KR100911505B1 - 자동 변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 싱글 피니언의 유성기어셋트 1개와, 더블 피니언 유성기어셋트와 싱글 피니언 유성기어셋트를 상호 구속하는 복합유성기어셋트 1개, 클러치 2개 및, 브레이크 3개를 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 파워 트레인을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1유성기어셋트(PG-1)는 입력축(10)과 연결되는 제1선기어(S1)와, 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제1링기어(R1) 및, 제2유성기어셋트(PG-2)와 연결되는 제1캐리어(C1)를 구비하고; 제2유성기어셋트(PG-2)는 입력축(10)과 선택적으로 연결되는 제2선기어(S2)와, 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제2링기어(R2) 및, 제1캐리어(C1)에 연결되는 제2캐리어(C2)를 구비하며; 제3유성기어셋트(PG-3)는 입력축(10)과 선택적으로 연결되는 제3캐리어(C3)와 제2캐리어(C2)와 연결되는 제3선기어(S3) 및, 출력축(20)과 연결되는 제3링기어(R3)를 구비하며; 입력축(10)과 제3캐리어(C3) 사이를 선택적으로 연결하여 입력축(10)의 회전을 비감속회전으로 전이하는 제1클러치(C-1)와, 입력축(10)과 제2선기어(S2) 사이를 선택적으로 연결하여 입력축(10)의 회전을 비감속회전으로 전이하는 제2클러치(C-2)를 구비하고; 제1캐리어(C1)를 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속하는 제1브레이크(B-1)와, 제1링기어(R1)를 변 속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속하는 제2브레이크(B-2) 및, 제2링기어(R2)와 제3캐리어(C3)를 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속하는 제3브레이크(B-3)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

자동 변속기, 6속, 파워 트레인, 유성기어셋트, 클러치, 브레이크

Description

자동 변속기의 파워 트레인{power train of automatic transmission}

본 발명은 자동 변속기의 파워 트레인에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하는 자동 변속기의 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 마찰요소의 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 문제점을 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, 싱글 피니언의 유성기어셋트 1개와, 더블 피니언 유성기어셋트와 싱글 피니언 유성기어셋트를 상호 구속하는 복합유성기어셋트 1개, 클러치 2개 및, 브레이크 3개를 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 파워 트레인을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명은, 입력축과 직결되는 유성기어셋트와, 상기 유성기어셋트와 연동되고 상기 입력축과 선택적으로 연결되어 출력축을 통해 다단의 변속회전을 출력하는 복합유성기어셋트를 구비하고;

상기 유성기어셋트는 상기 입력축에 항시 연결되어 비감속회전의 등가 입력요소로 작용하는 제1작동요소와, 상기 복합유성기어셋트에 항시 연결되는 연동요소이면서 변속기 케이스에 선택적으로 구속되어 고정요소로 작용하는 제2작동요소 및, 상기 변속기 케이스에 선택적으로 구속되어 고정요소로 작용하는 제3작동요소를 구비하며;

상기 복합유성기어셋트는 상기 입력축과 선택적으로 연결되어 비감속회전의 등가 입력요소로 작용하는 제4작동요소와, 상기 출력축과 연결되어 상기 입력축으 로부터 입력된 동력을 적정의 변속비로 변환하여 출력하는 출력요소로 작용하는 제5작동요소, 상기 복합유성기어셋트의 작동요소중 어느 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 입력축과 선택적으로 연결되는 비감속회전의 등가 입력요소와 상기 변속기 케이스에 선택적으로 구속되는 고정요소로 각각 작용하는 제6작동요소 및, 상기 복합유성기어셋트의 작동요소중 다른 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 제2작동요소와 항시 연결되는 연동요소이면서 상기 변속기 케이스에 선택적으로 구속되어 고정요소로 작용하는 제7작동요소를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인은 제1유성기어셋트와 제2유성기어셋트 및 제3유성기어셋트를 상호 조합하여 구성되는 데, 상기 제1유성기어셋트는 입력축과 직접 연결되는 제1선기어와, 변속기 케이스에 선택적으로 구속되는 제1링기어 및, 상기 제2유성기어셋트와 항시 연결되는 제1캐리어를 구비하고;

