2 작동요소(N2)의 출력이 제4 작동요소(N4)로 입력되고 있는 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동으로 제5 작동요소(N5)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제6 작동요소(N6)를 통해 역회전 출력이 이루어진다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 작동요소(N7)로 상기 제6 작동요소(N6)의 역회전 동력이 입력되고 있는 상태에서 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전 동력이 제8 작동요소(N8)로 입력됨으로써, 제8 변속선(SP8)을 형성하게 되며, 이의 제8 변속선(SP8)과 출력요소인 제9 작동요소(N9)를 연결하는 D8 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 8속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[후진]

후진 변속단에서는 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)가 작동 제어된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 작동요소(N7)로 상기 제6 작동요소(N6)의 역회전 동력이 입력되고 있는 상태에서 제4 클러치(C4)의 작동으로 제3 유성기어셋트(PG3) 전체가 직결의 상태가 되면서 역회전 입력 그대로 출력됨으로써, 후진 변속선(RS)을 형성하게 되며, 이의 후진 변속선(RS)과 출력요소인 제9 작동요소(N9)를 연결하는 SR 만큼의 출력이 이루어지면서 후진 변속이 이루어지게 되 는 것이다.

도 4와 도 5는 본 발명의 제2, 3 실시예에 의한 기어 트레인을 도시한 것으로서, 모든 구성은 상기 제1 실시예와 동일하게 구성하되, 제2 유성기어셋트(PG2)의 2개의 작동요소를 선택적으로 연결하여 직결의 상태로 만들어 주는 제2 클러치(C2)의 위치를 변경하여 구성한 것이다.

즉, 제2 실시예에서는 제2 클러치(C2)를 제4 작동요소(N4)인 선기어(S2)와 제5 작동요소(N5)인 링기어(R2) 사이에 배치하고, 제3 실시예에서는 제2 클러치(C2)를 제4 작동요소(N4)인 선기어(S2)와 제6 작동요소(N6)인 유성 캐리어(PC2) 사이에 배치하였다.

이를 위하여 상기 제1 실시예에서는 제2 클러치(C2)가 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2) 사이에 배치되지만, 제2, 3 실시예서에서는 기어 크레인의 구조상 제1 유성기어셋트(PG1)와 제2 유성기어셋트(PG2) 사이에 배치된다.

그리고 상기 제2 클러치(C2)는 상기 제1 실시예와 위치만 달리할 뿐 제2 유성기어셋트(PG2)응 가변적으로 직결시키는 역할만 수행하게 되므로, 변속과정은 상기 제1 실시예와 동일하므로 변속과정에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기에서 본 발명의 기어 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.

도 1은 본 발명에 의한 기어 트레인의 제1 실시예를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 기어 트레인에 적용되는 마찰부재의 작동표.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 기어 트레인의 속도선도.

도 4는 본 발명에 의한 기어 트레인의 제2 실시예를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 의한 기어 트레인의 제3 실시예를 도시한 도면이다.

Claims

단순 유성기어셋트로서, 입력축으로부터 1개의 입력경로로 입력되는 회전동력을 1개의 중간 출력경로를 통해 항상 감속 출력이 이루어지는 제1 유성기어셋트와;

단순 유성기어셋트로서, 상기 제1 유성기어셋트의 중간 출력경로부터의 회전동력을 1개의 중간 입력경로를 통해 전달받아 1개의 중간 출력경로를 통해 선택적으로 동속 및 역회전 출력이 이루어지도록 함과 동시에 고정요소로 작동될 수 있도록 한 제2 유성기어셋트와;

