KR101126232B1

KR101126232B1 - 차량용 자동변속기의 파워트레인

Info

Publication number: KR101126232B1
Application number: KR1020050016727A
Authority: KR
Inventors: 백상범
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2012-03-19
Also published as: KR20060095239A

Abstract

부 변속부의 간단하게 구성하여 생산원가 절감과 경량화에 기여하고, 모든 변속단을 2단화 하여 최적의 기어비로 5속을 실현함과 동시에 필요에 따라서는 전진 8속 및 후진 2속의 변속단을 얻을 수 있도록 함으로써, 동력 이용 효율 및 연비를 향상시킬 수 있는 파워 트레인을 제공할 목적으로;

2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 3개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 동력원으로부터 입력되는 회전동력을 전진 4속 및 후진 1속의 변속단을 2개의 경로로 출력하는 주 변속부와;

상기 주 변속부로부터 출력되는 2개의 회전동력을 각각 감속수단을 통해 전달받아 선택적으로 출력축과 연결하여 주는 부 변속부를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

유성기어셋트. 감속수단. 2단 출력

Description

차량용 자동변속기의 파워트레인{POWER TRAIN OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLE}

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 스틱 다이어그램.

도 2는 본 발명에 의한 파워 트레인의 변속 작동표.

도 3은 종래 파워 트레인의 구성도이다.

본 발명은 차량용 자동변속기에 적용되는 파워 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 있다.

그 일예로 전진 5속 후진 1속의 파워트레인의 구성을 살펴보면, 도 3에서와 같이, 도 3에서와 같이, 2개의 싱글 피니온 유성기어 셋트(102)(104)로 이루어지는 주 변속부와, 1개의 싱글 피니언 유성기어셋트(106)로 이루어지는 부 변속부를 포함하여 이루어진다.

상기 주 변속부의 입력축(108)은 토오크 컨버터(TC)의 터어빈(T)으로부터 동 력을 전달받아 제1, 2 싱글 피니온 유성기어 셋트(102)(104)로 토오크를 전달하고, 이들 제1, 2 싱글 피니온 유성기어 셋트(102)(104)의 상호 보완적인 작동으로 변속이 이루어져 제1 싱글 피니온 유성기어 셋트(102)의 유성 캐리어(110)와 연결되어 있는 트랜스퍼 드라이브 기어(112)를 통해 출력될 수 있는 클러치 훅 업이 이루어진다.

그리고 상기 주 변속부는 출력요소로 작동하는 제1 유성 캐리어(110)와 제2 링기어(114)를 고정적으로 연결하고, 제1 링기어(116)와 제2 유성 캐리어(118)를 고정적으로 연결하되, 제1 선기어(120)와 제2 유성캐리어(118),그리고 제2 선기어(122)가 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)를 개재시켜 각각 입력축(108)과 가변 연결되어 3개의 입력요소를 보유하게 된다.

또한, 상기 제1 링기어(116)와 제2 유성 캐리어(118)를 연결하는 연결부재(124)가 제1 브레이크(B1)에 의하여 하우징(126)에 가변 연결되고, 상기 제2 선기어(122)가 제2 브레이크(B2)에 의하여 하우징(126)에 가변 고정되어 2개의 고정요소를 보유하게 된다.

그리고 상기 부 변속부는 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(112)와 치합되어 동력을 전달받는 트랜스퍼 드리븐 기어(128)와 연결된 제3 링기어(130)가 입력요소가 되고, 제3 선기어(132)가 출력요소로 작동하는 제3 유성 캐리어(134)와 제4 클러치(C4)를 개재시켜 연결됨과 동시에 제3 브레이크(B3) 및 원웨이 클러치(F)에 의하여 하우징(126)과 연결되는 구성이며, 출력요소인 상기 제3 유성 캐리어(134)의 동력은 최종 출력기어(136)를 통해 미도시 된 디프렌셜 기어장치에 전달되어 휠 구동축 으로 분배되는 구성을 갖는다.