상기 제2유성기어셋트는 상기 입력축과 선택적으로 연결되는 제2선기어와, 상기 변속기 케이스에 선택적으로 구속되는 제2링기어 및, 상기 제1캐리어에 항시 연결되는 제2캐리어를 구비하며;

상기 제3유성기어셋트는 상기 입력축과 선택적으로 연결되는 제3캐리어와 상기 제2캐리어와 항시 연결되는 제3선기어 및, 출력축과 항시 연결되는 제3링기어를 구비하며;

상기 입력축과 상기 제3캐리어 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축의 회전을 비감속회전으로 전이하는 제1클러치와, 상기 입력축과 상기 제2선기어 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축의 회전을 비감속회전으로 전이하는 제2클러치 를 구비하고;

상기 제1캐리어를 상기 변속기 케이스에 대해 선택적으로 구속하는 제1브레이크와, 상기 제1링기어를 상기 변속기 케이스에 대해 선택적으로 구속하는 제2브레이크 및, 상기 제2링기어와 상기 제3캐리어를 상기 변속기 케이스에 대해 선택적으로 구속하는 제3브레이크를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 의하면, 간단한 구조로 전진 6속 및 후진 1속의 다단의 변속단을 구현하며, 자동 변속기의 부피 및 전체길이를 축소하여 차량에의 탑재성을 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, 2단 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, 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 설명한다.

도 1과 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인은 엔진으로부터 토크 컨버터를 통하여 엔진의 회전력을 전달받는 입력축(10)과, 상기 입력축(10)과 직결되어 상기 입력축(10)의 회전을 감속비로 출력하는 유성기어셋트 및, 상기 유성기어셋트와 연동되고 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되어 감속회전과 비감속회전을 각각 선택적으로 입력받아 출력축(20)을 통해 다단 변속비의 변속회전을 출력하는 복합유성기어셋트를 구비한다.

본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 있어, 상기 유성기어셋트는 1개의 유성기어셋트로서 3개의 작동요소를 가지는 바, 상기 유성기어셋트는 상기 입력축(10)에 항시 연결되어 비감속회전의 등가 입력요소로 작용하는 제1작동요소(N1)와, 상기 복합유성기어셋트에 항시 연결되는 연동요소이면서 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되어 고정요소로 작용하는 제2작동요소(N2) 및, 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되어 고정요소로 작용하는 제3작동요소(N3)를 구비한다.

본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 있어, 상기 복합유성기어셋트 는 2개의 유성기어셋트를 상호 조합하여 4개의 작동요소를 가지는 바, 상기 복합유성기어셋트는 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되어 비감속회전의 등가 입력요소로 작용하는 제4작동요소(N4)와, 상기 출력축(20)과 연결되어 상기 입력축(10)으로부터 입력된 동력을 적정의 변속비로 변환하여 출력하는 출력요소로 작용하는 제5작동요소(N5), 상기 복합유성기어셋트의 작동요소중 어느 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되는 비감속회전의 등가 입력요소와 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 고정요소로 각각 작용하는 제6작동요소(N6) 및, 상기 복합유성기어셋트의 작동요소중 다른 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 제2작동요소(N2)와 항시 연결되는 연동요소이면서 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되어 고정요소로 작용하는 제7작동요소(N7)를 구비한다.

이 경우, 연동요소라 함은 상기 제2작동요소(N2)가 후술되는 상기 복합유성기어셋트의 제7작동요소(N7)와 항시 연결되어 상기 입력축(10)의 회전을 비감속회전으로 전이 출력하거나, 상기 제7작동요소(N7)로부터 입력되는 회전에 의해 연동되거나, 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되어 상기 제2작동요소(N2)와 상기 제7작동요소(N7)를 동시에 회전이 정지된 상태로 전환시키는 것을 복합적으로 의미하는 것이다.

아울러, 상기 유성기어셋트는 싱글피니언의 제1유성기어셋트(PG-1)이고, 상기 복합유성기어셋트는 더블피니언의 제2유성기어셋트(PG-2)와 싱글피니언의 제3유성기어셋트(PG-3)로서, 각각의 유성기어셋트가 가지는 3개의 작동요소중 상호 2개 의 작동요소를 개별적으로 공유하여 전체적으로 4개의 작동요소를 형성한다.

