KR100916778B1

KR100916778B1 - 차량용 자동 변속기의 기어 트레인

Info

Publication number: KR100916778B1
Application number: KR1020070108798A
Authority: KR
Inventors: 서강수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2009-09-14
Also published as: KR20090043120A

Abstract

1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 3개의 클러치와 3개의 브레이크로 조합하여 전진 7속과 후진 2속을 구현하되, 각 변속단에서 2개의 마찰요소가 작동하면서 변속이 이루어지도록 함으로써, 오일펌프의 용량 축소와 유압 제어효율을 높일 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 항시 감속 출력하는 제1 유성기어셋트와;

5개의 회전요소를 구비하는 복합 유성기어셋트로서, 상기 제1 유성기어셋트로부터 입력되는 회전동력과 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 전진 7속과 후진 2속단으로 변속하여 출력하는 제2 유성기어셋트의 조합으로 이루어지는 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 3개의 클러치와 3개의 브레이크로 조합하여 전진 7속 및 후진 2속의 변속단을 구현할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인에 관한 것이다.

예컨대, 차량용 자동 변속기의 파워 트레인은 각 자동차 메이커에 따라 형식을 달리하면서 개발되어 적용되고 있는데, 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동 변속기는 4속 및 5속 변속기가 주류를 이루고 있으나, 최근에는 6속 자동 변속기가 개발되어 일부 차량에 적용되는 한편으로 7속 자동 변속기의 개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.

그 일예로서는 도 4에서와 같이(BENZ 7G-TRONIC 7속), 2개의 복합 유성기어셋트를 3개의 클러치와 4개의 브레이크, 그리고 하나의 원웨이 클러치를 통해 조합하여 7속 변속이 가능하도록 구성하고 있다,

보다 구체적으로는, 제1 복합 유성기어셋트(100)는 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 유성 캐리어(102)와 선기어(104)를 공 유함으로써, 제1 선기어(104)와 제1 유성 캐리어(102), 그리고 제1, 2 링기어(106)(108)로 이루어지는 4개의 회전요소를 보유하게 된다.

그리고 제2 복합 유성기어셋트(110)는 2개의 싱글 피니언 유성기어세트를 조합하되, 제3 링기어(112)와 제4 유성 캐리어(114)를 직접적으로 연결하여, 제3, 4선기어(116)(118), 제3 유성 캐리어(120), 제4 유성 캐리어(124), 제4 링기어(126)로 이루어지는 5개의 회전요소를 보유하게 된다.

이러한 복합 유성기어셋트(100)(110)의 각 회전요소를 연결함에서 있어서, 제1 유성 캐리어(102)는 제4 링기어(126)와 고정적으로 연결됨과 동시에 원웨이 클러치(F)를 개재시켜 변속기 하우징(128)과 연결된다.

상기 제1 선기어(104)는 제1 클러치(K1)를 이용하여 제1 링기어(106)와 가변적으로 연결됨과 동시에 제 1 브레이크(B1)를 통해 변속기 하우징(128)에 가변적으로 고정된다.

상기 제2 링기어(108)는 입력축(130)과 직접적으로 연결되어 항시 입력요소로 작동하게 되고, 상기 제3 링기어(112)는 제2 클러치(K2)를 개재시켜 상기 입력축(128)과 가변적으로 연결된다.

상기 제3, 4선기어(116)(118)는 제3 클러치(K3)를 개재시켜 가변적으로 연결되고, 상기 제3 선기어(116)는 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(128)과 가변적으로 연결된다.

상기 제1 링기어(106)와 제4 유성 캐리어(124)는 각각 제3, 4 브레이크(B3)(B4)를 개재시켜 독립적으로 변속기 하우징(128)과 가변적으로 연결되며, 제 3 유성 캐리어(120)는 출력축(132)와 연결되어 항시 출력요소로 작용하게 된다.

상기와 같이 이루어지는 7속 파워 트레인은 도 5에서와 같이, 전진 1속에서는 제3 클러치(K3)와 제2,3 브레이크(B2)(B3), 전진 2속에서는 제3 클러치(K3)와 제1,2 브레이크(B1)(B2), 전진 3속에서는 제1, 3 클러치(K1)(K3)와 제2 브레이크(B2), 전진 4속에서는 제1,2 클러치(K1)(K2)와 제2 브레이크(B2), 전진 5속에서는 제1,2,3 클러치(K1)(K2)(K3), 전진 6속에서는 제2, 3클러치(K2)(K3)와 제1 브레이크(B1), 전진 7속에서는 제1,3 클러치(K1)(K3)와 제3 브레이크(B3)가 작동되면서 변속이 이루어지게 된다.

