KR100916776B1

KR100916776B1 - 차량용 자동 변속기의 기어 트레인

Info

Publication number: KR100916776B1
Application number: KR1020070089196A
Authority: KR
Inventors: 김홍열; 장욱진
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-09-14
Also published as: KR20090024022A

Abstract

1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 5개의 클러치만으로 조합하여 전진 6속과 후진 1속을 구현할 목적으로;

4개의 회전요소를 구비하는 복합 유성기어셋트로서, 항시 고정요소로 작동하는 제1 회전요소와, 상기 감속된 회전동력을 출력하거나 입력축의 회전동력이 가변적으로 입력되는 입출력 경로를 형성하는 제2 회전요소와, 입력축과 가변적으로 연결되어 제1 가변 입력경로를 형성하는 제3 회전요소와, 증속된 회전동력만을 출력하는 제4 회전요소를 포함하는 제1 유성기어셋트와;

3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 항시 상기 입출력 경로와 증속 출력경로에 가변적으로 연결되는 제2 가변 입력경로를 형성하는 제5 회전요소와, 입력축과 직접적으로 연결되어 입력경로를 형성하는 제6 회전요소와, 상기 입출력 경로와 가변 연결되는 제3 가변 입력경로를 형성함과 동시에 출력기어와 연결되어 항시 출력이 이루어지도록 하는 최종 출력 경로를 형성하는 제7 회전요소를 포함하는 제2 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 전진 6속 후진 1속의 변속단을 구현하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

유성기어셋트, 선기어, 유성 캐리어, 링기어, 클러치, 브레이크

Description

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

본 발명은 1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 5개의 클러치로 조합하여 전진 6속의 변속단을 구현할 수 있도록 차량용 자동 변속기의 기어 트레인에 관한 것이다.

차량용 자동 변속기는 차량의 적소에 배치된 검출수단으로부터 차량의 운전 상태를 검출하고, 이를 근거로 하여 트랜스밋션 제어유닛(TCU)에서 자동으로 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 있는 파워 트레인을 작동 제어하여 자동으로 변속을 수행하도록 구성되어 있다.

이에 따라 자동 변속기에 적용되는 파워 트레인은 동력 성능 및 연료 소비율의 향상을 위해서 보다 많은 변속단을 구현할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

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 단순 유성기어셋트와, 복합 유성기어셋트를 어떤 방식으로 조합하고, 이에 수반되는 클러치와 브레이크, 그리고 원웨이 클러치를 어느 위치에 몇 개를 배치하여 가능한 동력 손실이 없이 원하는 변속단과 이에 따르는 변속비를 구현하는데 그 목표를 두고 다양한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

특히, 수동 변속기의 경우에는 변속단이 지나치게 많으면 운전자가 자주 변속을 해주어야 하는 불편함이 있으나, 자동 변속기의 경우에 있어서는 운전 상태에 따라 자동으로 변속이 이루어지게 되는 바, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워 트레인을 개발하는 것은 매우 중요한 가치가 있다고 할 수 있다.

이러한 관점에서 볼 때, 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동 변속기는 4속 및 5속 자동 변속기가 주류를 이루고 있으나, 최근에는 6속 자동 변속기가 실용화되어 차량에 적용되고 있다.

이에 따라 본 발명자는 상기와 같은 자동 변속기의 개발에 부응하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 본 발명의 목적은 1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 5개의 클러치만으로 조합하여 전진 6속과 후진 1속을 구현할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 4개의 회전요소를 구비하는 복합 유성기어셋트로서, 항시 고정요소로 작동하는 제1 회전요소와, 상기 감속된 회전동력을 출력하거나 입력축의 회전동력이 가변적으로 입력되는 입출력 경로를 형성하는 제2 회전요소와, 입력축과 가변적으로 연결되어 제1 가변 입력경로를 형성하는 제3 회전요소와, 증속된 회전동력만을 출력하는 제4 회전요소를 포함하는 제1 유성기어셋트와;