그리고, 상기 입력축(10)이 연결되는 엔진측으로부터 상기 제1유성기어셋트(PG-1)와 상기 제2유성기어셋트(PG-2) 및 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 순으로 배치되고, 상기 입력축(10)과 상기 출력축(20)은 동축상으로 상호 이격되게 배치된다.

또한, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 입력축(10)과 제1클러치(C-1)를 매개로 선택적으로 연결되고, 상기 제4작동요소(N4)는 상기 입력축(10)과 제2클러치(C-2)를 매개로 선택적으로 연결되며, 상기 제2작동요소(N2)는 제1브레이크(B-1)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속되고, 상기 제3작동요소(N3)는 제2브레이크(B-2)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속되며, 상기 제6작동요소(N6)는 제3브레이크(B-3)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속된다.

아울러, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 변속기 케이스(30)에 대해 원웨이클러치(OWC)를 매개로 선택적으로 구속되고, 상기 원웨이클러치(OWC)는 상기 제6작동요소(N6)에 대해 상기 제3브레이크(B-3)와 병렬로 설치된다.

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

이하, 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 대한 구성을 보다 상세하게 설명한다.

상기 제1유성기어셋트(PG-1)는 싱글피니언의 유성기어셋트로서, 상기 입력축(10)과 직접 연결되어 상기 입력축(10)의 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이받는 제1선기어(S1)와, 상기 제1선기어(S1)에 외접하는 다수의 피니언을 구속하고 상기 제1선기어(S1)로 전이된 상기 입력축(10)의 회전을 일정 수준의 감속비의 감속회전으로 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)에 항상 제공하도록 연결되고 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되어 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 함께 회전이 정지되는 제1캐리어(C1) 및, 상기 제1캐리어(C1)에 구속된 다수의 피니언과 내접하고 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되어 상기 제1선기어(S1)로 전이된 상기 입력축(10)의 회전을 일정 수준의 감속회전으로 상기 제1캐리어(C1)를 통해 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)로 전달될 수 있도록 하는 제1링기어(R1)를 구비한다.

상기 제2유성기어셋트(PG-2)는 더블피니언의 유성기어셋트로서, 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되어 상기 입력축(10)의 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이받는 제2선기어(S2)와, 상기 제2선기어(S2)에 외접하는 다수의 피니언을 구속하고 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1캐리어(C1)와 항시 연결되고 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제2캐리어(C2) 및, 상기 제2캐리어(C2)에 구속된 다수의 피니언과 내접하고 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제2링기어(R2)를 구비한다.

상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 싱글피니언의 유성기어셋트로서, 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 항상 연결되는 제3선기어(S3)와, 상기 제3선기어(S3)에 외접하는 다수의 피니언을 구속하고 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되어 상기 입력축(10)의 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이받는 제3캐리어(C3) 및, 상기 제3캐리어(C3)에 구속된 다수의 피니언과 내접하고 상기 출력축(20)과 항시 연결되는 제3링기어(R3)를 구비한다.

그리고, 본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인은 상기 입력축(10)과 상기 제3캐리어(C3) 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축(10)으로부터 전이되는 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이하는 제1클러치(C-1)와, 상기 입력축(10)과 상기 제2선기어(S2) 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축(10)으로부터 전이되는 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이하는 제2클러치(C-2)를 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인은 상기 제1캐리어(C1)와 상기 제1캐리어(C1) 및 상기 제3선기어(S3)를 모두 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속하는 제1브레이크(B-1)와, 상기 제1링기어(R1)를 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속하는 제2브레이크(B-2) 및, 상기 제2링기어(R2)와 상기 제3캐리어(C3)를 모두 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속하는 제3브레이크(B-3)를 구비한다. 아울러, 상기 제2링기어(R2)는 상기 제3브레이크(B-3)와 병렬로 설치된 원웨이클러치(OWC)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속된다.

여기서, 상기 제1클러치(C-1)는 상기 입력축(10)과 상기 제1선기어(S1) 사이를 연결하는 경로에 대해 병렬로 설치되어 상기 제3캐리어(C3)에 연결되고, 상기 제2클러치(C-2)는 상기 입력축(10)과 상기 제1선기어(S1) 사이를 연결하는 경로에 대해 병렬로 설치되어 상기 제2선기어(S2)에 연결된다.