그리고 후진 1속에서는 제3 클러치(K3)와 제2,4 브레이크(B2)(B4), 후진 2속에서는 제1,3 클러치(K1)(K3)와 제4 브레이크(B4), 후진 3속에서는 제3 클러치(K3)와 제3, 4 브레이크(B3)(B4)가 작동되면서 후진 변속이 이루어지게 된다.

그러나 상기와 같은 파워 트레인은 전진 7속 및 후진 3속을 실현할 수는 있으나, 각 변속단에서 3개의 마찰요소가 작동함으로써, 유압 제어 효율이 떨어짐은 물론 이들 마찰요소에 유압을 공급하기 위해서는 오일펌프의 용량이 커져야 한다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 7개의 마찰요소를 적용함으로써, 자동 변속기의 전장이 길어짐과 동시에 구성이 복합해진다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 3개의 클러치와 3개의 브레이크로 조합하여 전진 7속과 후진 2속을 구현하되, 각 변속단에서 2개의 마찰요소가 작동하면서 변속이 이루어지도록 함으로써, 오일펌프의 용량 축소와 유압 제어효율을 높일 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 항시 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 직접적으로 연결되는 제1 회전요소와, 항시 감속 출력이 이루어지는 제1 중간 출력경로를 형성하는 제2 회전요소와, 항시 입력요소로 작동할 수 있도록 입력축과 직접적으로 연결되어 입력 경로를 형성하는 제3 회전요소를 포함하는 제1 유성기어셋트와;

5개의 회전요소를 구비하는 복합 유성기어셋트로서, 상기 제1 중간 출력경로와 가변적으로 연결되어 제3 중간 입력경로를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제4 회전요소와, 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제5 회전요소와, 입력축과 가변적으로 연결되어 제2 중간 입력경로를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제6 회전요소와, 출력기어와 연결되어 최종 출력경로를 형성하는 제7 회전요소와, 상기 제1 중간 출력경로와 가변적으로 연결되어 제1 중간 입력경로를 형성하는 제8 회전요소를 포함하는 제2 유성기어셋트의 조합으로 이루어진 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다

상기에서 제1 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 제1 회전요소는 제1 선기어, 제2 회전요소는 제1 유성 캐리어, 제3 회전요소는 제1 링기어로 이루어지고, 제2 유성기어셋트는 2개의 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 유성 캐리어를 공유하는 복합유성기어셋트로서, 제4 회전요소는 공유 피니언에 치합되는 제2 선기어, 제5 회전요소는 상기 공유 피니언의 외측에서 치합되는 제1 숏 피니언과 치합되는 제2 링기어, 제6 회전요소는 상기 공유 피니언 및 제1,2 숏 피니언을 지지하는 제2 유성 캐리어, 제7 회전요소는 상기 공유 피니언과 치합되는 제3 링기어, 제8 회전요소는 상기 공유 피니언의 내측에서 치합되는 제2 숏 피니언과 치합되는 제3 선기어로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같은 제1,2 유성기어셋트는 3개의 클러치와 3개의 브레이크로 조합하 여 이루어지는데, 제1 회전요소를 변속기 하우징에 직적 연결하고, 제3 회전요소를 입력축과 직접 연결하며, 제7 회전요소를 출력기어와 연결한 상태에서,

제2 회전요소가 제1 클러치에 개재시켜 제8 회전요소와 가변 연결되고, 제6 회전요소가 제2 클러치를 개재시켜 입력축과 가변적 연결됨과 동시에 병열 배치되는 제1 브레이크와 원웨이 클러치를 개재시켜 변속기 하우징에 가변 연결되며, 제4 회전요소가 제3 클러치를 개재시켜 제2 회전요소와 가변 연결됨과 동시에 제2 브레이크를 개재시켜 변속기 하우징에 가변 연결되고, 제5 회전요소가 제3 브레이크를 개재시켜 변속기 하우징에 가변 연결됨을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하여 전진 1속에서는 제1 클러치와 원웨이 클러치가 작동되고, 전진 2속에서는 제1 클러치와 제2 브레이크가 작동되며, 전진 3속에서는 제1 클러치와 제3 클러치가 작동되고, 전진 4속에서는 제1 클러치와 제2 클러치가 작동되며, 전진 5속에서는 제2 클러치와 제3 클러치가 작동되고, 전진 6속에서는 제2 클러치와 제2 브레이크가 작동되며, 전진 7속에서는 제2 클러치와 제3 브레이크가 작동되고, 후진 1속에서는 제3 클러치와 제1 브레이크가 작동되며, 후진 2속에서는 제3 클러치와 제3 브레이크가 작동되면서 변속이 이루어짐으로써, 전진 7속과 후진 2속의 변속단을 구현할 수 있게 된다.

