KR100931048B1 - 차량용 자동 변속기의 기어 트레인 - Google Patents

Abstract

3개의 단순 유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치로 조합하여 전진 6속과 후진 1속을 구현할 수 있도록 함으로써, 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킬 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공할 목적으로;

입력축으로부터 1개의 입력경로를 통해 입력되는 회전동력을 2개의경로를 통해 감속과 동속의 출력이 이루어지도록 한 제1 유성기어셋트와;

상기 제1 유성기어셋트로부터 전달되는 감속의 회전동력을 역회전 및 동속으로 출력하고, 상기 제1 유성기어셋트로부터 감속과 동속이 동시에 입력될 때는 증속 출력이 이루어지도록 한 제2 유성기어셋트와;

상기 제2 유성기어셋트와 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 상호 보완 작동으로 전진 6속 및 후진 1속의 변속을 행하여 출력하는 제3 유성기어셋트를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인를 제공한다.

유성기어셋트, 선기어, 유성 캐리어, 링기어, 클러치, 브레이크

Description

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

본 발명은 3개의 유성기어셋트를 4개의 클러치와, 2개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치로 조합하여 전진 6속의 변속단을 구현할 수 있도록 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 자동 변속기가 요구되고 있다.

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

특히, 변속단이 많을수록 운전자가 변속을 자주 해주어야 하는 불편이 발생하는 수동 변속기와는 달리 자동 변속기는 운전 상태에 따라 트랜스밋션 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 실용화되어 차량에 적용되고 있다.

이에 따라 본 발명자는 상기와 같은 자동 변속기의 개발에 부응하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 본 발명의 목적은 3개의 단순 유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치로 조합하여 전진 6속과 후진 1속을 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, 3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 항시 고정요소로 작동하는 제1 회전요소(N1)와, 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전동력이 감속되어 출력이 이루어지는 제2 회전요소(N2)와, 입력축(IS)과 직접적으로 연결됨과 동시에 입력 그대로의 동속 출력이 이루어지는 제2 중간 출력경로(MOP2)를 형성하는 제3 회전요소(N3)를 포함하는 제1 유성기어셋트(PG1)와;

3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 상기 제2 회전요소(N2)와 항상 연결되는 제4 회전요소(N4)와, 상기 제3 회전요소(N3)와 가변 연결됨과 동시에 선택적으로 고정요소로 작동하는 제5 회전요소(N5)와, 출력요소로 작동하는 제6 회전요소(N6)를 포함하는 제2 유성기어셋트(PG2)와;

3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 상기 제6 회전요소(N6)와 항상 연결되는 제7 회전요소(N7)와, 최종 출력요소로 작동하는 제8 회전요소(N8)와, 상기 입력축(IS)과 가변적으로 연결되는 제9 작동요소(N9)를 포함하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 조합으로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

상기에서 제1 유성기어셋트(PG1)는 더블 피니언 유성기어셋트로서, 제1 회전요소(N1)는 제1 선기어(S1), 제2 회전요소(N2)는 제1 링기어(R1), 제3 회전요소(N3)는 제1 유성 캐리어(PC1)로 이루어지고,

제2 유성기어셋트(PG2)는 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 제4 회전요소(N4)는 제2 선기어(S2), 제5 회전요소(N5)는 제2 유성 캐리어(PC2), 제6 회전요소(N6)는 제2 링기어(R3)로 이루어지며,

제3 유성기어셋트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 제7 회전요소(N7)는 제3 링기어(R3), 제8 회전요소(N8)는 제3 유성 캐리어(PC3), 제9 회전요소(N9)는 제3 선기어(S3)로 이루어짐을 특징으로 한다.

보다 구체적으로는 상기 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)는 4개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와 2개의 브레이크(B1)(B2) 및 1개의 원웨이 클러치(F)로 조합하되,

제1 회전요소(N1)가 변속기 하우징(H)에 직접적으로 연결되고, 제3 회전요소(N3)가 입력축(IS)과 직접적으로 연결되며, 제2 회전요소(N2)와 제4 회전요소(N4)가 직접적으로 연결되고, 제6 회전요소(N6)와 제7 회전요소(N7)가 직접 연결되며, 제8 회전요소(N8)가 출력축(OS)과 직접적으로 연결된 상태에서,

입력축(IS)와 제9 회전요소(N9)는 제1 클러치(C1)를 개재시켜 연결되고, 제5 회전요소(N5)와 제6 회전요소(N6)는 제2 클러치(C2)를 개재시켜 연결되며, 제7 회전요소(N7)와 제9 회전요소(N9)는 제3 클러치(C3)를 개재시켜 연결되고, 제3 회전요소(N3)와 제5 회전요소(N5)는 제4 클러치(C4)를 개재시켜 연결되며, 제5 회전요소(N5)가 병렬 배치되는 제1 브레이크(B1)와 원웨이 클러치(F)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 연결되고, 제6 회전요소(N6)가 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(H)와 연결됨을 특징으로 한다.