이 경우, 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2클러치(C-2)는 상기 입력축(10)과 상기 제1선기어(S1) 사이를 연결하는 경로에 대해 각각 병렬로 설치되고, 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2클러치(C-2)는 상기 입력축(10)과 상기 제1유성기어셋트(PG-1) 사이에 배치된다.

그리고, 상기 제1브레이크(B-1)는 상기 변속기 케이스(30)와 상기 제1캐리어(C1) 사이에 설치되고, 상기 제2브레이크(B-2)는 상기 변속기 케이스(30)와 상기 제1링기어(R1) 사이에 설치되며, 상기 제3브레이크(B-3)는 상기 변속기 케이스(30)와 상기 제2링기어(R2) 사이에 배치된다.

이 경우, 상기 원웨이클러치(OWC)는 상기 변속기 케이스(30)와 상기 제2링기어(R2) 사이를 연결하는 경로상에 병렬로 설치되고, 상기 제3브레이크(B-3)와 상기 원웨이클러치(OWC)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3) 사이에 배치된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 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 제2브레이크(B-2)가 작동하며, D 레인지 3속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2브레이크(B-2)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 제2브레이크(B-2)가 작동하며, R 레인지에서 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제1브레이크(B-1)가 작동하여 변속이 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 자동 변속기의 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 제2클러치(C-2)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2선기어(S2)로 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지면, 상기 원웨이클러치(OWC)의 작동에 의해 상기 제2링기어(R2)와 상기 제3캐리어(C3)를 고정요소로 하여 상기 제3링기어(R3)를 통해 상기 출력축(20)으로 D 레인지 1속의 언더 드라이브 상태의 출 력이 이루어지게 된다.

이때, 상기 제1선기어(S1)에도 상기 입력축(10)을 통한 등속비의 비감속회전이 입력되고, 상기 제1캐리어(C1)와 상기 제2캐리어(C2) 및 상기 제3선기어(S3)는 동일한 회전속도의 상호 연동관계를 이루게 된다.

- 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 제2클러치(C-2)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2선기어(S2)로 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지면, 상기 제1브레이크(B-1)의 작동에 의해 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3선기어(S3)를 고정요소로 하여 상기 제3링기어(R3)를 통해 상기 출력축(20)으로 D 레인지 2속의 언더 드라이브 상태의 출력이 이루어지게 된다.

이때, 상기 제1선기어(S1)에도 상기 입력축(10)을 통한 등속비의 비감속회전이 입력된다. 또한 상기 제1캐리어(C1)는 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3선기어(S3)와 함께 상기 제1브레이크(B-1)의 작동에 의해 회전이 정지된 상태를 이루게 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 제2브레이크(B-2)가 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)으로부터 상기 제1선기어(S1)에 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지면, 상기 제2브레이크(B-2)의 작동에 의해 상기 제1링기어(R1)를 고정요소로 하여 상기 제1캐리어(C1)를 통해 감속비의 감속회전의 입력이 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3선기어(S3)에 전이된다.

또한, 상기 제2클러치(C-2)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2선기어(S2)로 등속비의 비감속회전의 입력도 동시에 이루어진다.

이 결과, 상기 제2선기어(S2)에 입력된 비감속회전과 상기 제2캐리어(C2)에 입력된 감속회전에 의해 상기 제2링기어(R2)의 회전속도가 종속적으로 결정되고, 상기 제2링기어(R2)를 통해 상기 제3캐리어(C3)로 전이된 회전과 상기 제3선기어(S3)에 입력된 감속회전에 의해 상기 제3링기어(R3)를 통해 상기 출력축(20)으로 D 레인지 3속의 언더 드라이브 상태의 출력이 이루어지게 된다.

- D 레인지 4속

도 7에 도시된 바와 같이, D 레인지 4속에서는 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2브레이크(B-2)가 해제되면서 상기 제1클러치(C-1)가 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)으로부터 상기 제1선기어(S1)에 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지고, 상기 제2클러치(C-2)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2선기어(S2)로 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지며, 상기 제3클러치(C-3)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제3캐리어(C3)와 상기 제2링기어(R2) 로 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지는 데, 이러한 입력은 동시에 이루어진다.