복합 유성기어셋트로서, 입력축으로부터 1개의 가변 입력경로와, 상기 제1 유성기어셋트의 중간 출력경로로부터 1개의 중간 가변 입력경로와, 상기 제2 유성기어셋트로부터 1개의 중간 입력경로를 통해 입력되는 회전 동력을 변속하여 최종 출력경로를 통해 출력이 이루어지도록 한 제3 유성기어셋트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 제1 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지고, 제2 유성기어셋트는 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지며, 제3 유성기어셋트는 싱글 및 더블 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 링기어와 유성캐리어를 공유하는 복합 유성기어셋트로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 유성기어셋트는 선기어가 입력요소로서 항시 입력경로를 형성하며, 유성 캐리어가 출력요소로서 제1 중간 출력경로를 형성하고, 링기어가 항시 고정요소 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 직접 연결됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 유성기어셋트는 선기어가 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로와 직접적으로 연결되어 제1 중간 입력경로를 형성하고, 유성 캐리어가 출력요로소로서 제2 중간 출력경로를 형성하며, 링기어가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결하되, 선택적으로 직결의 상태가 될 수 있도록 상기 3개의 작동요소(선기어, 유성 캐리어, 링기어)중 어느 2개의 작동요소 사이에 클러치를 배치하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제4항에 있어서, 제2 유성기어셋트는 유성 캐리어와 링기어 사이에 제2 유성기어셋트가 선택적으로 직결의 상태가 될 수 있도록 작동하는 클러치가 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제5항에 있어서, 제2 유성기어셋트의 유성 캐리어와 링기어 사이에 배치되는 클러치는 제2 유성 캐리어의 후측에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제4항에 있어서, 제2 유성기어셋트는 선기어와 링기어 사이에 제2 유성기어셋트가 선택적으로 직결의 상태가 될 수 있도록 작동하는 클러치가 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제7항에 있어서, 제2 유성기어셋트의 선기어와 링기어 사이에 배치되는 클러치는 제2 유성기어셋트의 전측에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제4항에 있어서, 제2 유성기어셋트는 선기어와 유성 캐리어 사이에 제2 유성기어셋트가 선택적으로 직결의 상태가 될 수 있도록 작동하는 클러치가 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제9항에 있어서, 제2 유성기어셋트의 선기어와 유성 캐리어 사이에 배치되는 클러치는 제2 유성기어셋트의 전측에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제3 유성기어셋트는 소경 선기어가 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로와 가변적으로 연결되어 제2 중간 가변 입력경로를 형 성하고, 대경 선기어가 제2 유성기어셋트의 제2 중간 출력경로와 직접적으로 연결되어 제2 중간 입력경로를 형성함과 동시에 가변적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결하며, 유성 캐리어가 입력축과 가변적으로 연결되어 제2 중간 가변 입력경로를 형성하며, 링기어가 가변적으로 선기어와 연결되면서 출력요소로서 출력경로를 형성함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
싱글 피니언 유성기어셋트로서, 선기어가 입력축과 직접 연결되어 항시 입력요소로 작동하고, 유성 캐리어가 출력요소로서 제1 중간 출력경로를 형성하며, 링기어가 고정요소로서 변속기 하우징과 직접 연결되는 제1 유성기어셋트와;

더블 피니언 유성기어셋트로서, 선기어가 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로와 직접적으로 연결되어 제1 중간 입력경로를 형성하고, 유성 캐리어가 출력요소로서 제2 중간 출력경로를 형성하며, 링기어가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 상호 병렬 배치되는 원웨이 클러치와 제1 브레이크를 개재시켜 변속기 하우징과 연결하되, 상기 선기어, 유성 캐리어, 링기어로 이루어지는 3개의 작동요소 중 어느 2개의 작동요소 사이에 제2 클러치가 배치되는 제2 유성기어셋트와;

링기어와 유성 캐리어를 공유하는 복합 유성기어셋트로서, 소경 선기어가 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로와 제1 클러치를 개재시켜 가변적으로 연결되어 제1 중간 가변 입력경로를 형성하고, 대경 선기어가 제2 유성기어셋트의 제2 중간 출력경로와 직접적으로 연결되어 제2 중간 입력경로를 형성하며, 유성 캐리어 가 입력축과 제3 클러치를 개재시켜 가변적으로 연결되어 제2 중간 가변입력경로를 형성하고, 링기어가 제4 클러치를 개재시켜 가변적으로 선기어와 연결되면서 출력요소로서 출력경로를 형성함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제12항에 있어서, 제2 클러치가 제2 유성기어셋트의 유성 캐리어와 링기어 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제13항에 있어서, 제2 클러치는 제2 유성 캐리어의 후측에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제12항에 있어서, 제2 클러치가 제2 유성기어셋트의 선기어와 링기어 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제15항에 있어서, 제2 클러치는 제2 유성기어셋트의 전측에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제12항에 있어서, 제2 클러치가 제2 유성기어셋트의 선기어와 유성 캐리어 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제17항에 있어서, 제2 클러치는 제2 유성기어셋트의 전측에 배치됨을 특징으 로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.