상기에서 제1 클러치(C1)는 제2 유성기어셋트(PG2)의 후측에 배치되고,

제2, 3 클러치(C2)(C3)는 제2,3 유성기어셋트(PG2)(PG3) 사이에 배치되며,

제4 클러치(C4)는 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2) 사이에 배치되고,

원웨이 클러치(F)를 포함하는 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)는 제2 유성기어셋트(PG2)의 외주측에 배치됨을 특징으로 한다.

그리고 전진 1속에서 제1 클러치(C1)와 원웨이 클러치(F)가 작동되고,

전진 2속에서 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며,

전진 3속에서 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)가 작동되고,

전진 4속에서 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)가 작동되며,

전진 5속에서 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)가 작동되고,

전진 6속에서 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)가 작동되며,

후진 1속에서 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되면서 변속이 이루어지는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공함에 그 특징이 있다.

상기와 같이 3개의 단순 유성기어셋트를 마찰요소인 4개의 클러치와 2개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치로 조합하여 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하여 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

그리고 상기 다수의 마찰요소를 분산 배치함으로써, 유로의 구성이 용이하게 할 수 있다.

또한, 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 파워 트레인의 일 실시예를 도시한 것으로서, 본 발명의 기어 트레인은 동일축선상에 배치되는 제1, 2, 3 유성기어세 트(PG1)(PG2)(PG3)와, 4개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)로 이루어지는 클러치 수단과, 그리고 2개의 브레이크(B1)(B2)로 이루어지는 브레이크 수단, 그리고 1개의 원웨이 클러치(F)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 출력되는데, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)가 엔진측으로 배치되고, 후측으로 제2, 3 유성기어셋트(PG2)(PG3)가 순차적으로 배치된다.

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

상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 제1 선기어(S1)로 이루어지는 제1 회전요소(N1)와, 제1 링기어(R1)로 이루어지는 제2 회전요소(N2)와, 제1 유성 캐리어(PC1)로 이루어지는 제3 회전요소(N3)를 보유하는 더블 피니언 유성기어셋트로 형성하였다.

그리고 상기 제1 회전요소{N1, 제1 선기어(S1)}는 변속기 하우징(H)과 직접적으로 연결되어 항시 고정요소로 작동하게 되며, 상기 제2 회전요소{N2, 제1 링기어(R1)}는 감속 출력이 이루어지는 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하며, 상기 제3 회전요소{N3, 제1 유성 캐리어(PC1)}는 직접적으로 입력축(IS)과 연결되어 입력경로(IP)를 형성함과 동시에 입력 그대로의 동속 출력이 이루어지는 제2 중간 출력경 로(MOP2)를 형성하게 된다.

이에 따라 입력축(IS)으로부터 1개의 입력경로(IP)를 통해 입력되는 회전동력을 제1 중간 출력경로(MOP1)를 통해 감속 출력하고, 제2 중간 출력경로(MOP2)를 통해 동속 출력이 이루어지게 된다.

상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 제2 선기어(S2)로 이루어지는 제4 회전요소(N4)와, 제2 유성 캐리어(PC2)로 이루어지는 제5 회전요소(N5)와, 제2 링기어(R2)로 이루어지는 제6 회전요소(N6)를 보유하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 형성하였다.

상기에서 제4 회전요소{N4, 제2 선기어(S2)}는 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)와 직접적으로 연결되는 제1 중간 입력경로(MIP1)를 형성하고, 상기 제5 회전요소{N5, 제2 유성 캐리어(PC2)}는 상기 제2 중간 출력경로(MOP2)와 가변적으로 연결되어 제2 중간 입력경로(MIP2)를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징(H)에 가변적으로 연결하며, 상기 제6 회전요소{N6, 제2 링기어(R2)}는 상기 제1,2 중간 입력경로(MIP1)(MIP2)를 통해 입력되는 회전 동력을 선택적으로 역회전과 동속 및 증속 출력하는 제3 중간 출력경로(MOP3)를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징(H)에 가변적으로 연결하게 된다.