이 결과, 상기 제1유성기어셋트(PG-1)와 상기 제2유성기어셋트(PG-2) 및 상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 각각 일체로 회전하는 상태가 되므로, 상기 제3링기어(R3)를 통해 상기 출력축(20)으로 D 레인지 4속의 출력이 이루어지게 된다. 이때, 상기 입력축(10)과 상기 출력축(20)의 회전속도는 동일한 수준인 다이렉트 드라이브 상태가 된다.

- D 레인지 5속

도 8에 도시된 바와 같이, D 레인지 5속에서는 상기 제1클러치(C-1)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2클러치(C-2)가 해제되면서 상기 제2브레이크(B-2)가 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)으로부터 상기 제1선기어(S1)에 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지면, 상기 제2브레이크(B-2)의 작동에 의해 상기 제1링기어(R1)를 고정요소로 하여 상기 제1캐리어(C1)를 통해 감속비의 감속회전의 입력이 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3선기어(S3)에 전이된다.

또한, 상기 제1클러치(C-1)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제3캐리어(C3)와 상기 제2링기어(R2)로 등속비의 비감속회전의 입력도 동시에 이루어진다.

이 결과, 상기 제3캐리어(C3)에 입력된 비감속회전과 상기 제3선기어(S3)에 입력된 감속회전에 의해 상기 제3링기어(R3)를 통해 상기 출력축(20)으로 D 레인지 5속의 오버 드라이브 상태의 출력이 이루어지게 된다.

이때, 상기 제3선기어(S3)로 입력된 감속회전은 상기 제1캐리어(C1)로부터 상기 제2캐리어(C2)로 전이된 감속회전의 입력이고, 상기 제1캐리어(C1)의 감속회전의 출력은 상기 제1선기어(S1)로 입력된 비감속회전이 상기 제1링기어(R1)를 고정요소로 하여 감속된 것이다.

- D 레인지 6속

도 9에 도시된 바와 같이, D 레인지 6속에서는 상기 제1클러치(C-1)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2브레이크(B-2)가 해제되면서 상기 제1브레이크(B-1)가 체결요소로서 동작한다.

상기 제1클러치(C-1)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제3캐리어(C3)로 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지고, 상기 제3캐리어(C3)로 전이된 비감속회전은 상기 제1브레이크(B-1)의 작동에 의해 상기 제3선기어(S3)를 고정요소로 하여 상기 제3링기어(R3)를 통해 상기 출력축(20)으로 D 레인지 6속의 오버 드라이브 상태의 출력이 이루어지게 된다.

- R 레인지

도 10에 도시된 바와 같이, R 레인지에서는 상기 제2브레이크(B-2)와 상기 제3브레이크(B-3)가 각각 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)을 통해 상기 제1선기어(S1)에 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지고, 상기 제2브레이크(B-2)의 작동에 의해 상기 제1캐리어(C1)를 통해 감속비의 감속회전이 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3선기어(S3)로 등속 전이된다.

또한, 상기 제3브레이크(B-3)의 작동에 의해 상기 제2링기어(R2)와 상기 제3캐리어(C3)는 각각 구속상태가 되므로, 상기 제3선기어(S3)로 전이된 감속회전은 상기 제3링기어(R3)를 통해 역전되어 상기 출력축(20)으로 R 레인지로 출력된다.

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

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

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

도 4 내지 도 9는 본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 대한 D 레인지 1속 내지 6속의 속도관계를 각각 도시한 레버 해석도.

도 10은 본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 대한 R 레인지의 속도관계를 도시한 레버 해석도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10; 입력축 20; 출력축

30; 변속기 케이스

PG-1; 제1유성기어셋트 S1; 제1선기어

C1; 제1캐리어 R1; 제1링기어

PG-2; 제2유성기어셋트 S2; 제1선기어

C2; 제1캐리어 R2; 제1링기어

PG-3; 제3유성기어셋트 S3; 제1선기어

C3; 제1캐리어 R3; 제1링기어

C-1; 제1클러치 C-2; 제2클러치

B-1; 제1브레이크 B-2; 제2브레이크

B-3; 제3브레이크 OWC; 원웨이클러치

Claims (9)

