KR100936304B1

KR100936304B1 - 자동 변속기의 파워 트레인

Info

Publication number: KR100936304B1
Application number: KR1020080040375A
Authority: KR
Inventors: 구본민
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2010-01-12
Also published as: KR20090114635A

Abstract

본 발명은 단순유성기어셋트 1개와 복합유성기어셋트 1개를 동축상으로 배치하고, 이에 클러치 3개와 브레이크 2개를 적정의 위치에 배치하여 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하는 자동 변속기의 파워 트레인을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1유성기어셋트(PG-1)는 입력축(10)과 연결되는 제1링기어(R1)와, 변속기 케이스(30)에 구속되는 제1선기어(S1) 및, 제2유성기어셋트(PG-2)와 선택적으로 연결되는 제1캐리어(C1)를 구비한다. 제2유성기어셋트(PG-2)는 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되는 제2선기어(S2)와, 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되고 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제2캐리어(C2) 및, 상기 제1캐리어(C1)와 선택적으로 연결되고 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제2링기어(R2)를 구비한다. 제3유성기어셋트(PG-3)는 상기 제2선기어(S2)와 항시 연결되는 제3선기어(S3)와, 상기 제2캐리어(C2)와 항시 연결되는 제3캐리어 및, 상기 출력축과 항시 연결되는 제3링기어를 구비한다.

자동 변속기, 6속, 파워 트레인, 유성기어셋트, 클러치, 브레이크

Description

자동 변속기의 파워 트레인{Power train for 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.

일반적으로 자동 변속기는 차량의 주행 속도와 스로틀 개도 및 여러 가지 주행 상황 등의 제반 조건에 따라 변속을 자동적으로 수반하는 장치인 바, 이의 개략적 구성은 다음과 같다. 즉, 엔진으로부터 생성된 구동력을 토크 컨버터를 매개로 제공받는 입력축과, 상기 입력축에 설치되어 다단의 변속비를 구현하는 기어열에 해당하는 유성기어셋트, 상기 유성기어셋트의 해당 작동요소에 대해 작동압에 의한 체결과 해제를 조절하는 다수의 마찰요소 및, 상기 유성기어세트를 통해 다단의 변속비로 출력된 구동력을 구동륜으로 제공하는 출력축 등으로 이루어진다.

이 경우, 자동 변속기에 적용되는 유성기어셋트는 다단화, 즉 보다 많은 변속단의 구현을 가능하게 구성하는 것이 엔진으로부터 출력되는 구동력을 보다 높은 효율로 구동륜에 전달할 수 있기 때문에 연비 및 가속 성능의 향상과 변속 품질의 안정화에 기여할 수 있게 된다.

아울러, 동일한 수량의 변속단을 구현하더라도 유성기어셋트의 조합방법에 따라 변속기의 내구성과 동력의 전달 효율 및 변속기의 크기와 중량 등이 크게 달라지기 때문에, 보다 컴팩트하면서도 동력 손실을 최소화할 수 있도록 하는 파워 트레인의 개발을 위한 노력이 요구되고 있는 실정이다.

종래, 6속 이상의 변속단을 구현하기 위해 자동 변속기의 기어열에 사용되는 유성기어셋트로는 라비뉴 타입(Ravigneaux Type)이 많이 사용되는 데, 라비뉴 타입의 유성기어셋트는 캐리어가 롱피니언과 숏피니언을 동시에 지지하는 구조가 되어야 하므로, 캐리어 제작상의 어려움이 있고, 공간상의 제약으로 4쌍 이상의 피니언을 설치하기 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 단순유성기어셋트 1개와 싱글 피니언의 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트를 상호 구속하는 복합유성기어셋트 1개를 각각 동축상으로 배치하고, 이에 클러치 3개와 브레이크 2개를 적정의 위치에 배치하여 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현함으로써, 자동 변속기의 구조를 간략화하여 차량내에 레이 아웃상의 점유 공간을 축소하고, 구조의 간략화에 따른 중량의 저감과 제조 원가의 절감을 도모할 수 있도록 하는 자동 변속기의 파워 트레인을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명은, 입력축과 직결되고 상기 입력축의 회전을 감속회전으로 출력하는 감속유성기어셋트와, 상기 입력축과 상기 감속유성기어로부터 각각 비감속회전과 감속회전을 선택적으로 입력받아 출력축으로 다단의 변속회전을 출력하는 복합유성기어셋트를 구비하고;