상기에서 제1 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 링기어와 유성 캐리어를 공유하는 래비뉴 타입 복합유성기어셋트로서, 제1 회전요소는 숏 피니언과 치합되는 제1 선기어, 제2 회전요소는 제1 링기어, 제3 회전요소는 제1 유성 캐리어, 제4 회전요소는 롱 피니언과 치합되는 제2 선기어로 이루어지고, 제2 유성기어셋트는 더블 피니언 유성기어셋트로서, 제5 회전요소는 제3 선기어, 제6 회전요소는 제3 링기어, 제7 회전요소 는 제3 유성 캐리어로 이루어진다.

그리고 상기 제1,2 유성기어셋트를 제1,2,3,4,5 클러치로 조합함에 있어서는 제1 선기어를 변속기 하우징과 직접적으로 연결하고, 제3 링기어를 입력축과 직접적으로 연결하며, 제3 유성 캐리어를 출력기어와 연결한 상태에서,

제1 클러치는 입력축과 제1 유성 캐리어 사이에 배치하고, 제2 클러치는 입력축과 제1 링기어 사이에 배치하며, 제3 클러치는 제1 링기어와 제3 유성 캐리어 사이에 배치하고, 제4 클러치는 제1 링기어와 제3 선기어 사이에 배치하며, 제5 클러치는 제2 선기어와 제3 선기어 사이에 배치하여 조합한다.

상기 구성에 의하여 전진 1속에서는 제1, 5 클러치가 작동되고, 전진 2속에서는 제3, 5 클러치가 작동되며, 전진 3속에서는 제1, 3 클러치가 작동되고, 전진 4속에서는 제3, 4 클러치가 작동되며, 전진 5속에서는 제1, 3 클러치가 작동되고, 전진 6속에서는 제4, 5 클러치가 작동되며, 후진 변속단에서는 제2, 5 클러치가 작동되면서 변속이 이루어지게 된다.

이에 따라 전진 1속은 제1 가변 입력경로를 통해 입력되는 입력축의 회전동력이 제1 유성기어셋트에서 증속되어 증속 출력경로를 통해 출력되면 제2 가변 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력되고, 상기 제2 가변 입력경로를 통해 입력된 회전동력은 제2 유성기어셋트에서 감속되어 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어진다.

전진 2속은 입력경로를 통해 입력되는 회전동력이 2개씩의 회전요소가 상호 연결되는 제1, 2 유성기어셋트의 보완작동에 의하여 감속되어 출력되면서 이루어진 다.

전진 3속은 제1 가변 입력경로를 통해 입력되는 입력축의 회전동력이 제1 유성기어셋트에서 감속되어 입출력 경로를 통해 출력되면 제3 가변 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력되고, 상기 제3 가변 입력경로를 통해 입력된 회전동력은 제2 유성기어셋트에서 입력 그대로 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어진다.

전진 4속은 제1,2 유성기어셋트가 모두 직결의 상태가 되면서 입력경로를 통해 입력된 회전동력이 최종 출력경로를 통해 그대로 출력되면서 이루어진다.

전진 5속은 제1 가변 입력경로를 통해 입력되는 입력축의 회전동력이 제1 유성기어셋트에서 감속되어 입출력 경로를 통해 출력되면 제2 가변 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력되고, 상기 제2 가변 입력경로를 통해 입력된 회전동력은 제2 유성기어셋트에서 증속되어 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어진다.

전진 6속은 제1 유성기어셋트 전체가 고정된 상태에서 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력된 회전동력이 최대 증속되어 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어진다.

후진은 입출력경로를 통해 제1 유성기어셋트로 입력되는 회전동력이 최대로 증속되어 증속 출력경로를 통해 출력되면 제2 가변 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력되어 역회전 변속되어 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어진다.