이에 따라 제1속에서는 제1 클러치(C1)와 제1,3 브레이크(B1)(B3)가 작동되고, 제2속에서는 제1 클러치(C1)와 제2,3 브레이크(B2)(B3)가 작동되고, 제 3속에서는 제1, 2 클러치(C1)(C2)와 제3 브레이크(B3)가 작동되고, 제4속에서는 제2 클러치(C1)와 제1, 3 브레이크(B1)가 작동되고, 제5속에서는 제2 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)가 작동되며, 후진 변속단에서는 제3 클러치(C3)와 제1, 3 브레이크(B1)(B3)가 작동되면서 변속이 이루어져 전진 5속 및 후진 1속 변속을 실현할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 파워 트레인에 있어서는 전진 5속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있으나, 부 변속부에 싱글 피니언 유성기어셋트를 적용함으로써, 부품수 증대로 생산원가가 상승되고, 부피가 커질 뿐만 아니라 중량이 증가되어 경량화에 역행한다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 4속의 로직으로 5속을 실현함으로써, 부 변속부의 사용 빈도가 커지면서 내구성에 대한 품질 문제가 발생된다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 부 변속부의 구성을 보다 간단히 구성하여 생산원가 절감과 경량화에 기여할 수 있는 파워 트레인을 제공함에 있다.

또한, 모든 변속단을 2단화 하여 최적의 기어비로 5속을 실현함과 동시에 필요에 따라서는 전진 8속 및 후진 2속의 변속단을 얻을 수 있도록 함으로써, 동력 이용 효율 및 연비를 향상시킬 수 있는 파워 트레인을 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 3개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 동력원으로부터 입력되는 회전동력을 전진 4속 및 후진 1속의 변속단을 2개의 경로로 출력하는 주 변속부와;

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 구성도로서, 파워 트레인은 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 조합하여 전진 4속 및 후진 1속의 변속단을 얻을 수 있는 주 변속부(M)와, 상기 주 변속부(M)로부터 2개의 경로를 통해 입력되는 회전동력을 어느 하나의 경로를 통해 출력할 수 있도록 하는 부 변속부(S)를 포함하여 이루어진다.

상기 주 변속부(M)는 엔진으로부터의 회전동력이 토크 컨버터(TC)를 통해 입력축(2)으로 전달되면, 이 입력축(2)은 제1, 2 싱글 피니온 유성기어 셋트(4)(6)에 토크를 전달하고, 이들 제1, 2 싱글 피니온 유성기어 셋트(4)(6)의 상호 보완적인 작동으로 변속이 이루어져 제1 싱글 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(8)의 연장부에 장착되어 있는 제1, 2 트랜스퍼 드라이브 기어(10)(12)를 통해 출력될 수 있도록 클러치 훅 업이 이루어진다.

이하에서는 상기 제1, 2 싱글 피니언 유성기어셋트(4)(6)가 반복 기재되는 것을 피하기 위하여 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어(14), 유성 캐리어(8), 링기어(16)를 제1 선기어(14), 제1 유성 캐리어(8), 제1 링기어(16)로 지칭하고, 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 선기어(18), 유성 캐리어(20), 링기어(22)를 제2 선기어(18), 제2 유성캐리어(20), 제2 링기어(22)로 지칭한다.

상기 제1,2 싱글 피니언 유성기어셋트(4)(6)의 연결관계를 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 제1 유성 캐리어(8)가 제2 링기어(22)와 고정적으로 연결된 상태에서 제1 선기어(14)는 전진 1,2,3속에서 작동하는 제1 클러치(C1)를 개재시켜 입력축(2)과 연결된다.

그리고 제2 유성 캐리어(20)는 전진 3, 4, 5속에서 작동하는 제2 클러치(C2)를 개재시켜 입력축(2)과 연결되고, 제2 선기어(18)는 후진 변속단에서 작동하는 제3 클러치(C3)를 개재시켜 입력축(2)과 연결된다.