상기 감속유성기어셋트는 변속기 케이스에 항시 구속되어 고정요소로 작용하 는 제1작동요소와, 상기 복합유성기어셋트에 선택적으로 연결되어 감속회전의 전이 출력요소로 작용하는 제2작동요소 및, 상기 입력축과 항시 연결되어 비감속회전의 등가 입력요소로 작용하는 제3작동요소를 구비하며;

상기 복합유성기어셋트는 다수의 작동요소중 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 입력축과 선택적으로 연결되어 비감속회전의 전이 입력요소로 작용하는 제4작동요소와, 상기 출력축과 항시 연결되어 출력요소로 작용하는 제5작동요소, 상기 복합유성기어셋트의 작동요소중 다른 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 입력축과 선택적으로 연결되어 비감속회전의 전이 입력요소로 작용하거나, 상기 변속기 케이스에 선택적으로 구속되어 고정요소로 작용하는 제6작동요소 및, 상기 제2작동요소와 선택적으로 연결되어 감속회전의 전이 입력요소로 작용하거나, 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 제1링기어와, 변속기 케이스에 항시 구속되는 제1선기어 및, 상기 제2유성기어셋트의 제2링기와 선택적으로 연결되는 제1캐리어를 구비하고;

상기 제2유성기어셋트는 상기 입력축과 선택적으로 연결되는 제2선기어와, 상기 입력축과 선택적으로 연결되고 상기 변속기 케이스에 선택적으로 구속되는 제2캐리어 및, 상기 제1캐리어에 선택적으로 연결되고 상기 변속기 케이스에 선택적 으로 구속되는 제2링기어를 구비하며;

상기 제3유성기어셋트는 상기 제2유성기어셋트의 제2선기어와 항시 연결되는 제3선기어와, 상기 제2유성기어셋트의 제2캐리어와 항시 연결되고 상기 변속기 케이스에 선택적으로 구속되는 제3캐리어 및, 상기 출력축과 항시 연결되는 제3링기어를 구비하고;

상기 입력축과 상기 제2선기어 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축의 회전을 비감속회전으로 전이하는 제1클러치와, 상기 입력축과 상기 제2캐리어 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축의 회전을 비감속회전으로 전이하는 제2클러치 및, 상기 제1캐리어와 상기 제2링기어 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축의 회전을 감속회전으로 전이하는 제3클러치를 구비하며;

상기 제2캐리어와 상기 제3캐리어를 상기 변속기 케이스에 대해 선택적으로 구속하는 제1브레이크와, 상기 제2링기어를 상기 변속기 케이스에 대해 선택적으로 구속하는 제2브레이크를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 의하면, 단순유성기어셋트 1개와 복합유성기어셋트 1개를 동축상으로 배치하는 간단한 구조로서 전진 6속과 후진 1속의 다단화된 변속단을 구현하고, 자동 변속기의 부피와 전체 길이를 축소하여 차량에의 탑재시 점유 공간의 축소에 따른 레이 아웃상의 이점을 구현할 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 엔진의 연소작용을 통해 발생된 구동력을 유체의 유동에 따른 동력 전달을 수행하는 토크 컨버터를 매개로 전달받는 입력축(10)과, 상기 입력축(10)과 직결되어 상기 입력축(10)으로부터 제공되는 회전을 일정한 수준의 감속비의 감속회 전으로 출력하는 감속유성기어셋트 및, 상기 입력축(10)으로부터 제공되는 비감속회전과 상기 감속유성기어셋트로부터 전이되어 출력되는 감속회전을 각각 선택적으로 입력받아 출력축(20)을 통해 다단 변속비의 변속회전으로 출력하는 복합유성기어셋트를 구비한다.

본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 있어, 상기 감속유성기어셋트는 1개의 유성기어셋트로서 3개의 작동요소를 가지고서 상기 입력축(10)의 회전을 항상 일정한 수준의 감속회전으로 출력하는 바, 상기 감속유성기어셋트는 변속기 케이스(30)에 대해 회전이 항시 구속된 상태의 고정요소로 작용하는 제1작동요소(N1)와, 상기 복합유성기어셋트에 선택적으로 연결되어 일정한 수준의 감속회전의 전이 출력요소로 작용하는 제2작동요소(N2) 및, 상기 입력축(10)과 항시 연결되어 비감속회전의 등가 입력요소로 작용하는 제3작동요소(N3)를 구비한다.