상기와 같이 본 발명의 기어 트레인은 1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 5개의 클러치만으로 조합하여 전진 6속과 후진 1속을 구현할 수 있게 된다.

그리고 5개의 마찰부재를 적용함으로써, 자동 변속기 내부 구성을 컴팩트화 할 수 있으며, 각 변속단에서 2개의 마찰부재가 작동하면서 변속이 이루어지도록 함으로써, 오일펌프의 용량 축소와 유압 제어효율을 높일 수 있는 발명인 것이다.

또한, 마찰부재의 분할 배치로 인하여 균형감을 높일 수 있으며, 유로의 구성을 용이하게 할 수 있다.

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

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 일 실시예를 도시한 것으로서, 본 발명의 기어 트레인은 동일축선상에 배치되는 제1, 2 유성기어세트(PG1)(PG2)를 5개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)(C5)로 이루어지는 클러치 수단만으로 조합하여 이루어진다.

이에 따라 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전이 상기 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)를 거치면서 변속되어 출력축(OS)를 통해 출력되는데, 상기 제2 유성기어셋트(PG2)가 엔진측으로 배치되고, 제1 유성기어셋트(PG1)가 상기 제2 유성기어셋트(PG2)의 후측에 배치된다.

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 출력기어(OG)를 거쳐 공지의 차동 장치를 통해 좌우 구동륜을 구동시키게 된다.

먼저, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 링기어와 유성 캐리어를 공유하는 래비뉴 타입 복합유성기어셋트로 이루어진다.

이에 따라 상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 숏 피니언(P1)과 치합되는 제1 선기어(S1)로 이루어지는 제1 회전요소, 제1 링기어(R1)로 이루어지는 제2 회전요소, 제1 유성 캐리어(PC1)로 이루어지는 제3 회전요소, 롱 피니언(P2)와 치합되는 제2 선기어(S2)로 이루어지는 제4 회전요소를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 제1 회전요소인 제1 선기어(S1)는 항시 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징(H)과 직접적으로 연결되어 있으며, 제2 회전요소인 제1 링기어(R1)는 가변적으로 입력축(IS)의 회전동력이 입력되거나 다른 회전요소로 입력된 회전 동력을 감속 출력하는 입출력 경로(IOP)를 형성하며, 제3 회전요소인 제1 유성 캐리어(PC1)는 입력축(IS)과 가변적으로 연결되면서 제1 가변 입력경로(AIP1)를 형성하고, 제4 작동요소인 제2 선기어(S2)는 상기 제2, 3 회전요소로 입력된 회전동력을 증속시켜 출력하는 증속 출력경로(OOP)를 형성하게 된다.

즉, 상기 제1 가변 입력경로(AIP1)로 입력된 회전동력은 제1 회전요소인 제1 선기어(S1)가 항시 고정요소로 작동하는 바, 입출력 경로(IOP)를 형성하는 제1 링기어(R1)를 통해 감속 출력이 이루어짐과 동시에 증속 출력경로(OOP)를 형성하는 제2 선기어(S2)를 통해 증속 출력이 이루어진다.

그리고 상기 입출력 경로(IOP)를 형성하는 제1 링기어(R1)를 통해 입력이 이 루어지는 경우에는 증속 출력경로(OOP)를 제2 선기어(S2)를 통해 증속 출력만 이루어진다.

또한, 상기 제2 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 입출력 경로(IOP)를 통해 입력되는 회전동력을 입력 그대로 출력하거나, 증속 출력 경로(OOP)를 통해 입력되는 회전동력을 감속시켜 출력할 수 있도록 상호 조합된다.

이를 위하여 제1 유성기어셋트(PG1)는 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지지며, 제3 선기어(S3)가 제5 회전요소, 제3 링기어(R3)가 제6 회전요소, 제3 유성 캐리어(PC3)가 제7 회전요소로 이루어진다.