상기와 같이 본 발명의 기어 트레인은 1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 3개의 클러치와 3개의 브레이크로 조합하여 전진 7속과 후진 2속을 구현함으로써, 변속기의 전장을 줄일 수 있게 된다.

그리고 각 변속단에서 2개의 마찰요소가 작동하면서 변속이 이루어지도록 함으로써, 오일펌프의 용량 축소와 유압 제어효율을 높일 수 있게 된다.

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

도 1은 본 발명에 의한 기어 트레인의 일 실시예를 도시한 것으로서, 본 발명의 기어 트레인은 동일축선상에 배치되는 제1, 2 유성기어세트(PG1)(PG2)와, 3개의 클러치(C1)(C2)(C3)로 이루어지는 클러치 수단과, 그리고 3개의 브레이크(B1)(B2)로 이루어지는 브레이크 수단을 포함하여 이루어진다.

이에 따라 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전이 상기 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)를 거치면서 변속되어 출력기어(OG)를 통해 출력되는데, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)가 엔진측으로 배치되고, 제2 유성기어셋트(PG2)가 상기 제1 유성기어셋트(PG1)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, 출력기어(OG)를 통해 출력되는 회전동력은 공지의 차동장치를 통해 좌우 구동륜을 구동시키게 된다.

상기에서 차동장치는 공지의 것으로서, 본 발명의 요지에 해당되지 않는 바, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 입력경로(IP)로 입력되는 회전동력이 제1 중간 출력경로(MOP1)를 통해 감속 출력이 이루어질 수 있도록 구성된다.

이를 위하여 제1 유성기어셋트(PG1)는 1개의 피니언을 보유하는 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 제1 선기어(S1)로 이루어지는 제1 회전요소와, 제1 유성 캐리어(PC1)로 이루어지는 제2 회전요소와, 제1 링기어(R1)로 이루어지는 제3 회전요소를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 제1 회전요소인 제1 선기어(S1)가 항시 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징(H)과 고정적으로 연결되어 있으며, 제2 회전요소인 제1 유성 캐리어(PC1)가 출력요소로서 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하며, 제3 회전요소인 제1 링기어(R1)가 입력축(IS)과 직접적으로 연결되어 입력 경로(IP)를 형성하게 된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 항시 제3 회전요소인 제1 링기어(R1)를 통해 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 회전요소인 제1 선기어(S1)가 항상 고정요소로 작동하게 되는 바, 출력요소인 제1 유성 캐리어(PC1)를 통해 감속 출력이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 출력경로(MOP1)와 가변적으로 연결되는 제1 중간 입력경로(MIP1)와, 상기 입력축(IS)과 가변적으로 연결되는 제2 중간 입력경로(MIP2)와, 상기 제1 유성기어셋트의 제1 출력경로(MOP1)와 가변적으로 연결되는 제3 중간 입력경로(MIP3)를 통해 입력되는 회전동력을 전진 7속과 후진 2속으로 변속하여 최종 출력경로(OP)를 통해 출력하게 된다.

이를 위하여 제2 유성기어셋트(PG2)는 2개의 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 유성 캐리어를 공유함으로써, 5개의 회전요소를 구비하게 된다.

이에 따라 상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 공유 피니언(P1)에 치합되는 제2 선기어(S2)로 이루어지는 제4 회전요소와, 상기 공유 피니언(P1)의 외측에서 치합되는 제1 숏 피니언(P2)과 치합되는 제2 링기어(R2)로 이루어지는 제5 회전요소와, 상기 공유 피니언(P1) 및 제1,2 숏 피니언(P2)(P3)를 지지하는 제2 유성 캐리어(PC2)로 이루어지는 제6 회전요소와, 상기 공유 피니언(P1)과 치합되는 제3 링기어(R3)로 이루어지는 제7 회전요소와, 상기 공유 피니언(P1)의 내측에서 치합되는 제2 숏 피니언(P3)과 치합되는 제3 선기어(S3)로 이루어지는 제8 회전요소를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 제8 회전요소인 제3 선기어(S3)가 제1 클러치(C1)를 개재시켜 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)와 연결되면서 제1 중간 입력경로(MIP1)를 형성하며, 상기 제6 회전요소인 제2 유성 캐리어(PC2)가 제2 클러치(C2)를 개재시켜 상기 입력축(IS)과 연결되면서 제2 중간 입력경로(MIP2)를 형성하고, 제4 회전요소인 제2 선기어(S2)가 제3 클러치(C3)를 개재시켜 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)와 연결되면서 제3 중간 입력경로(MIP3)를 형성하면서 3개의 중간 입력경로를 통해 입력이 이루어지게 된다.