본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 있어, 상기 복합유성기어셋트는 상기 입력축(10)을 통한 비감속회전과 상기 감속유성기어셋트를 통한 감속회전을 각각 선택적으로 입력받아 상기 출력축(20)을 통해 다단의 변속비로 출력하기 위해, 2개의 유성기어셋트의 각 작동요소중 서로 다른 2개의 작동요소를 상호 공유하여 4개의 독립된 작동요소를 형성한다.

이를 위해, 상기 복합유성기어셋트는 다수의 작동요소중 어느 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되어 비감속회전의 전이 입력요소로 작용하는 제4작동요소(N4)와, 상기 출력축(20)과 항시 연결되어 출력요소로 작용하는 제5작동요소(N5), 다수의 작동요소중 다른 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되어 비감속회전의 전이 입력요소로 작용하거나, 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되어 고정요소로 작용하는 제6작동요소(N6) 및, 상기 감속유성기어셋트의 상기 제2작동요소(N2)와 선택적으로 연결되어 감속회전의 전이 입력요소로 작용하거나, 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되어 고정요소로 작용하는 제7작동요소(N7)를 구비한다.

아울러, 상기 유성기어셋트는 싱글피니언의 제1유성기어셋트(PG-1)로서 3개의 작동요소를 형성한다. 상기 복합유성기어셋트는 싱글피니언의 제2유성기어셋트(PG-2)와 더블피니언의 제3유성기어셋트(PG-3)로서, 각각의 유성기어셋트가 가지는 3개의 작동요소중 상호 독립된 2개의 작동요소를 개별적으로 항시 공유하여 4개의 작동요소를 형성한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인은 전체적으로 7개의 작동요소를 형성하게 된다.

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 제4작동요소(N4)는 상기 입력축(10)과 제1클러치(C-1)를 매개로 연결되어 상기 입력축(10)으로부터 제공되는 구동력을 상기 제1클러치(C-1)의 체결시에 국한하여 제공받고, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 입력축(10)과 제2클러치(C-2)를 매개로 연결되어 상기 입력축(10)으로부터 제공되는 구동력을 상기 제2클러치(C-2)의 체결시에 국한하여 제공받으며, 상기 제7작동요소(N7)는 상기 제2작동요 소(N2)와 제3클러치(C-3)를 매개로 연결되어 상기 입력축(10)으로부터 상기 제1유성기어셋트(PG-1)로 제공된 구동력을 상기 제3클러치(C-3)의 체결시에 국한하여 제공받는다.

또한, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 변속기 케이스(30)와 제1브레이크(B-1)를 매개로 연결되어 상기 제1브레이크(B-1)의 체결시에 국한하여 회전이 정지되고, 상기 제7작동요소(N7)는 상기 변속기 케이스(30)와 제2브레이크(B-2)를 매개로 연결되어 상기 제2브레이크(B-2)의 체결시에 국한하여 회전이 정지된다.

아울러, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 변속기 케이스(30)에 대해 원웨이클러치(OWC)를 매개로 선택적으로 구속되고, 상기 원웨이클러치(OWC)는 상기 제6작동요소(N6)와 상기 제1브레이크(B-1) 사이를 연결하는 경로에 대해 분지되어 상기 변속기 케이스(30)와의 사이에서 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)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3선기어(S3) 사이를 항시 연결하여 이루어지며, 상기 제5작동요소(N5)는 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3링기어(R3)로 이루어지고, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3캐리어(C3) 사이를 항시 연결하여 이루어지며, 상기 제7작동요소(N7)는 상기 제2유성기어셋 트(PG-2)의 제2링기어(R2)로 이루어진다.

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

상기 제1유성기어셋트(PG-1)는 싱글피니언의 유성기어셋트로서, 상기 제1링기어(R1)는 상기 입력축(10)과 직접 연결되어 상기 입력축(10)의 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이받고, 상기 제1캐리어(C1)는 상기 제1링기어(R1)에 내접하는 다수의 피니언을 구속하고 상기 제1링기어(R1)로 전이된 상기 입력축(10)의 회전을 항상 일정 수준의 감속비의 감속회전으로 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2링기어(R2)에 선택적으로 제공하도록 연결되며, 상기 제1선기어(S1)는 상기 제1캐리어(C1)에 구속된 다수의 피니언과 외접하고 상기 변속기 케이스(30)에 항시 구속되어 상기 제1링기어(R1)로 전이된 상기 입력축(10)의 회전을 일정 수준의 감속회전으로 상기 제1캐리어(C1)를 통해 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2링기어(R2)로 전달될 수 있도록 한다.