그리고 상기 제5 회전요소인 제3 선기어(S3)는 상기 제1 유성기어셋트(PG2)의 입출력 경로(IOP)와 증속 출력경로(OOP)와 가변적으로 연결되는 제2 가변 입력경로(AIP2)를 형성하며, 제6 회전요소인 제3 링기어(R3)는 입력축(IS)과 직접적으로 연결되어 입력경로(IP)을 형성하게 된다.

또한, 상기 제7 회전요소인 제3 유성 캐리어(PC3)는 상기 제1 유성기어셋트(PG2)의 입출력 경로(IOP)와 가변 연결되는 제3 가변 입력경로(AIP3)를 형성함과 동시에 출력기어(OG)와 연결되어 항시 출력이 이루어지도록 하는 최종 출력 경로(OP)를 형성하게 된다.

이에 따라 제2 가변 입력경로(AIP2)를 통해 입력되는 회전 동력은 감속되어 최종 출력경로(OP)를 통해 출력이 이루어지고, 제3 가변 입력경로(AIP3)를 통해 입력되는 회전 동력은 입력 그대로 최종 출력경로(OP)를 통해 출력이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같이 구성 동작되도록 하기 위하여, 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)를 조합함에 있어서는 상기 입력축(IS)과 제1 유성기어셋트(PG1)의 제3 회전요소인 제1 유성 캐리어(PC1) 사이에 제1 클러치(C1)를 배치하고, 상기 입력축(IS)과 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 회전요소인 제1 링기어(R1) 사이에 제2 클러치(C2)를 배치하였다.

그리고 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 회전요소인 제1 링기어(R2)와 제2 유성기어셋트(PG2)의 제3 작동요소인 제3 유성 캐리어(PC3) 사이에 제3 클러치(C3)를 배치하고, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 회전요소인 제1 링기어(R2)와 제2 유성기어셋트(PG2)의 제1 작동요소인 제3 선기어(S3) 사이에 제4 클러치(C4)를 배치하며, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제4 회전요소인 제2 선기어(S2)와 제2 유성기어셋트(PG2)의 제1 작동요소인 제3 선기어(S3) 사이에 제5 클러치(C5)를 배치하여 조합하였다.

상기에서와 같이 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)를 조합하는데 적용되는 마찰부재 즉, 제1,2,3,4,5 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)(C5)는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압 마찰 결합 유닛으로 이루어지는 것이 통상적이다.

그리고 상기의 클러치들은 제1,2 유성기어셋트(PG1)PG2)의 사이에서 전측으로부터 후측으로 순차적인 배치가 이루어진다.

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

즉, 전진 1속에서는 제1 5 클러치(C1)(C5), 전진 2속에서는 제3, 5 클러치(C3)(C5), 전진 3속에서는 제1,3 클러치(C1)(C3), 전진 4속에서는 제3,4 클러치(C3)(C4), 전진 5속에서는 제1,4 클러치(C1)(C4), 전진 9속에서는 제4,5 클러치(C4)(C5), 후진에서는 제2,5 클러치(C2)(C5)가 작동되면서 변속이 이루어지게 된다.

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

그리고 제1 유성기어셋트(PG1)의 4개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제 1 작동노드(N1)인 제1 선기어(S1), 제2 작동노드(N2)인 제1 링기어(R1), 제3 작동노드(N3)인 제1 유성 캐리어(PC1), 제4 작동노드(N4)인 제2 선기어(S2)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 제5 작동노드(N5)인 제3 유성 캐리어(PC3), 제6 작동노드(N6)인 제3 링기어(R3), 제7 작동노드(N7)인 제3 선기어(S3)로 설정되며, 이들 간격은 제2 유성기어셋트(PG2)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정되며, 상기와 같은 레버선도의 각 노드 설정은 기어 트레인의 당업자라면 알 수 있는 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

[전진 1속]

전진 1속에서는 도 2에서와 같이 제1, 5 클러치(C1)(C5)가 작동 제어된다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 도 3에서와 같이 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제3 작동노드(N3)를 통해 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 작동노드(N1)가 항상 고정요소로 작동하고 있는 바, 제1 속도선(SS1)이 형성되면서 제2 작동노드(N2)를 형성하는 제1 링기어(R1)는 감속 회전하고, 제4 작동노드(N4)를 형성하는 제2 선기어(S2)를 증속되어 회전하게 된다.