또한, 상기 제6 회전요소인 제2 유성 캐리어(PC2)가 병열로 배치되는 제1 클레이크(B1)와 원웨이 클러치(F)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되 고, 제4 회전요소인 제2 선기어(S2)가 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되며, 제5 작동요소인 상기 제2 링기어(R2)가 제3 브레이크(B3)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하게 된다.

그리고 상기 제7 작동요소인 제3 링기어(R3)가 출력기어(OG)와 연결되어 최종 출력경로(OP)를 형성하면서 항상 출력요소로 작동하게 된다.

상기와 같은 조합 구성을 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 유성기어셋트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어셋트로서 제1 선기어(S1), 제1 유성 캐리어(PC1), 제1 링기어(R3)로 이루어지는 제1,2,3 회전요소를 구비한다.

제2 유성기어셋트(PG2)는 2개의 더블 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 유성 캐리어를 공유토록 하여 제2 선기어(S2), 제2 링기어(R2), 제2 유성 캐리어(PC2), 제3 링기어(R3), 제3 선기어(S3)로 이루어지는 제4,5,6,7,8 회전요소를 구비하게 된다.

이러한 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)를 조합하되, 제1 링기어(제3 회전요소; R1)를 입력축(IS)과 직접 연결하고, 제1 선기어(제1 회전요소; S1)를 변속기 하우징(H)와 직접 연결하며, 제2 링기어(제2 회전요소; R2)를 출력기어(OG)와 연결하였다.

그리고 제1 클러치(C1)가 제1 유성 캐리어(PC1)과 제2 선기어(S2) 사이에 배치되고,

제2 클러치(C2)가 입력축(IS)과 제2 유성 캐리어(PC2) 사이에 배치되며,

제3 클러치(C3)가 제1 유성 캐리어(PC1)와 제2 선기어(S2) 사이에 배치되고,

제1 브레이크(B1)가 제2 유성 캐리어(PC2)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되며,

제2 브레이크(B2)가 제2 선기어(S2)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되고,

제3 브레이크(B3)가 제2 링기어(R2)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되는 구성을 갖는 것이다.

상기에서와 같이 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)를 조합하는데 적용되는 마찰부재 즉, 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)와 제1,2,3 브레이크(B1)(B2)(B3)는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압 마찰 결합 유닛으로 이루어지는 것이 통상적이다.

그리고 상기에서 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)는 제1 유성기어셋트(PG1)의 외주측에서 2중으로 중첩 배치되고, 제2 클러치(C2)는 제2 유성기어셋트(PG2)의 후방측에 배치된다.

또한, 상기 브레이크 수단은 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)의 사이에 배치하되, 제1 유성기어셋트(PG1)측으로부터 제2 브레이크(B2), 제1 브레이크(B1), 제3 브레이크(B3)순으로 배치하였다.

이에 따라 상기 클러치와 브레이크들이 분산 배치됨으로써, 각 클러치와 브레이크에 작동압을 공급하는 유로의 용이하게 형성할 수 있게 된다.

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

즉, 전진 1속에서는 제1 클러치(C1)와 원웨이 브레이크(F)가 작동되고, 전진 2속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며, 전진 3속에서는 제1, 3 클러치(C1)(C3)가 작동되고, 전진 4속에서는 제1,2 클러치(C1)(C2)가 작동되며, 전진 5속에서는 제2, 3 클러치(C2)(C3)가 작동되고, 전진 6속에서는 제2 클러치(C2)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며, 전진 7속에서는 제2 클러치(C2)와 제3 브레이크(B3)가 작동되면서 전진 변속이 이루어지게 된다.