또한, 상기 제2 유성 캐리어(20)는 제1 브레이크(B1)를 통해 변속기 하우징(24)과 연결됨과 동시에 제1 링기어(18)와 고정적으로 연결되고, 상기 제2 선기어(18)는 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(24)과 연결되는 구성을 갖는다.

상기와 같이 주 변속부(M)를 형성함에 있어서, 제1 클러치(C1)는 변속기의 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)와 토크 컨버터(TC) 사이에 배치되고, 제2,3 클러치(C2)(C3)는 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 후측에 배치되며, 상기 제1,2 브 레이크(B1)(B2)는 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3) 사이에 배치하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 부 변속부(S)는 상기 입력축(2)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 출력축(26)상에 상기 제1,2 트랜스퍼 드라이브 기어(10)(12)와 각각 치합되는 제1, 2 트랜스퍼 드리븐 기어(28)(30)와, 상기 제1,2 트랜스퍼 드리븐 기어(28)(30)를 상기 출력축(26)과 가변적으로 연결하여 주는 제4, 5 클러치(C4)(C5)와, 부변속부(S)의 회전동력을 출력하는 최종 트랜스퍼 드라이브 기어(32)를 포함하여 이루어진다.

이를 위하여 상기 출력축(26)의 외주연에는 제2, 1 트랜스퍼 드라이버 기어 축(34)(36)은 중공축으로 형성되어 중첩 배치되며, 이들 사이에는 상호 회전 간섭이 발생되지 않도록 각각 구름부재를 개재시켜 배치되는 구성을 갖는다.

그리고 상기 최종 트랜스퍼 드라이브 기어(32)는 디프렌셜(38)의 링기어(40)와 치합됨으로써, 부 변속부(S)로부터 전달되는 회전 동력이 디프렌셜(38)을 통해 미도시한 각 구동휠로 분배된다.

또한, 상기에서 제1, 2 감속수단을 형성하는 제1,2 트랜스퍼 드라이브 기어(10)(12)와 제1, 2 트랜스퍼 드리븐 기어(28)(30)의 기어비는 각각 다르게 형성되는데, 본 발명에서는 제1 감속수단의 감속비가 제2 감속수단의 기어비 보다 크게 설정된 것으로 설명하고 있으며, 이들은 레이아웃상 제1 클러치(C1)의 후측에 배치하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어지는 파워 트레인의 변속은 도 2와 같이 각각의 마찰요소 (클러치 및 브레이크)가 작동되면서 변속이 이루어진다.

보다 구체적으로 전진 1속에서는 주 변속부(M)에서는 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)가 작동하고, 부 변속부에서는 제4 클러치(C4)가 작동하게 되는데, 이때에는 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제1 선기어(14)가 입력요소로 작동하고, 제1 브레이크(B1)의 작동에 의하여 제1 링기어(16)와 제2 유성캐리어(20)가 반력요소로 작동하면서 최고의 감속비에 의하여 감속이 이루어져 출력된다.

그러면 부 변속부(S)에서는 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제1 트랜스퍼 드라이브 기어(10)를 통해 출력되는 회전동력을 제1 트랜스퍼 드리븐 기어(28)에서 전달 받으면서 더욱 감속시킨 후 출력축(26)과 최종 트랜스퍼 드라이브 기어(32)를 통해 출력이 이루어지도록 함으로써, 전진 1속의 변속단을 얻게 된다.

그리고 전진 2속에서는 주 변속부(M)에서 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B2)가 작동하고, 부 변속부에서는 제4 클러치(C4)가 작동하게 되는데, 이때에는 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 상기 제1속과 같이 제1 선기어(14)가 입력요소로 작동하고, 제2 브레이크(B2)의 작동에 의하여 제2 선기어(18)가 반력요소로 작동하면서 감속이 이루어져 출력된다.

그러면 부 변속부(S)에서는 상기 제1속과 마찬가지로 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제1 트랜스퍼 드라이브 기어(10)를 통해 출력되는 회전동력을 제1 트랜스퍼 드리븐 기어(28)에서 전달받으면서 더욱 감속시킨 후 출력축(26)과 최종 트랜스퍼 드라이브 기어(32)를 통해 출력이 이루어지도록 함으로써, 상기 전진 1속 보다는 적은 감속비로 감속되면서 제2속의 변속단을 얻게 된다.