상기 제2유성기어셋트(PG-2)는 싱글피니언의 유성기어셋트로서, 상기 제2선기어(S2)는 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되어 상기 입력축(10)의 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이받고, 상기 제2캐리어(C2)는 상기 제2선기어(S2)에 외접하는 다수의 피니언을 구속하고 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되어 상기 입력축(10)의 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이받고 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되며, 상기 제2링기어(R2)는 상기 제2캐리어(C2)에 구속된 다수의 피니언과 내접하고 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1캐리어(C1)와 선택적으로 연 결되어 상기 입력축(10)의 회전을 감속비의 감속회전으로 전이받고 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속된다.

상기 제3유성기어셋트(PG-3)는 더블피니언의 유성기어셋트로서, 상기 제3선기어(S3)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2선기어(S2)와 항시 연결되고, 상기 제3캐리어(C3)는 상기 제3선기어(S3)에 외접하는 다수의 피니언을 구속하고 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 항시 연결되고 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되며, 상기 제3링기어(R3)는 상기 제3캐리어(C3)에 구속된 다수의 피니언과 내접하고 상기 출력축(20)과 항시 연결된다.

그리고, 본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 있어, 상기 제1클러치(C-1)는 상기 입력축(10)과 상기 제2선기어(S2) 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축(10)으로부터 전이되는 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이하고, 상기 제2클러치(C-2)는 상기 입력축(10)과 상기 제2캐리어(C2) 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축(10)으로부터 전이되는 회전을 등속비의 비감속회전으로 전이하며, 상기 제3클러치(C-3)는 상기 제1캐리어(C1)와 상기 제2링기어(R2) 사이를 선택적으로 연결하여 상기 입력축(10)으로부터 상기 제1유성기어셋트(PG-1)에 전이되는 회전을 감속비의 감속회전으로 전이한다.

또한, 본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 있어, 상기 제1브레이크(B-1)는 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3캐리어(C3)를 모두 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속하고, 상기 제2브레이크(B-2)는 상기 제2링기어(R2)를 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속한다. 이때, 상기 제2링기 어(R2)는 상기 제2브레이크(B-2)와 병렬로 설치된 원웨이클러치(OWC)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속될 수도 있다.

여기서, 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2클러치(C-2)는 상기 입력축(10)과 상기 제1링기어(R1) 사이를 연결하는 경로에 대해 분지되어 각각 병렬로 설치되고, 상기 제1클러치(C-1)와 상기 제2클러치(C-2)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)와 상기 제2유성기어셋트(PG-2) 사이에 배치된다. 또한, 상기 제3클러치(C-3)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 측부에서 배치된다.

그리고, 상기 제1브레이크(B-1)는 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3캐리어(C3) 사이를 연결하는 경로에 대해 분지되어 상기 변속기 케이스(30)와의 사이에 설치되고, 상기 제2브레이크(B-2)는 상기 제1캐리어(C1)와 상기 제2링기어(R2) 사이를 연결하는 경로에 대해 분지되어 상기 변속기 케이스(30)와의 사이에 설치된다.

이 경우, 상기 제1브레이크(B-1)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3) 사이에 배치되고, 상기 원웨이클러치(OWC)는 상기 변속기 케이스(30)에 대해 상기 제1브레이크(B-1)와 병렬로 배치된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 각 작동요소는 도 3에 도시된 바와 같이, D 레인지 1속에서 상기 제1클러치(C-1)와 상기 원웨이클러치(OWC)가 작동하고, D 레인지 2속에서 상기 제1클러치(C-1)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2브레이크(B-2)가 작동하며(이때 상기 원웨이클러치(OWC)는 자연스럽게 해제된다), D 레인지 3속에서 상기 제1클러치(C-1)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2브레이크(B-2)가 해제되면서 상기 제3클러치(C-3)가 작동하고, D 레인지 4속에서 상기 제 1클러치(C-1)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제3클러치(C-3)가 해제되면서 상기 제2클러치(C-2)가 작동하며, D 레인지 5속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1클러치(C-1)가 해제되면서 상기 제3클러치(C-3)가 작동하고, D 레인지 6속에서 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제3클러치(C-3)가 해제되면서 상기 제2브레이크(B-2)가 작동하며, R 레인지에서 상기 제3클러치(C-3)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 제1클러치(C-1)와 상기 원웨이클러치(OWC)가 각각 체결요소로서 동작한다.