그리고 상기 제2 유성기어셋트(PG2)의 선택적인 직결 상태를 위하여 제5 회전요소{N5, 제2 유성 캐리어(PC2)}와 제6 회전요소{N6, 제2 링기어(R2)}는 가변적으로 연결된다.

이에 따라 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)의 회전동력을 제1 중간 입력경로(MIP1)를 통해 전달받아 제3 중간 출력경로(MOP3)를 통해 역회전 및 동속 출력하고, 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)의 회전동력과 상기 제2 중간 출력경로(MOP2)의 회전동력을 제1 중간 입력경로(MIP1)와 제2 중간 입력경로(MIP2)를 통해 동시에 전달받아 제3 중간 출력경로(MOP3)를 통해 증속 출력이 이루어지게 된다.

상기 제3 유성기어셋트(PG3)는 제3 링기어(R3)로 이루어지는 제7 회전요소(N7)와, 제3 유성 캐리어(PC3)로 이루어지는 제8 회전요소(N8)와, 제3 선기어(S3)로 이루어지는 제9 회전요소(N9)를 보유하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 형성하였다.

상기에서 제7 회전요소{N7, 제3 링기어(R3)}는 상기 제3 중간 출력경로(MOP3)부터 동력을 전달받는 제3 중간 입력경로(MIP3)를 형성하고, 상기 제8 회전요소{N8, 제3 유성 캐리어(PC3)}는 항시 최종 출력요소로서 최종 출력경로(OP)를 형성하며, 상기 제9 회전요소{N9, 제3 선기어(S3)}는 상기 입력축(IS)과 가변적으로 연결되면서 가변 입력경로(AIP)를 형성하게 된다.

그리고 제3 유성기어셋트(PG3)의 선택적인 직결 상태를 위하여 제7 회전요소{N7, 제3 링기어(R3)}와 제9 회전요소{N9, 제3 선기어(S3)}는 가변적으로 연결된다.

이에 따라 상기 입력축(IS)과 가변적으로 연결되는 가변 입력경로(AIP)를 통해 입력되는 회전 동력과, 상기 제3 중간 입력경로(MIP3)를 통해 입력되는 회전동력을 전진 6속 및 후진 1속으로 변속하여 최종 출력경로(OP)를 통해 출력이 이루어 지게 된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 기어 트레인에 구성을 보다 구체적으로 살펴보면, 제1,2,3 회전요소(N1)(N2)(N3)를 보유하는 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제1 유성기어셋트(PG1)와, 제4,5,6 회전요소(N4)(N5)(N6)를 보유하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제2 유성기어셋트(PG2)와, 제7,8,9 회전요소(N7)(N8)(N9)를 보유하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제3 유성기어셋트(PG3)를 조합하되,

상기 제1 회전요소(N1)를 변속기 하우징(H)에 직접적으로 연결하고, 상기 제3 회전요소(N3)를 입력축(IS)과 직접적으로 연결하며, 상기 제2 회전요소(N2)와 상기 제4 회전요소(N4)를 직접적으로 연결하고, 상기 제6 회전요소(N6)와 상기 제7 회전요소(N7)를 직접 연결하며, 제8 회전요소(N8)를 출력축(OS)과 직접적으로 연결하였다.

그리고 상기 입력축(IS)과 상기 제9 회전요소(N9)는 제1 클러치(C1)를 개재시켜 연결하고, 상기 제5 회전요소(N5)와 상기 제6 회전요소(N6)는 제2 클러치(C2)를 개재시켜 연결하며, 상기 제7 회전요소(N7)와 상기 제9 회전요소(N9)는 제3 클러치(C3)를 개재시켜 연결하고, 상기 제3 회전요소(N3)와 상기 제5 회전요소(N5)는 제4 클러치(C4)를 개재시켜 연결하며, 상기 제5 회전요소(N5)는 상호 병렬 배치되는 제1 브레이크(B1)와 원웨이 클러치(F)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 연결하고, 상기 제6 회전요소(N6)는 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 연결하여 구성하였다.

상기에서 제1,2,3,4 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압 마찰 결합 유닛으로 이루어지는 것이 통상적이다.