그리고 전진 3속에서는 주 변속부(M)에서 제1, 2 클러치(C1)(C2)가 작동하고, 부 변속부에서는 제4 클러치(C4)가 작동하게 되는데, 이때에는 제1,2 클러치(C1)(C2)의 동시 작동에 의하여 제1 선기어(14)와 제2 유성 캐리어(20)가 동시 입력요소로 작동함으로써, 직결의 상태가 되어 입력과 동속으로 출력이 이루어진다.

그러면 부 변속부(S)에서는 상기 제1, 2속과 마찬가지로 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제1 트랜스퍼 드라이브 기어(10)를 통해 출력되는 회전동력을 제1 트랜스퍼 드리븐 기어(28)에서 전달받으면서 더욱 감속시킨 후 출력축(26)과 최종 트랜스퍼 드라이브 기어(32)를 통해 출력이 이루어지면서 제3속의 변속단을 얻게 된다.

그리고 전진 4속에서는 주 변속부(M)에서 제2 클러치(C2)와 제2 브레이크(B2)가 작동하고, 부 변속부에서는 제4 클러치(C4)가 작동하게 되는데, 이때에는 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 상기 제2 유성 캐리어(20)가 입력요소로 작동하고, 제2 브레이크(B2)의 작동에 의하여 제2 선기어(18)가 반력요소로 작동하면서 증속 출력된다.

그러면 부 변속부(S)에서는 상기 제1,2,3속과 마찬가지로 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제1 트랜스퍼 드라이브 기어(10)를 통해 출력되는 회전동력을 제1 트랜스퍼 드리븐 기어(28)에서 전달받으면서 더욱 감속시킨 후 출력축(26)과 최종 트랜스퍼 드라이브 기어(32)를 통해 출력이 이루어지도록 함으로써, 전진 4속의 변속단을 얻게 된다.

그리고 전진 5속에서는 주 변속부(M)에서 상기 제4속과 마찬가지로 제2 클러 치(C2)와 제2 브레이크(B2)가 작동하고, 부 변속부에서는 제5 클러치(C5)가 작동하게 되는데, 이때에는 주 변속부(M)에서는 전진 4속과 동일한 출력이 이루어지지만, 부 변속부(S)에서 제5 클러치(C5)의 작동으로 감속비가 적은 제2 트랜스퍼 드리븐 기어(30)를 통해 동력을 전달받음으로써, 전진 4속 보다는 더욱 증속된 상태로 출력이 이루어져 전진 5속의 변속단을 얻게 되는 것이다.

또한, 후진 변속단에서는 주 변속부(M)에서 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동하여 제2 선기어(18)로 입력이 이루어지는 상태에서 제2 유성 캐리어(20)가 반력요소가 되면서 역전의 회전동력이 출력된다.

그러면 부 변속부(S)에서 제4 클러치(C4)가 작동되면서 제1 트랜스퍼 드라이브 기어(10)를 통해 출력되는 회전동력을 제1 트랜스퍼 드리븐 기어(28)에서 전달받으면서 더욱 감속시킨 후 출력축(26)과 최종 트랜스퍼 드라이브 기어(32)를 통해 출력이 이루어지도록 함으로써, 후진 변속단을 얻게 되는 것이다.

상기에서는 전진 5속과 후진 1속만을 설명하고 있으나, 제1,2 감속수단의 감속비가 다르므로 각 변속단별로 상기 제1,2 감속수단을 교번적으로 작동시키는 경우에는 각 변속단별 2단화가 가능해짐은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 부 변속부의 구성을 종래와 같이 고가의 유성기어셋트를 사용하지 않고, 단순히 2개의 트랜스퍼 드라이브 기어와 드리븐 기어를 사용함으로써, 생산원가 절감과 경량화에 기여할 수 있다.