그리고 후진 1속에서는 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고, 후진 2속에서는 제3 클러치(C3)와 제3 브레이크(B3)가 작동되면서 후진 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 레버상에서는 3개의 작동노드(N1)(N2)(N3)가 설정되는데, 제1 작동노드(N1)는 제1 선기어(S1), 제2 작동노드(N2)는 제2 유성 캐리어(PC2), 제3 작동노드(N3)는 제1 링기어(R3)로 설정된다.

상기에서 작동노드간의 간격은 제1 유성기어셋트(PG1)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)의 레버상에서는 5개의 작동노드(N4)(N5)(N6)(N7)(N8)가 설정되는데, 제4 작동노드(N4)는 제2 선기어(S2), 제5 작동노드(N5)는 제2 링기어(R2), 제6 작동노드(N6)는 제2 유성 캐리어(PC2), 제7 작동노드(N7)는 제3 링기어(R3), 제8 작동노드(N8)는 제3 선기어(S3)로 설정된다.

상기에서 작동노드간의 간격은 제2, 3 유성기어셋트(PG2, 3)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정되며, 상기와 같은 노드 설정은 자동 변속기의 기어 트레인 당업자라면 기본적으로 알고 있는 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

[전진 1속]

전진 1속에서는 도 2에서와 같이 도시하지 않은 트랜스밋션 제어유닛에서는 제1 클러치(C1)를 작동 제어한다.

그러면 도 3에서와 같이 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 제3 작동노드(N3)인 제1 링기어(R1)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 작동노드(N1)인 제1 선기어(S1)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 출력요소인 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC1)를 통해 감속 출력이 이루어지게 된다.

상기와 같이 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC2)로 감속 출력이 이루어지면, 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 상기의 감속 출력이 제8 작동노드(N8)인 제3 선기어(S3)를 통해 입력이 이루어지게 되고, 이에 따라 제6 작동노드(N6)인 제2 유성 캐리어(PC2)가 역회전을 하면 원웨이 클러치(F)의 자동적으로 작동하면서 제2 유성 캐리어(PC2)의 역회전을 억제함으로써, 제6 작동노드(N6)인 제2 유성 캐리어(PC2)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라 상기 제8 작동노드(N8)와 제6 작동노드(N6)를 연결하는 제1 변속선(SP1)을 형성하면서 출력요소인 제7 작동노드(N7)를 통해 D1 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 중간 출력경로(MOP1)를 통해 감속 출력되는 회전동력을 제2 유성기어셋트(PG2)의 제1 중간 입력경로(MIP1)를 통해 전달받아 다시 감속시켜 최종 출력경로(OP)로 출력함으로써, 전진 1속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 2속]

상기와 같은 전진 1속의 상태에서 차속이 증가하면 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 전진 1속의 제어 상태에서 제2 브레이크(B2)를 작동 제어한다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 전진 1속과 마찬가지로 출력요소인 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC1)를 통해 감속 출력이 이루어지게 된다.

상기와 같이 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC2)로 감속 출력이 이루어지면, 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 상기의 감속 출력이 제8 작동노드(N8)인 제3 선기어(S3)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제4 작동노드(N4)인 제2 선기어(S2)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라 상기 제8 작동노드(N8)와 제4 작동노드(N4)를 연결하는 제2 변속선(SP2)을 형성하면서 출력요소인 제7 작동노드(N7)를 통해 D2 만큼의 출력이 이루 어지면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 전진 2속에서는 상기 전진 1속과 마찬가지로 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 중간 출력경로(MOP1)를 통해 감속 출력되는 회전동력을 제2 유성기어셋트(PG2)의 제1 중간 입력경로(MIP1)를 통해 전달받아 다시 감속시켜 최종 출력경로(OP)로 출력하되, 고정요소를 바꾸어 줌으로써, 전진 1속보다는 감속비를 작게 하여 출력함으로써, 전진 2속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 3속]

상기와 같은 전진 2속의 상태에서 차속이 증가하면 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 전진 2속의 제어 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동을 해제하고, 제3 클러치(C3)를 작동 제어한다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 전진 1, 2속과 마찬가지로 출력요소인 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC1)를 통해 감속 출력이 이루어지게 된다.