그리고 상기에서 제1 클러치(C1)는 제3 유성기어셋트(PG3)의 후측에 배치되고, 제2, 3 클러치(C2)(C3)는 제2,3 유성기어셋트(PG2)(PG3) 사이에 배치되는데, 상기 제2 클러치(C2)는 제2 유성기어셋트(PG2)측에 그리고 제3 클러치(C3)는 제3 유성기어셋트(PG3)측에 배치되며, 상기 제4 클러치(C4)는 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2) 사이에 배치된다.

또한, 제1, 2 브레이크(B1)(B2)는 제2 유성기어셋트(PG2)의 외주측에 배치되고, 이들 사이에 상기 제1 브레이크(B1)와 병렬 연결되는 원웨이 클러치(F)가 배치된다.

상기와 같이 마찰부재를 분산 배치한 것은 이들 마찰요소에 작동압을 공급하기 위한 유로의 구성을 용이하게 할 수 있도록 하기 위함이다.

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

즉, 전진 1속에서는 제1 클러치(C1)와 원웨이 클러치(F)가 작동되고, 전진 2속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며, 전진 3속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)가 작동되고, 전진 4속에서는 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)가 작동되며, 전진 5속에서는 제1 클러치(C10와 제4 클러치(C4)가 작동되 고, 전진 6속에서는 제3,4 클러치(C4)가 작동되면서 전진 변속이 이루어지고, 후진 변속단에서는 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)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.

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

제2 유성기어셋트(PG2)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제4 회전요소(N4)인 제2 선기어(S2), 제5 회전요소(N5)인 제2 유성캐리어(PC2), 제6 회전요소(N6)인 제2 링기어(R2)로 설정되며, 이들 간격은 제3 유성기어셋트(PG3)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

제3 유성기어셋트(PG3)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제7 회전요소(N7)인 제3 링기어(R3), 제8 회전요소(N8)인 제3 유성 캐리어(PC3), 제9 회전요소(N9)인 제3 선기어(S3)로 설정되며, 이들 간격은 제3 유성기어셋트(PG3)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정되고, 상기와 같은 변속선도에 각 회전요소의 위치 설정은 기어 트레인의 당업자라면 충분히 알 수 있는 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

[전진 1속]

전진 1속에서는 도 2에서와 같이 제1 브레이크(B1)와 원웨이 클러치(F)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 도 3에서와 같이 입력경로(IP)를 형성하는 제3 회전요소(N3)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 회전요소(N1)가 고정요소로 작동하게 되면서 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하는 제2 회전요소(N2)를 통해 감속 출력되는 회전동력은 제1 중간 입력경로(MIP1)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제4 회전요소(N4)로 입력된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제4 회전요소(N4)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 원웨이 클러치(F)의 작동에 의하여 제5 작동요소(N5)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 출력요소로서, 제3 중간 출력경로(MOP3)를 형성하는 제6 회전요소(N6)를 통해 역회전 출력이 이루어지며, 이의 역회전 출력은 제3 유성기어셋트(PG3)의 제3 중간 입력경로(MIP3)를 형성하는 제7 작동요소(N7)로 입력된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 가변 입력경로(AIP)를 형성하는 제9 회전요소(N9)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제4 회전요소(N7)를 통해 역회전 입력이 이루어지게 되는 바, 이들을 상호 연결하는 제1 변속선(SP1)을 형성하게 되며, 이의 제1 변속선(SP1)과 출력요소인 제8 회전요소(N8)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.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 제1속과 마찬가지로 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하는 제2 회전요소(N2)의 회전동력이 제1 중간 입력경로(MIP1)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제4 회전요소(N4)로 전달되는데, 상기 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제6 회전요소(N6)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라 상기 제6 회전요소(N6)와 직접적으로 연결되어 있는 제3 유성기어셋트(PG3)의 제7 회전요소(N7)가 고정요소로 작동하고, 제1 클러치(C1)의 작동으로 가변 입력경로(AIP)를 형성하는 제9 회전요소(N9)로 입력이 이루어지게 되는 바, 제7 회전요소(N7)와 제9 회전요소(N9)를 연결하는 제2 변속선(SP2)를 형성하게 되고, 이의 제2 변속선(SP2)과 출력요소인 제8 회전요소(N8)를 연결하는 D2 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)는 변속에 관여하지 않고, 제3 유성기어셋트의 제9 회전요소(N9)로 입력되는 회전 동력이 감속 변속되면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 3속]

전진 3속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 2속의 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동이 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

그러면 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하는 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 회전요소(N2)의 회전동력이 제1 중간 입력경로(MIP1)를 형성하는 제2 유성기어 셋트(PG2)의 제4 회전요소(N4)로 전달되는데, 이때 제2 클러치(C2)가 작동하게 되는 바, 제2 유성기어셋트(PG2)가 직결의 상태가 되면서 입력 그대로의 감속 회전동력을 제3 유성기어셋트(PG3)의 제7 회전요소(N7)로 전달하게 된다.