또한, 모든 변속단을 2단화 하여 최적의 기어비로 5속을 실현함과 동시에 필 요에 따라서는 전진 8속 및 후진 2속의 변속단을 얻을 수 있도록 함으로써, 동력 이용 효율 및 연비를 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims

2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 3개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 동력원으로부터 입력되는 회전동력을 2개의 경로를 통하여 전진 4속 및 후진 1속의 변속단으로 출력하는 주 변속부와;

상기 주 변속부로부터 2개의 경로를 통하여 출력되는 회전동력을 각각 감속수단을 통해 전달받아 선택적으로 출력축과 연결하여 주는 부 변속부를 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
제1항에 있어서, 제1, 2 싱글 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지는 주 변속부는 제1 유성 캐리어와 제1 링기어를 각각 제2 링기어와 제2 유성 캐리어에 고정적으로 연결한 상태에서, 제1 선기어와 제2 유성 캐리어, 그리고 제2 선기어를 각각 제1,2,3 클러치를 개재시켜 입력축과 연결하고, 상기 제2 유성 캐리어와 제2 선기어를 각각 제1,2 브레이크를 개재시켜 변속기 하우징과 연결하며, 상기 제1 유성 캐리어에는 제1,2 감속수단을 형성하는 제1,2 트랜스퍼 드라이브 기어를 장착함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
제1항에 있어서, 부 변속부는 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 출력축상에 상기 제1,2 트랜스퍼 드라이브 기어와 각각 치합되어 제1,2 감속수단을 형성하는 제1, 2 트랜스퍼 드리븐 기어와;

상기 제1,2 트랜스퍼 드리븐 기어를 상기 출력축과 가변적으로 연결하여 주는 제4, 5 클러치와;

상기 출력축의 일측단에 배치되어 상기 제1, 2 감속수단으로부터 선택적으로 입력되는 회전동력을 출력하는 최종 트랜스퍼 드라이브 기어를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
제3항에 있어서, 제1, 2 감속수단을 형성하는 제1,2 트랜스퍼 드라븐 기어 축은 중공축으로 이루어져 상기 출력축의 외주측에 상호 회전 간섭이 발생되지 않도록 각각 구름부재를 개재시켜 중첩 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
제3항 또는 제4항에 있어서, 제1, 2 감속수단은 제1 감속수단이 제2 감속수단과 비교하여 감속비가 크게 형성됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
제1, 2 싱글 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되,

제1 유성 캐리어와 제1 링기어를 각각 제2 링기어와 제2 유성 캐리어에 고정적으로 연결한 상태에서, 제1 선기어와 제2 유성 캐리어, 그리고 제2 선기어를 각각 제1,2,3 클러치를 개재시켜 입력축과 연결하고, 상기 제2 유성 캐리어와 제2 선기어를 각각 제1,2 브레이크를 개재시켜 변속기 하우징과 연결하며, 상기 제1 유성 캐리어를 통해 2개의 경로로 출력이 이루어지는 주 변속부와;

상기 주 변속부와의 사이에 제1,2 감속수단을 개재시켜 상기 주 변속부로부터 출력되는 회전동력을 2개의 경로로 전달받아 제4,5 클러치를 통해 선택적으로 출력축과 연결하여 주는 부 변속부를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
제6항에 있어서, 제1, 2 감속수단은 잇수를 서로 달리하면서 상기 제1 유성캐리어의 일측단 연장부에 장착되는 제1, 2 트랜스퍼 드라이브 기어와;

상기 제1, 2 트랜스퍼 드라이브 기어와 각각 치합되어 이들로부터 회전동력을 전달받아 각각의 기어비에 따른 회전동력을 상기 출력축에 선택적으로 전달되도록 하는 제1,2 트랜스퍼 드리븐 기어를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
제7항에 있어서, 제1, 2 감속수단은 제1 감속수단이 제2 감속수단과 비교하여 감속비가 크게 형성됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
제6항 또는 제7항에 있어서, 제1, 2 감속수단은 제1 클러치 후측에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.