상기와 같이 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC2)로 감속 출력이 이루어지면, 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 제8 작동노드(N8)인 제3 선기어(S3)와, 제4 작동노드(N4)인 제2 선기어(S2)로 동시에 입력이 이루어짐으로써, 직결의 상태가 되면서 제3 변속선(SP3)을 형성하면서 출력요소인 제7 작동노드(N7)를 통해 D3 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 전진 3속에서는 상기 전진 1,2속과 마찬가지로 상기 제1 유성기어셋 트(PG1)의 제1 중간 출력경로(MOP1)를 통해 감속 출력되는 회전동력이 제1,3 중간 입력경로(MIP1)(MIP3)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 입력되면서 제2 유성기어셋트(PG2)가 직결의 상태가 되면서 입력 그대로 출력함으로써, 전진 3속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 4속]

상기와 같은 전진 3속의 상태에서 차속이 증가하면 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 전진 3속의 제어 상태에서 제3 클러치(C3)의 작동을 해제하고, 제2 클러치(C2)를 작동 제어한다.

상기와 같이 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC2)로 감속 출력이 이루어지면, 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제8 작동노드(N8)인 제3 선기어(S3)를 통해 입력이 이루어짐과 동시에 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제6 작동노드(N6)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력된다.

이에 따라 상기 제8 작동노드(N8)와 제6 작동노드(N6)를 연결하는 제4 변속선(SP4)을 형성하면서 출력요소인 제7 작동노드(N7)를 통해 D4 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 전진 4속에서는 제2 유성기어셋트(PG2)에서 제1, 2 중간 입력경 로(MIP1)(MIP2)를 통한 2개의 경로로 동력을 전달받아 상호 보완작동으로 전진 4속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 5속]

상기와 같은 전진 4속의 상태에서 차속이 증가하면 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 전진 4속의 제어 상태에서 제1 클러치(C1)의 작동을 해제하고, 제2 클러치(C2)를 작동 제어한다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 전진 1, 2, 3, 4속과 마찬가지로 출력요소인 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC1)를 통해 감속 출력이 이루어지게 된다.

상기와 같이 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC2)로 감속 출력이 이루어지면, 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 제4 작동노드(N4)인 제2 선기어(S2)를 통해 입력이 이루어짐과 동시에 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제6 작동노드(N6)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력된다.

이에 따라 상기 제4 작동노드(N4)와 제6 작동노드(N6)를 연결하는 제5 변속선(SP5)을 형성하면서 출력요소인 제7 작동노드(N7)를 통해 D5 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 5속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 전진 4속에서는 제2 유성기어셋트(PG2)에서 제2,3 중간 입력경로(MIP2)(MIP3)를 통한 2개의 경로로 동력을 전달받아 상호 보완작동으로 전진 5속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 6속]

상기와 같은 전진 5속의 상태에서 차속이 증가하면 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 전진 5속의 제어 상태에서 제3 클러치(C3)의 작동을 해제하고 제2 브레이크(B2)를 작동 제어한다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 전진 5속과 마찬가지로 출력요소인 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC1)를 통해 감속 출력이 이루어지게 되는데, 제2 유성기어셋트(PG2)와 연결하여 주는 제1, 3 클러치(C1)(C3)가 작동을 하지 않는 바, 제1 유성기어셋트(PG1)는 변속에 아무런 역할을 하지 않게 된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제2 클러치(C2)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 제6 작동노드(N6)인 제2 유성 캐리어(PC2)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제4 작동노드(N4)인 제2 선기어(S2)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라 상기 제6 작동노드(N6)와 제4 작동노드(N4)를 연결하는 제6 변속선(SP6)을 형성하면서 출력요소인 제7 작동노드(N7)를 통해 D6 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 6속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 전진 6속에서는 입력축(IS)의 회전동력이 제2 중간 입력경로(MIP2)를 통해 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제4 작동노드(N4)인 제2 선기어(S2)가 고정요소로 작동하면서 전진 6속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 7속]

상기와 같은 전진 6속의 상태에서 차속이 증가하면 트랜스밋션 제어유닛에서 는 상기 전진 6속의 제어 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동을 해제하고 제3 브레이크(B3)를 작동 제어한다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 전진 6속과 마찬가지로 출력요소인 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC1)를 통해 감속 출력이 이루어지게 되는데, 제2 유성기어셋트(PG2)와 연결하여 주는 제1, 3 클러치(C1)(C3)가 작동을 하지 않는 바, 제1 유성기어셋트(PG1)는 변속에 아무런 역할을 하지 않게 된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제2 클러치(C2)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 제6 작동노드(N6)인 제2 유성 캐리어(PC2)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제3 브레이크(B3)의 작동으로 제5 작동노드(N5)인 제2 링기어(R2)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라 상기 제6 작동노드(N6)와 제5 작동노드(N5)를 연결하는 제7 변속선(SP7)을 형성하면서 출력요소인 제7 작동노드(N7)를 통해 D7 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 7속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 전진 7속에서는 입력축(IS)의 회전동력이 제2 중간 입력경로(MIP2)를 통해 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제5 작동노드(N5)인 제2 링기어((R2)가 고정요소로 작동하면서 전진 7속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[후진 1속]

후진 1속에서는 도 2에서와 같이 상기 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)를 작동 제어한다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 출력요소인 제2 작동노드(N2)인 제1 유 성 캐리어(PC1)를 통해 감속 출력이 이루어지게 된다.