이에 따라 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 가변 입력경로(AIP)를 형성하는 제9 회전요소(N9)를 통해 입력축(IS)의 회전동력이 입력되고 있는 상태에서 상기 제7 회전요소(N7)로 감속 회전동력이 입력되는 바, 상호 보완작동으로 제3 변속선(SP3)을 형성하게 되며, 이의 제3 변속선(SP3)과 출력요소인 제8 회전요소(N8)를 연결하는 D3 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 4속]

전진 4속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 3속의 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동이 해제되고, 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면 제1 클러치(C1)의 작동으로 가변 입력경로(AIP)를 형성하는 제9 회전요소(N9)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 상기 제3 클러치(C3)의 작동으로 상기 제3 유성기어셋트(PG3)가 직결의 상태가 되면서 제4 변속선(SP4)을 형성하게 되며, 이의 제4 변속선(SP4)과 출력요소인 제8 회전요소(N8)를 연결하는 D4 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 상기 제3 유성기어셋트(PG3)만의 직결 작동으로 입력 그대로를 출력하면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 5속]

전진 5속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 4속의 상태에서 작동하던 제3 클 러치(C3)의 작동이 해제되고, 제4 클러치(C4)가 작동 제어된다.

그러면 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하는 제1 유성기어셋트(PG2)의 제2 회전요소(N2)를 통한 감속 출력이 제1 중간 입력경로(MIP1)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제4 회전요소(N4)로 전달됨과 동시에 제4 클러치(C4)의 작동으로 제2 중간 출력경로(MOP2)를 형성하는 제3 회전요소(N3)의 회전동력이 제2 중간 입력경로(MIP2)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제5 회전요소(N5)로 입력이 이루어지게 된다.

이에 따라 제2 유성기어셋트OPG2)에서는 제4 회전요소(N4)와 제5 회전요소(N5)로 각기 다른 회전수의 회전동력이 입력되는 바, 상호 보완작용으로 제3 중간 출력경로(MOP3)를 형성하는 제6 회전요소(N6)를 통해 증속되어 제3 중간 입력경로(MIP3)를 형성하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 제7 회전요소(N7)로 전달됨과 동시에 제1 클러치(C1)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 가변입력경로(AIP)를 형성하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 제9 회전요소(N9)로 입력되면서 상호 보완작용으로 제5 변속선(SP5)를 형성하게 되며, 이의 제5 변속선(SP5)과 출력요소인 제8 회전요소(N8)를 연결하는 D4 만큼의 출력이 이루어지면서 오버 드라이브 상태의 전진 5속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1,2 중간 출력경로(MOP1)(MOP2)를 통해 감속 및 동속 출력이 이루어지면서 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달되면, 이의 제2 유성기어셋트(PG2)에서 증속되어 제3 중간 출력경로(MOP3)를 통해 제3 유성기어셋트(PG3)로 전달되며, 제3 유성기어셋트(OG3)에서는 상호 보완 작동으로 오버 드라 이브 상태인 제5속의 변속비로 출력이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 6속]

전진 6속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 5속의 상태에서 작동하던 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면 제1 중간 출력경로(MIP1)를 형성하는 제1 유성기어셋트(PG2)의 제2 회전요소(N2)를 통한 감속 출력이 제1 중간 입력경로(MIP1)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제4 회전요소(N4)로 전달됨과 동시에 제4 클러치(C4)의 작동으로 제2 중간출력경로(MOP2)를 형성하는 제3 회전요소(N3)의 회전동력이 제2 중간 입력경로(MIP2)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제5 회전요소(N5)로 입력이 이루어지게 된다.

이에 따라 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제4 회전요소(N4)와 제5 회전요소(N5)로 각기 다른 회전수의 회전동력이 입력되는 바, 상호 보완작용으로 제3 중간 출력경로(MOP3)를 형성하는 제6 회전요소(N6)를 통해 증속되어 제3 중간 입력경로(MIP3)를 형성하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 제7 회전요소(N7)로 전달된다.