상기 제1클러치(C-1)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2선기어(S2)와 상기 제3선기어(S3)로 각각 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지면, 상기 원웨이클러치(OWC)의 작동에 의해 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3캐리어(C3)를 고정요소로 하여 상기 제3링기어(R3)를 통해 상기 출력축(20)으로 D 레인지 1속의 언더 드라이브 상태의 출력이 이루어지게 된다.

이때, 상기 제1링기어(R1)에도 상기 입력축(10)을 통한 등속비의 비감속회전이 입력되고, 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3캐리어(C3)는 동일한 회전속도의 상호 연동관계를 이루게 된다.

- D 레인지 2속

도 5에 도시된 바와 같이, D 레인지 2속에서는 상기 제1클러치(C-1)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2브레이크(B-2)가 체결요소로서 동작한다. 이때, 상기 원웨이클러치(OWC)는 자연스럽게 해제된다.

상기 제1클러치(C-1)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2선기어(S2)와 상기 제3선기어(S3)로 각각 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지면, 상기 제2브레이크(B-2)의 작동에 의해 상기 제2링기어(R2)를 고정요소로 하여 상기 제3링기어(R3)를 통해 상기 출력축(20)으로 D 레인지 2속의 언더 드라이브 상태의 출력이 이루어지게 된다.

이때, 상기 제1링기어(R1)에도 상기 입력축(10)을 통한 등속비의 비감속회전이 입력된다.

- D 레인지 3속

도 6에 도시된 바와 같이, D 레인지 3속에서는 상기 제1클러치(C-1)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제2브레이크(B-2)가 해제되면서 상기 제3클러치(C-3)가 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)으로부터 상기 제1링기어(R1)에 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지면, 상기 제1선기어(S1)를 고정요소로 하여 상기 제1캐리어(C1)를 통해 감속비의 감속회전의 입력이 상기 제3클러치(C-3)의 체결을 매개로 상기 제2링기어(R2)에 전이된다.

또한, 상기 제1클러치(C-1)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2선기어(S2)와 상기 제3선기어(S3)로 각각 등속비의 비감속회전의 입력도 동시에 이 루어진다.

이 결과, 상기 제2선기어(S2)에 입력된 비감속회전과 상기 제2링기어(R2)에 입력된 감속회전에 의해 상기 제2캐리어(C2)의 회전속도가 종속적으로 결정되고, 상기 제2캐리어(C2)를 통해 상기 제3캐리어(C3)로 전이된 회전과 상기 제3선기어(S3)에 입력된 비감속회전에 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 제1클러치(C-1)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제3클러치(C-3)가 해제되면서 상기 제2클러치(C-2)가 체결요소로서 동작한다.

상기 입력축(10)으로부터 상기 제1링기어(R1)에 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지고, 상기 제1클러치(C-1)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2선기어(S2)와 상기 제3선기어(S3)로 각각 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지며, 상기 제2클러치(C-2)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3캐리어(C3)로 각각 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 드 라이브 상태가 된다.

- D 레인지 5속

도 8에 도시된 바와 같이, D 레인지 5속에서는 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제1클러치(C-1)가 해제되면서 상기 제3클러치(C-3)가 체결요소로서 동작한다.

또한, 상기 제2클러치(C-2)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3캐리어(C3)로 각각 등속비의 비감속회전의 입력도 동시에 이루어진다.

이 결과, 상기 제2캐리어(C2)에 입력된 비감속회전과 상기 제2링기어(R2)에 입력된 감속회전에 의해 상기 제2선기어(S2)의 회전속도가 종속적으로 결정되고, 상기 제2선기어(S2)를 통해 상기 제3선기어(S3)로 전이된 회전과 상기 제3캐리어(C3)에 입력된 비감속회전에 의해 상기 제3링기어(R3)를 통해 상기 출력축(20)으로 D 레인지 5속의 오버 드라이브 상태의 출력이 이루어지게 된다.

- D 레인지 6속

도 9에 도시된 바와 같이, D 레인지 6속에서는 상기 제2클러치(C-2)의 작동이 유지된 상태에서 상기 제3클러치(C-3)가 해제되면서 상기 제2브레이크(B-2)가 체결요소로서 동작한다.

상기 제2클러치(C-2)의 작동에 의해 상기 입력축(10)을 통해 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3캐리어(C3)로 각각 등속비의 비감속회전의 입력이 이루어지고, 상기 제2링기어(R2)는 상기 제2브레이크(B-2)의 작동에 의해 고정요소로 작용하게 된다.