상기와 같이 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC2)로 감속 출력이 이루어지면, 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 상기의 감속 출력이 제4 작동노드(N4)인 제2 선기어(S2)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동으로 제6 작동노드(N6)인 제2 유성 캐리어(PC2)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라 상기 제4 작동노드(N4)와 제6 작동노드(N6)를 연결하는 후진 1속 변속선(SR1)을 형성하면서 출력요소인 제7 작동노드(N7)를 통해 RS1 만큼의 역회전 출력이 이루어지면서 후진 1속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 후진 1속에서는 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 중간 출력경로(MOP1)를 통해 감속 출력되는 회전동력을 제2 유성기어셋트(PG2)의 제3 중간 입력경로(MIP3)를 통해 제4 작동노드(N4)로 전달받고, 이의 회전동력을 제6 작동노드(N6)가 고정요소로 작동하면서 역회전시켜 최종 출력 경로(OP)를 통해 출력함으로써, 후진 1속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[후진 2속]

후진 2속에서는 도 2에서와 같이 상기 후진 1속의 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동을 해제하고, 제3 브레이크(B3)를 작동 제어한다.

그러면 상기 후진 1속에서와 같이 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 작동노드(N2)인 제1 유성 캐리어(PC2)로 감속 출력이 이루어지면, 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 상기의 감속 출력이 제4 작동노드(N4)인 제2 선기어(S2)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제3 브레이크(B3)의 작동으로 제5 작동노드(N5)인 제2 링기어(R2)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라 상기 제4 작동노드(N4)와 제5 작동노드(N5)를 연결하는 후진 2속 변속선(SR2)을 형성하면서 출력요소인 제7 작동노드(N7)를 통해 RS2 만큼의 역회전 출력이 이루어지면서 후진 2속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 후진 1속에서는 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 중간 출력경로(MOP1)를 통해 감속 출력되는 회전동력을 제2 유성기어셋트(PG2)의 제3 중간 입력경로(MIP3)를 통해 제4 작동노드(N4)로 전달받고, 이의 회전동력을 제5 작동노드(N5)가 고정요소로 작동하면서 역회전시켜 최종 출력 경로(OP)를 통해 출력함으로써, 후진 2속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기에서 본 발명의 기어 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 트레인 구성도.

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

도 3은 본 발명에 의한 기어 트레인의 변속선도.

도 4는 종래 기어 트레인의 일 실시예도.

도 5는 도 4에 의한 기어 트레인에 적용되는 마찰부재의 작동표이다.

Claims

3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 항시 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 직접적으로 연결되는 제1 회전요소와, 항시 감속 출력이 이루어지는 제1 중간 출력경로를 형성하는 제2 회전요소와, 항시 입력요소로 작동할 수 있도록 입력축과 직접적으로 연결되어 입력 경로를 형성하는 제3 회전요소를 포함하는 제1 유성기어셋트와;

5개의 회전요소를 구비하는 복합 유성기어셋트로서, 상기 제1 중간 출력경로와 가변적으로 연결되어 제3 중간 입력경로를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제4 회전요소와, 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제5 회전요소와, 입력축과 가변적으로 연결되어 제2 중간 입력경로를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제6 회전요소와, 출력기어와 연결되어 최종 출력경로를 형성하는 제7 회전요소와, 상기 제1 중간 출력경로와 가변적으로 연결되어 제1 중간 입력경로를 형성하는 제8 회전요소를 포함하는 제2 유성기어셋트의 조합으로 이루어지며,