그리고 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제3 클러치(C3)의 작동으로 직결의 상태가 되면서 제6 변속선(SP6)를 형성함과 동시에 출력요소인 제8 회전요소(N8)를 통해 D6 만큼의 입력 그대로 출력이 이루어지면서 최고 변속단의 전진 6속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)로부터 2개의 회전동력이 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달되면 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 이를 증속시켜 제3 유성기어셋 트(PG3)로 전달하고, 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 직결의 상태에서 제2 유성기어셋트(PG2)로부터의 증속 입력을 그대로 출력하면서 전진 6속의 변속을 실시하게 되는 것이다.

[후진 1속]

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

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 도 3에서와 같이 입력경로(IP)를 통해 제3 회전요소(N3)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 회전요소(N1)가 고정요소로 작동하게 되면서 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하는 제2 회전요소(N2)를 통해 감속 출력되는 회전동력은 제1 중간 입력경로(MIP1)를 형성하는 제2 유성기어셋트(PG2)의 제4 회전요소(N4)로 입력된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제4 회전요소(N4)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 원웨이 클러치(F)의 작동에 의하여 제5 작동요소(N5)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 출력요소로서 제3 출력경로(MOP3)를 형성하는 제6 회전요소(N6)를 통해 역회전 출력이 이루어지면서 이의 역회전 출력은 제3 중간 입력경로(MIP3)를 형성하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 제7 작동요소(N7)로 입력된다.

또한, 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제3 클러치(C3)의 작동으로 직결의 상태가 되면서 후진 변속선(SR)를 형성함과 동시에 출력요소인 제8 회전요소(N8)를 통해 RS 만큼의 입력 그대로 출력이 이루어지면서 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 과정으로 변속이 이루어지는 본 발명에 의한 기어 트레인에 있어서, 제1 선기어(S1)의 잇수를 46, 제1 링기어(R1)의 잇수를 91, 제2 선기어(S2)의 잇수를 49, 제2 링기어(R2)의 잇수를 86, 제3 선기어(S3)의 잇수를 64, 제3 링기어(R3)의 잇수를 101로 하였을 때, 전진 1속에서는 4.642, 전진 2속에서는 2.578, 전진 3속에서는 1.448, 전진 4속에서는 1.000, 전진 5속에서는 0.850, 전진 7속에서는 0.776, 후진에서는 3.549의 변속비를 갖게 된다.

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 제1 실시예의 기어 트레인 구성도.

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

도 3은 본 발명에 의한 기어 트레인의 변속선도이다.

Claims (6)

1. 3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 항시 고정요소로 작동하는 제1 회전요소(N1)와, 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전동력이 감속되어 출력이 이루어지는 제2 회전요소(N2)와, 입력축(IS)과 직접적으로 연결됨과 동시에 입력 그대로의 동속 출력이 이루어지는 제2 중간 출력경로(MOP2)를 형성하는 제3 회전요소(N3)를 포함하는 제1 유성기어셋트(PG1)와;

   3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 상기 제2 회전요소(N2)와 항상 연결되는 제4 회전요소(N4)와, 상기 제3 회전요소(N3)와 가변 연결됨과 동시에 선택적으로 고정요소로 작동하는 제5 회전요소(N5)와, 출력요소로 작동하는 제6 회전요소(N6)를 포함하는 제2 유성기어셋트(PG2)와;

   3개의 회전요소를 구비하는 단순 유성기어셋트로서, 상기 제6 회전요소(N6)와 항상 연결되는 제7 회전요소(N7)와, 최종 출력요소로 작동하는 제8 회전요소(N8)와, 상기 입력축(IS)과 가변적으로 연결되는 제9 작동요소(N9)를 포함하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 조합으로 이루어지되,

   상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 더블 피니언 유성기어셋트로서, 제1 회전요소(N1)는 제1 선기어(S1), 제2 회전요소(N2)는 제1 링기어(R1), 제3 회전요소(N3)는 제1 유성 캐리어(PC1)로 이루어지고,

   제2 유성기어셋트(PG2)는 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 제4 회전요소(N4)는 제2 선기어(S2), 제5 회전요소(N5)는 제2 유성 캐리어(PC2), 제6 회전요소(N6)는 제2 링기어(R3)로 이루어지며,