이 결과, 상기 제2캐리어(C2)로 입력된 비감속회전과 상기 제2링기어(R2)의 회전구속에 의해 상기 제2선기어(S2)의 회전속도가 종속적으로 결정되고, 상기 제2선기어(S2)를 통해 상기 제3선기어(S3)로 전이된 회전과 상기 제3캐리어(C3)에 입력된 비감속회전에 의해 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 제3클러치(C-3)와 상기 제1브레이크(B-1)가 각각 체결요소로서 동작한다.

또한, 상기 제2캐리어(C2)와 상기 제3캐리어(C3)는 상기 제1브레이크(B-1)의 작동에 의해 고정요소로 작용하게 된다.

이 결과, 상기 제2링기어(R2)로 입력된 감속회전과 상기 제2캐리어(C2)의 회 전구속에 의해 상기 제2선기어(S2)의 회전속도가 종속적으로 결정되는 데, 이때 상기 제2선기어(S2)는 역전된 상태가 된다. 이어 상기 제2선기어(S2)의 역전된 상태의 회전이 상기 제3선기어(S3)로 전이되면, 상기 제3캐리어(C3)의 회전구속에 의해 역전된 상태에서 감속되어 상기 제3링기어(R3)를 통해 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-1,2,3; 제1,2,3유성기어셋트

S1,S2,S3; 제1,2,3선기어 C1,C2,C3; 제1,2,3캐리어

R1,R2,R3; 제1,2,3링기어

C-1; 제1클러치 C-2; 제2클러치

C-3; 제3클러치 OWC; 원웨이클러치

B-1; 제1브레이크 B-2; 제2브레이크

Claims

삭제
입력축(10)과 직결되고 상기 입력축(10)의 회전을 감속회전으로 출력하는 감속유성기어셋트와, 상기 입력축(10)과 상기 감속유성기어로부터 각각 비감속회전과 감속회전을 선택적으로 입력받아 출력축(20)으로 다단의 변속회전을 출력하는 복합유성기어셋트를 구비하고;

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

상기 복합유성기어셋트는 다수의 작동요소중 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되는 제4작동요소(N4)와, 상기 출력축(20)과 항시 연결되는 제5작동요소(N5), 상기 복합유성기어셋트의 작동요소중 다른 한 쌍의 작동요소를 항시 공유하고, 상기 입력축(10)과 선택적으로 연결되거나, 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제6작동요소(N6) 및, 상기 제2작동요소(N2)와 선택적으로 연결되거나, 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 구속되는 제7작동요소(N7)를 구비하면서;

상기 감속유성기어셋트는 싱글피니언의 제1유성기어셋트(PG-1)이고;

상기 복합유성기어셋트는 싱글피니언의 제2유성기어셋트(PG-2)와 더블피니언의 제3유성기어셋트(PG-3)로 이루어지고;

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 배치된 것;

을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
청구항 2에 있어서,

상기 제4작동요소(N4)는 상기 입력축(10)과 제1클러치(C-1)를 매개로 선택적으로 연결되고, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 입력축(10)과 제2클러치(C-2)를 매개로 선택적으로 연결되며, 상기 제7작동요소(N7)는 상기 제2작동요소(N2)와 제3클러치(C-3)를 매개로 선택적으로 연결되고, 상기 제6작동요소(N6)는 제1브레이크(B-1)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속되며, 상기 제7작동요소(N7)는 제2브레이크(B-2)를 매개로 상기 변속기 케이스(30)에 대해 선택적으로 구속되고, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 변속기 케이스(30)에 대해 원웨이클러치(OWC)를 매개로 선택적으로 구속되며, 상기 원웨이클러치(OWC)는 상기 제6작동요소(N6)에 대해 상기 제1브레이크(B-1)와 병렬로 설치된 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
청구항 3에 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)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3선기어(S3) 사이를 항시 연결하여 이루어지며, 상기 제5작동요소(N5)는 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3링기어(R3)로 이루어지고, 상기 제6작동요소(N6)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3캐리어(C3) 사이를 항시 연결하여 이루어지며, 상기 제7작동요소(N7)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2링기어(R2)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
청구항 4에 있어서,

상기 제1클러치(C-1)는 상기 입력축(10)과 상기 제1링기어(R1) 사이를 연결하는 경로에 대해 병렬로 설치되어 상기 제2선기어(S2)에 연결되고, 상기 제2클러치(C-2)는 상기 입력축(10)과 상기 제1링기어(R1) 사이를 연결하는 경로에 대해 병렬로 설치되어 상기 제2캐리어(C2)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.