이러한 상태에서 제5 클러치(C5)의 작동으로 제4 작동노드(N4)인 제2 선기어(S2)와 제7 작동노드(N7)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제3 선기어(S3)가 상호 연결되면서 제7 작동노드(N7)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 입력이 이루어지게 된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 항상 입력요소로 작동하고 있는 제6 작동노드(N6)인 제3 링기어(R3)가 회전하고 있는 상태에서 상기 제7 작동노드(N7)로 입력이 이루어지게 되는 바, 제1 변속선(SP1)을 형성하게 되면서 최종 출력요소인 제5 작동노드(N5)를 통해 D1 만큼 출력이 이루어지면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 된다.

즉, 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 입력축(IS)의 회전동력이 제1 가변 입력경로(AIP1)를 통해 제1 유성기어셋트(PG1)로 입력되어 증속이 이루어지고, 이에 증속된 회전동력은 증속 출력경로(OOP)를 통해 출력된다.

그러면 상기 증속 출력경로(OOP)를 통해 출력되는 회전동력은 제2 가변 입력 경로(AIP2)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 입력되어 감속이 이루어지고, 이에 감속된 회전동력은 최종 출력경로(OP)를 통해 출력되면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 2속]

전진 2속에서는 상기 전진 1속의 상태에서 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 제2 작동노드(N2)를 형성하는 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 링기어(R1)와 제5 작동노드(N5)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제3 유성 캐리어(PC3)가 연결되고, 제5 클러치(C5)의 작동에 의하여 제4 작동노드(N4)를 형성하는 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 선기어(S2)와 제7 작동노드(N7)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제3 선기어(S3)가 연결된다.

이러한 상태에서 제6 작동노드(N6)인 제2 유성기어셋트(PG2)의 제3 링기어(R3)로 입력이 이루어지게 되는 바, 제2 속도선(SS2)와 제2 변속선(SP2)를 형성하면서 최종 출력요소인 제5 작동노드(N5)를 통해 D2 만큼 출력이 이루어지면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 된다.

즉, 입력경로(IP)를 통해 입력되는 회전동력이 상호 2개씩의 회전요소가 상호 연결되면서 이들 관계에 의한 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)의 보완작동에 의하여 2속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 3속]

전진 3속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 2속의 상태에서 제5 클러치(C5) 의 작동이 해제되고, 제1 클러치(C1)가 작동 제어된다.

이러한 상태에서 제3 클러치(C3)의 작동으로 제2 작동노드(N2)인 제1 링기어(R1)와 제5 작동노드(N5)를 형성하는 제3 유성 캐리어(PC3)가 연결되는 바, 제2 작동노드(N2)의 감속된 회전동력이 최종 출력경로(OP)를 형성하는 제5 작동노드(N5)를 통해 D3 만큼 출력되면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

이때 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제6 작동노드(N6)를 통해 입력이 이루어지게 되는 바, 제3 변속선을 형성하게 된다.

즉, 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 입력축(IS)의 회전동력이 제1 가변 입력경로(AIP1)를 통해 제1 유성기어셋트(PG1)로 입력되어 감속된 회전동력이 입출력경로(IOP)를 통해 출력된다.