상기 제1,2 유성기어셋트는 3개의 클러치와 3개의 브레이크로 조합하되,

제1 회전요소를 변속기 하우징에 직적 연결하고, 제3 회전요소를 입력축과 직접 연결하며, 제7 회전요소를 출력기어와 연결한 상태에서,

제2 회전요소가 제1 클러치에 개재시켜 제8 회전요소와 가변 연결되고, 제6 회전요소가 제2 클러치를 개재시켜 입력축과 가변적 연결됨과 동시에 병열 배치되는 제1 브레이크와 원웨이 클러치를 개재시켜 변속기 하우징에 가변 연결되며, 제4 회전요소가 제3 클러치를 개재시켜 제2 회전요소와 가변 연결됨과 동시에 제2 브레이크를 개재시켜 변속기 하우징에 가변 연결되고, 제5 회전요소가 제3 브레이크를 개재시켜 변속기 하우징에 가변 연결됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인
제1항에 있어서, 제1 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 제1 회전요소는 제1 선기어, 제2 회전요소는 제1 유성 캐리어, 제3 회전요소는 제1 링기 어로 이루어지고,

제2 유성기어셋트는 2개의 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 유성 캐리어를 공유하는 복합유성기어셋트로서, 제4 회전요소는 공유 피니언에 치합되는 제2 선기어, 제5 회전요소는 상기 공유 피니언의 외측에서 치합되는 제1 숏 피니언과 치합되는 제2 링기어, 제6 회전요소는 상기 공유 피니언 및 제1,2 숏 피니언을 지지하는 제2 유성 캐리어, 제7 회전요소는 상기 공유 피니언과 치합되는 제3 링기어, 제8 회전요소는 상기 공유 피니언의 내측에서 치합되는 제2 숏 피니언과 치합되는 제3 선기어로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
삭제
제1항에 있어서, 전진 1속에서는 제1 클러치와 원웨이 클러치가 작동되고,

전진 2속에서는 제1 클러치와 제2 브레이크가 작동되며,

전진 3속에서는 제1 클러치와 제3 클러치가 작동되고,

전진 4속에서는 제1 클러치와 제2 클러치가 작동되며,

전진 5속에서는 제2 클러치와 제3 클러치가 작동되고,

전진 6속에서는 제2 클러치와 제2 브레이크가 작동되며,

전진 7속에서는 제2 클러치와 제3 브레이크가 작동되고,

후진 1속에서는 제3 클러치와 제1 브레이크가 작동되며,

후진 2속에서는 제3 클러치와 제3 브레이크가 작동되면서 변속이 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 1속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로를 통해 감속 출력되는 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1 중간 입력경로를 통해 입력되는 상태에서 제6 회전요소가 고정요소로 작동되면서 변속이 이루어져 최종 출력경로를 통해 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 2속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로를 통해 감속 출력되는 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1 중간 입력경로를 통해 입력되는 상태에서 제4 회전요소가 고정요소로 작동되면서 변속이 이루어져 최종 출력경로를 통해 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 3속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로를 통해 감속 출력되는 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1,3 중간 입력경로를 통해 입력되면서 제2 유성기어셋트가 직결의 상태가 되어 제1 중간 출력 경로를 통해 입력되는 회전동력이 입력 그대로 최종 출력경로를 통해 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 4속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로를 통해 감속 출력되는 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1 중간 입력경로를 통해 입력되는 상태에서 제2 중간 입력 경로를 통해 입력축의 회전동력이 입력되면서 변속이 이루어져 최종 출력경로를 통해 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1 항에 있어서, 전진 5속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로를 통해 감속 출력되는 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제3 중간 입력경로를 통해 입력되는 상태에서 제2 중간 입력 경로를 통해 입력축의 회전동력이 입력되면서 변속이 이루어져 최종 출력경로를 통해 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 6속은 제2 중간 입력 경로를 통해 입력축의 회전동력이 제2 유성기어셋트로 입력되고 있는 상태에서 제4 회전요소가 고정요소로 작동되면서 변속이 이루어져 최종 출력경로를 통해 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 7속은 제2 중간 입력 경로를 통해 입력축의 회전동력이 제2 유성기어셋트로 입력되고 있는 상태에서 제5 회전요소가 고정요소로 작동되면서 변속이 이루어져 최종 출력경로를 통해 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 후진 1속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로를 통해 감속 출력되는 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제3 중간 입력경로를 통해 입력되는 상태에서 제6 회전요소가 고정요소로 작동되면서 변속이 이루어져 최종 출력경로를 통해 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 후진 2속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간 출력경로를 통해 감속 출력되는 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제3 중간 입력경로를 통해 입력되는 상태에서 제5 회전요소가 고정요소로 작동되면서 변속이 이루어져 최종 출력경로를 통해 출력됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.