1. 입력축(10)과 직결되는 유성기어셋트와, 상기 유성기어셋트와 연동되고 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되어 출력축(20)을 통해 다단의 변속회전을 출력하는 복합유성기어셋트를 구비하고;

   상기 유성기어셋트는 상기 입력축(10)에 항시 연결되는 제1작동요소(N1)와, 상기 복합유성기어셋트에 항시 연결되면서 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제2작동요소(N2) 및, 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제3작동요소(N3)를 구비하며;

   상기 복합유성기어셋트는 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되는 제4작동요소(N4)와, 상기 출력축(20)과 연결되는 제5작동요소(N5), 상기 복합유성기어셋트의 작동요소중 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되거나, 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제6작동요소(N6) 및, 상기 복합유성기어셋트의 작동요소중 다른 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 제2작동요소(N2)와 항시 연결되면서 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제7작동요소(N7)를 구비하는 자동 변속기의 파워 트레인.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 유성기어셋트는 싱글피니언의 제1유성기어셋트(PG-1)이고, 상기 복합유성기어셋트는 더블피니언의 제2유성기어셋트(PG-2)와 싱글피니언의 제3유성기어셋 트(PG-3)로 이루어지고, 상기 입력축(10)으로부터 상기 제1유성기어셋트(PG-1)와 상기 제2유성기어셋트(PG-2) 및 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 순으로 배치되며, 상기 입력축(10)과 상기 출력축(20)은 동축상으로 상호 이격되게 배치된 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 제6작동요소(N6)는 상기 입력축(10)과 제1클러치(C-1)를 매개로 선택적으로 연결되고, 상기 제4작동요소(N4)는 상기 입력축(10)과 제2클러치(C-2)를 매개로 선택적으로 연결되며, 상기 제2작동요소(N2)와 상기 제7작동요소(N7)는 제1브레이크(B-1)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속되고, 상기 제3작동요소(N3)는 제2브레이크(B-2)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속되며, 상기 제6작동요소(N6)는 제3브레이크(B-3)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제6작동요소(N6)는 상기 변속기 케이스(30)에 대해 원웨이클러치(OWC)를 매개로 선택적으로 구속되고, 상기 원웨이클러치(OWC)는 상기 제6작동요소(N6)에 대해 상기 제3브레이크(B-3)와 병렬로 설치된 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 제1작동요소(N1)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1선기어(S1)로 이루어지고, 상기 제2작동요소(N2)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1캐리어(C1)로 이루어지며, 상기 제3작동요소(N3)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1링기어(R1)로 이루어지고, 상기 제4작동요소(N4)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2선기어(S2)로 이루어지며, 상기 제5작동요소(N5)는 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3링기어(R3)로 이루어지고, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2링기어(R2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3캐리어(C3) 사이를 연결하여 이루어지며, 상기 제7작동요소(N7)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3선기어(S3) 사이를 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 제1클러치(C-1)는 상기 입력축(10)과 상기 제1선기어(S1) 사이를 연결하는 경로에 대해 병렬로 설치되어 상기 제3캐리어(C3)에 연결되고, 상기 제2클러치(C-2)는 상기 입력축(10)과 상기 제1선기어(S1) 사이를 연결하는 경로에 대해 병렬로 설치되어 상기 제2선기어(S2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2클러치(C-2)는 상기 입력축(10)과 상기 제1선기어(S1) 사이를 연결하는 경로에 대해 각각 병렬로 설치되고, 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2클러치(C-2)는 상기 입력축(10)과 상기 제1유성기어셋트(PG-1) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
8. 청구항 5에 있어서,

   상기 제1브레이크(B-1)는 상기 변속기 케이스(30)와 상기 제1캐리어(C1) 사이에 설치되고, 상기 제2브레이크(B-2)는 상기 변속기 케이스(30)와 상기 제1링기어(R1) 사이에 설치되며, 상기 제3브레이크(B-3)는 상기 변속기 케이스(30)와 상기 제2링기어(R2) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
9. 청구항 5에 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 제2브레이크(B-2)가 작동하며, D 레인지 3속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2브레이크(B-2)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 제2브레이크(B-2)가 작동하며, R 레인지에서 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제1브레이크(B-1)가 작동하여 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.

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