그러면 상기 입출력 경로(IOP)를 통해 출력되는 회전동력은 제3 가변 입력경로(AIP3)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 입력되어 입력 그대로 최종 출력경로(OP)를 통해 출력되면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 4속]

전진 4속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 3속의 상태에서 제1 클러치(C1) 의 작동이 해제되고, 제4 클러치(C4)가 작동 제어된다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG2)의 제2 작동노드(N2)인 제1 링기어(R1)가 제3,4 클러치(C3)(C4)의 작동에 의하여 제5,6 작동노드(N5)(N6)을 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제3 유성 캐리어(PC3)와 제3 선기어(S3)에 동시에 연결된다.

이에 따라 제2 유성기어셋트(PG2)는 직결의 상태가 되면서 제4 변속선(SP4)를 형성하며 제6 작동노드(N6)를 형성하는 제3 링기어(R3)로 입력되는 그대로인 D4 만큼의 회전동력이 출력요소를 형성하는 제5 작동노드(N5)를 통해 출력되면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 된다.

즉, 전진 4속에서는 제2 유성기어셋트(PG2)가 직결의 상태가 되면서 입력 그대로 출력되는 것이다.

[전진 5속]

전진 5속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 4속의 상태에서 작동하던 제3 클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제1 클러치(C1)가 작동 제어된다.

이러한 상태에서 제4 클러치(C4)의 작동으로 제2 작동노드(N2)인 제1 링기어(R1)와 제7 작동노드(N7)를 형성하는 제3 선기어(S3)가 연결되는 바, 제2 작동노 드(N2)의 감속된 회전동력이 제7 작동노드(N7)로 입력되고 있는 상태에서 제6 작동노드(N6)를 형성하는 제3 링기어(R3)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력된다.

이에 따라 제5 변속선(SP5)을 형성하면서 출력요소인 제5 작동노드(N5)를 통해 D5 만큼 출력되면서 전진 5속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

그러면 상기 입출력 경로(IOP)를 통해 출력되는 회전동력은 제2 가변 입력경로(AIP2)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 입력되어 증속된 상태로 최종 출력경로(OP)를 통해 출력되면서 전진 5속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 6속]

전진 6속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 5속의 상태에서 작동하던 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제5 클러치(C5)를 작동 제어한다.

그러면 제7 작동노드(N7)를 형성하는 제3 선기어(S3)가 제4,5 클러치(C4)(C5)의 작동에 의하여 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 링기어(R1)와 제2 선기어(S2)와 동시에 연결되는 바, 제1 유성기어셋트(PG1)는 전체가 고정된다.

이에 따라 상기 제1 유성기어셋트(PG1)와 연결되어 있는 제3 선기어(S3)가 고정요소로 작동하는 상태에서 제6 작동노드(N6)를 형성하고 있는 제3 링기어(R3)를 통해 입력이 이루어지게 되는 바, 제6 변속선(SP6)를 형성하면서 출력요소인 제5 작동노드(N5)를 통해 D6 만큼 출력되어 최고 변속단의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 전진 6속에서는 제1 유성기어셋트(PG1) 전체가 고정되면서 제7 작동노드(N7)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제3 선기어(S3)를 고정요소로 작동케 한 상태에서 항상 입력경로를 형성하는 제6 작동노드(N6)로 입력이 이루어지게 되는 바, 최대한 증속되어 최종 출력경로(OP)를 통해 출력되는 것이다.

[후진]

후진에서는 도 2에서와 같이 상기 제2 클러치(C2)와 제5 클러치(C5)가 작동 제어된다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 도 3에서와 같이 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제2 작동노드(N2)를 통해 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 작동노드(N1)가 항상 고정요소로 작동하고 있는 바, 제3 속도선(SS3)이 형성되면서 제3, 4 작동노드(N3)(N4)를 통해 증속 출력이 이루어진다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 항상 입력요소로 작동하고 있는 제6 작동노드(N6)인 제3 링기어(R3)가 회전하고 있는 상태에서 상기 제7 작동노드(N7)로 입력이 이루어지게 되는 바, 후진 변속선(SR)을 형성하면서 출력요소인 제5 작동노드(N5)가 RS 만큼 역회전 출력되어 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 후진 변속단에서는 제1 가변 입력경로(AIP1)로 입력되는 회전 동력이 제1 유성기어셋트에서 최대한 증속되어 증속 출력경로(OOP)를 통해 출력되면 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제2 가변 입력경로(AIP2)를 통해 전달받아 역회전 제어하여 최종 출력경로(OP)를 통해 출력하게 되는 것이다.