   제3 유성기어셋트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 제7 회전요소(N7)는 제3 링기어(R3), 제8 회전요소(N8)는 제3 유성 캐리어(PC3), 제9 회전요소(N9)는 제3 선기어(S3)로 이루어짐을 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)는 4개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와 2개의 브레이크(B1)(B2) 및 1개의 원웨이 클러치(F)로 조합하되,

   제1 회전요소(N1)가 변속기 하우징(H)에 직접적으로 연결되고, 제3 회전요소(N3)가 입력축(IS)과 직접적으로 연결되며, 제2 회전요소(N2)와 제4 회전요소(N4)가 직접적으로 연결되고, 제6 회전요소(N6)와 제7 회전요소(N7)가 직접 연결되며, 제8 회전요소(N8)가 출력축(OS)과 직접적으로 연결된 상태에서,

   입력축(IS)와 제9 회전요소(N9)는 제1 클러치(C1)를 개재시켜 연결되고, 제5 회전요소(N5)와 제6 회전요소(N6)는 제2 클러치(C2)를 개재시켜 연결되며, 제7 회전요소(N7)와 제9 회전요소(N9)는 제3 클러치(C3)를 개재시켜 연결되고, 제3 회전요소(N3)와 제5 회전요소(N5)는 제4 클러치(C4)를 개재시켜 연결되며, 제5 회전요소(N5)가 병렬 배치되는 제1 브레이크(B1)와 원웨이 클러치(F)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 연결되고, 제6 회전요소(N6)가 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(H)와 연결됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
4. 제3항에 있어서, 제1 클러치(C1)는 제2 유성기어셋트(PG2)의 후측에 배치되고,

   제2, 3 클러치(C2)(C3)는 제2,3 유성기어셋트(PG2)(PG3) 사이에 배치되며,

   제4 클러치(C4)는 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2) 사이에 배치되고,

   원웨이 클러치(F)를 포함하는 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)는 제2 유성기어셋트(PG2)의 외주측에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
5. 제3항에 있어서, 전진 1속에서 제1 클러치(C1)와 원웨이 클러치(F)가 작동되고,

   전진 2속에서 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며,

   전진 3속에서 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)가 작동되고,

   전진 4속에서 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)가 작동되며,

   전진 5속에서 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)가 작동되고,

   전진 6속에서 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)가 작동되며,

   후진 1속에서 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되면서 변속이 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
6. 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제1 유성기어셋트(PG1)와, 싱글 피 니언 유성기어셋트로 이루어지는 제2 유성기어셋트(PG2)와, 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제3 유성기어셋트(PG3)를 조합하되,

   상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 선기어(S1)가 변속기 하우징(H)에 직접적으로 연결되고,

   상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 유성 캐리어(PC1)가 입력축(IS)과 직접적으로 연결되며,

   상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 링기어(R1)와 상기 제2 유성기어셋트(PG2)의 제1 선기어(S2)가 직접적으로 연결되고,

   상기 제2 유성기어셋트(PG2)의 제2 링기어(R2)와 상기 제3 유성기어셋트(PG3)의 제3 링기어(R3)가 직접 연결되며,

   상기 제3 유성기어셋트(PG3)의 제3 유성 캐리어(PG3)가 출력축(OS)과 직접적으로 연결된 상태에서,

   입력축(IS)와 상기 제3 유성기어셋트(PG3)의 제3 선기어(S3)가 제1 클러치(C1)를 개재시켜 연결되고,

   상기 제2 유성기어셋트(PG2)의 제2 유성 캐리어(PC2)와 제2 링기어(R2)가 제2 클러치(C2)를 개재시켜 연결되며,

   상기 제3 유성기어셋트(PG3)의 제3 링기어(R3)와 제3 선기어(S3)가 제3 클러치(C3)를 개재시켜 연결되고,

   상기 제1 유성기어셋트(PG3)의 제1 유성 캐리어(PC1)와 제2 유성기어셋트(PG2)의 제2 유성 캐리어(PC2)가 제4 클러치(C4)를 개재시켜 연결되며,

   상기 제2 유성기어셋트(PG2)의 제2 유성 캐리어(PC2)가 병렬 배치되는 제1 브레이크(B1)와 원웨이 클러치(F)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 연결되고,

   상기 제2 유성기어셋트(PG2)의 제2 링기어(R2)가 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 연결됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.

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