상기와 같이 변속이 이루어지는 본 발명의 파워 트레인은 제1 선기어(S1), 제2 선기어(S2), 제1 링기어(R1)의 잇수를 30, 34, 74로 하고, 제3 선기어(S3), 제3 링기어(R3)의 잇수를 38, 82로 하면, 도 2에서와 같이, 전진 1속에서는 4.202, 전진 2속에서는 2.004, 전진 3속에서는 1.682, 전진 4속에서는 1.000, 전진 5속에서는 0.741, 전진 6속에서는 0.537, 후진에서 -1.149의 변속비를 얻을 수 있다.

상기에서 본 발명의 파워 트레인에 대한 바람직한 실시 예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명에 의한 기어 트레인의 구성도.

도 2는 본 발명의 기어 트레인에 적용되는 마찰부재의 변속단별 작동도.

도 3은 본 발명에 의한 기어 트레인의 변속선도이다.

Claims

4개의 회전요소를 구비하는 복합 유성기어셋트로서, 항시 고정요소로 작동하는 제1 회전요소와, 상기 감속된 회전동력을 출력하거나 입력축의 회전동력이 가변적으로 입력되는 입출력 경로를 형성하는 제2 회전요소와, 입력축과 가변적으로 연결되어 제1 가변 입력경로를 형성하는 제3 회전요소와, 증속된 회전동력만을 출력하는 제4 회전요소를 포함하는 제1 유성기어셋트와;

3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 항시 상기 입출력 경로와 증속 출력경로에 가변적으로 연결되는 제2 가변 입력경로를 형성하는 제5 회전요소와, 입력축과 직접적으로 연결되어 입력경로를 형성하는 제6 회전요소와, 상기 입출력 경로와 가변 연결되는 제3 가변 입력경로를 형성함과 동시에 출력기어와 연결되어 항시 출력이 이루어지도록 하는 최종 출력 경로를 형성하는 제7 회전요소를 포함하는 제2 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 전진 6속 후진 1속의 변속단을 구현하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 제1 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 링기어와 유성 캐리어를 공유하는 래비뉴 타입 복합유성기어셋트로서, 제1 회전요소는 숏 피니언과 치합되는 제1 선기어, 제2 회전요소는 제1 링기어, 제3 회전요소는 제1 유성 캐리어, 제4 회전요소는 롱 피니언과 치합되는 제2 선기어로 이루어지고,

제2 유성기어셋트는 더블 피니언 유성기어셋트로서, 제5 회전요소는 제3 선기어, 제6 회전요소는 제3 링기어, 제7 회전요소는 제3 유성 캐리어로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제2항에 있어서, 제1,2 유성기어셋트는 제1,2,3,4,5 클러치로 조합하되,

제1 선기어를 변속기 하우징과 직접적으로 연결하고, 제3 링기어를 입력축과 직접적으로 연결하며, 제3 유성 캐리어를 출력기어와 연결한 상태에서,

제1 클러치는 입력축과 제1 유성 캐리어 사이에 배치하고,

제2 클러치는 입력축과 제1 링기어 사이에 배치하며,

제3 클러치는 제1 링기어와 제3 유성 캐리어 사이에 배치하고,

제4 클러치는 제1 링기어와 제3 선기어 사이에 배치하며,

제5 클러치는 제2 선기어와 제3 선기어 사이에 배치하여 조합함을 특징으로 하는 자동 변속기의 기어 트레인.
제3항에 있어서, 제1,2,3,4,5 클러치는 제1 유성기어셋트와 제2 유성기어셋트에 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제3항에 있어서, 전진 1속에서는 제1, 5 클러치가 작동되고,

전진 2속에서는 제3, 5 클러치가 작동되며,

전진 3속에서는 제1, 3 클러치가 작동되고,

전진 4속에서는 제3, 4 클러치가 작동되며,

전진 5속에서는 제1, 3 클러치가 작동되고,

전진 6속에서는 제4, 5 클러치가 작동되며,

후진 변속단에서는 제2, 5 클러치가 작동됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 크레인.
제1항에 있어서, 제2 유성기어셋트가 엔진측에 배치되고, 제1 유성기어셋트가 후측에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 1속은 제1 가변 입력경로를 통해 입력되는 입력축의 회전동력이 제1 유성기어셋트에서 증속되어 증속 출력경로를 통해 출력되면 제2 가변 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력되고, 상기 제2 가변 입력경로를 통해 입력된 회전동력은 제2 유성기어셋트에서 감속되어 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 2속은 입력경로를 통해 입력되는 회전동력이 2개씩의 회전요소가 상호 연결되는 제1, 2 유성기어셋트의 보완작동에 의하여 감속되어 출력되면서 이루어짐을 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 3속은 제1 가변 입력경로를 통해 입력되는 입력축의 회전동력이 제1 유성기어셋트에서 감속되어 입출력 경로를 통해 출력되면 제3 가변 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력되고, 상기 제3 가변 입력경로를 통해 입력된 회전동력은 제2 유성기어셋트에서 입력 그대로 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 4속은 제1,2 유성기어셋트가 모두 직결의 상태가 되면서 입력경로를 통해 입력된 회전동력이 최종 출력경로를 통해 그대로 출력되면서이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 5속은 제1 가변 입력경로를 통해 입력되는 입력축의 회전동력이 제1 유성기어셋트에서 감속되어 입출력 경로를 통해 출력되면 제2 가변 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력되고, 상기 제2 가변 입력경로를 통해 입력된 회전동력은 제2 유성기어셋트에서 증속되어 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 6속은 제1 유성기어셋트 전체가 고정된 상태에서 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력된 회전동력이 최대 증속되어 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 후진은 입출력경로를 통해 제1 유성기어셋트로 입력되는 회전동력이 최대로 증속되어 증속 출력경로를 통해 출력되면 제2 가변 입력경로를 통해 제2 유성기어셋트로 입력되어 역회전 변속되어 최종 출력경로를 통해 출력되면서 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
링기어와 유성 캐리어를 공유하는 래비뉴 타입 복합유성기어셋트로서, 숏 피니언과 치합되는 제1 선기어, 롱 피니언과 치합되는 제1 링기어, 상기 롱피니언과 숏 피니언을 지지하는 제1 유성 캐리어, 롱 피니언과 치합되는 제2 선기어로 이루어지는 제1 유성기어셋트와;

더블 피니언 유성기어셋트로서, 제3 선기어, 제3 링기어, 제3 유성 캐리어로 이루어지는 제2 유성기어셋트를 조합하되,

제1 선기어를 변속기 하우징과 직접적으로 연결하고, 제3 링기어를 입력축과 직접적으로 연결하며, 제3 유성 캐리어를 출력기어와 연결한 상태에서,

입력축과 상기 제1 유성 캐리어 사이에 제1 클러치를 배치하고,

입력축과 상기 제1 링기어 사이에 제2 클러치를 배치하며,

상기 제1 링기어와 상기 제3 유성 캐리어 사이에 제3 클러치를 배치하고,

상기 제1 링기어와 상기 제3 선기어 사이에 제4 클러치를 배치하며,

상기 제2 선기어와 상기 제3 선기어 사이에 제5 클러치를 배치하여 조합함을 특징으로 하는 자동 변속기의 기어 트레인.