KR101171789B1

KR101171789B1 - 자동변속기의 파워트레인

Info

Publication number: KR101171789B1
Application number: KR1020060007666A
Authority: KR
Inventors: 박성훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2012-08-13
Also published as: KR20070077865A

Abstract

본 발명은 자동변속기의 파워트레인에 관한 것으로, 선기어(S1)가 자동변속기를 이루는 몸체에 고정되고, 링기어(R1)가 입력축(I)에 연결된 제1 유성기어(10); 선기어(S2)가 상기 제1 유성기어(10)의 피니언기어(PG1)에 제2 클러치(C3)를 통해 연결되고, 피니언기어(PG2)가 상기 제1 유성기어(10)의 링기어(R1)에 제3 클러치(C4)를 통해 연결되며, 상기 피니언기어(PG2)는 제1 브레이크(B1)와 제2 원웨이클러치(F2)에 연결된 제2 유성기어(20); 및 선기어(S3)가 상기 제1 유성기어(10)의 피니언기어(PG1)에 제1 클러치(C2)를 통해 연결되고, 피니언기어(PG3)가 상기 제2 유성기어(20)의 링기어(R2)와 함께 출력축(O)에 연결되며, 링기어(R3)는 상기 제2 유성기어(20)의 피니언기어(PG2)에 연결되고, 상기 선기어(S3)는 제2 브레이크(B2)와 제1 원웨이클러치(F1)에 연결된 제3 유성기어(30)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하며, 이에 의하면 컴팩트한 구조로 전진 6속 및 후진 1속을 구현할 수 있다.

자동변속기, 유성기어, 6속, 클러치, 브레이크

Description

자동변속기의 파워트레인{Power train of auto transmission}

도1은 본 발명에 따른 자동변속기의 파워트레인을 나타낸 도면;

도2는 본 발명의 작동요소표;

도3은 본 발명의 구동 영역에 대한 속도선도;

도4는 본 발명의 후진 영역에 대한 속도선도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : 제1 유성기어

20 : 제2 유성기어

30 : 제3 유성기어

S1, S2, S3 : 선기어

PG1, PG2, PG3 : 피니언기어

R1, R2, R3 : 링기어

C2 : 제1 클러치

C3 : 제2 클러치

C4 : 제3 클러치

B1 : 제1 브레이크

B2 : 제2 브레이크

F1 : 제1 원웨이클러치

F2 : 제2 원웨이클러치

I : 입력축

O : 출력축

본 발명은 자동변속기의 파워트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3개의 유성기어에 의해 컴팩트한 구조로 전진 6속 및 후진 1속을 구현할 수 있는 자동변속기의 파워트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동변속기의 자동변속기의 다단 변속기어 메카니즘은, 복수의 유성기어세트의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 복수의 유성 기어세트가 조합된 파워트레인은 엔진 토크를 변환하여 전달하는 토크 컨버터로부터 회전 동력이 입력되면 이를 다단으로 변속하여 출력측으로 전달하는 기능을 수행하게 된다.

이러한 자동변속기의 파워트레인은 많은 변속단을 보유할수록 동력 성능 및 연료 소비율면에서 유리하기 때문에 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워트레인이 요구되고 있다.

그리고 동일 수의 변속단을 구현하더라도 유성기어세트의 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 파워트레인의 개발을 위한 노력이 계속되고 있다.

유성기어세트를 이용하는 파워트레인을 개발함에 있어서는 어떤 새로운 유성기어세트를 개발하는 것이 아니라, 기존에 나와 있는 싱글 피니온 유성기어세트, 더블 피니온 유성기어세트 혹은 싱글 및 더블 피니온 유성기어세트를 조합한 라비뉴타입의 유성기어세트를 어떻게 조합하고, 이에 수반되는 클러치와 브레이크, 그리고 원웨이 클러치를 어느 위치에 몇 개를 배치하여 가능한 동력 손실이 없이 원하는 변속단과 이에 따르는 변속비를 구현하여 변속기 성능을 향상시키는 데에 그 목표를 두고 다양한 연구가 이루어지고 있다.

특히, 수동 변속기의 경우에는 변속단이 지나치게 많으면 운전자가 자주 변속을 해주어야 하는 불편함이 있으나, 자동변속기의 경우에 있어서는 운전 상태에 따라 트랜스미션 제어유닛이 자동으로 파워트레인의 작동을 제어하여 변속을 수행하게 되는바, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워트레인을 개발하는 것은 매우 중요한 가치가 있다고 할 수 있다.

이러한 추세에 부응하기 위하여 4속 및 5속 파워트레인에 관한 다양한 연구가 진행되고 있음과 아울러, 최근에는 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있는 다양한 구성의 자동변속기의 파워트레인이 제공되고 있다.

그러나, 종래에 알려진 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있는 자동변속기의 파워트레인은 대부분 유성기어와 클러치 등의 구성요소 들에 대한 배치가 효율적으로 이루어지지 않아 크기가 큰 문제점이 있으며, 이렇게 크기가 크면 레이아웃 측면에서 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3개의 유성기어에 의해 컴팩트한 구조로 전진 6속 및 후진 1속을 구현할 수 있는 자동변속기의 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은, 선기어가 자동변속기를 이루는 몸체에 고정되고, 링기어가 입력축에 연결된 제1 유성기어; 선기어가 상기 제1 유성기어의 피니언기어에 제2 클러치를 통해 연결되고, 피니언기어가 상기 제1 유성기어의 링기어에 제3 클러치를 통해 연결되며, 상기 피니언기어는 제1 브레이크와 제2 원웨이클러치에 연결된 제2 유성기어; 및 선기어가 상기 제1 유성기어의 피니언기어에 제1 클러치를 통해 연결되고, 피니언기어가 상기 제2 유성기어의 링기어와 함께 출력축에 연결되며, 링기어는 상기 제2 유성기어의 피니언기어에 연결되고, 상기 선기어는 제2 브레이크와 제1 원웨이클러치에 연결된 제3 유성기어를 포함하여 구성된 자동변속기의 파워트레인을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도1은 본 발명에 따른 자동변속기의 파워트레인을 나타낸 도면이다.

본 발명의 파워트레인은 3개의 단순 유성기어(10)(20)(30)를 가지며, 설명의 편의상 도면의 좌측에서부터 제1 유성기어(10), 제2 유성기어(20) 및 제3 유성기어(30)라 칭한다.

제1 유성기어(10)의 링기어(R1)가 입력축(I)에 연결되어 동력을 전달받고, 선기어(S1)가 변속기의 몸체에 고정된다.

상기 제1 유성기어(10)의 피니언기어(PG1)는 제1 클러치(C2)와 제2 클러치(C3)를 통해 각각 제2 유성기어(20)의 선기어(S2)와 제3 유성기어(30)의 선기어(S3)에 연결된다.

또한, 상기 제1 유성기어(10)의 링기어(R1)는 제3 클러치(C4)를 통해 제2 유성기어(20)의 피니언기어(PG2)에 연결된다.

상기 제2 유성기어(20)와 제3 유성기어(30)는 제2 유성기어(20)의 피니언기어(PG2)와 제3 유성기어(30)의 링기어(R3)가 직접 연결된 형태의 복합 유성기어세트를 이룬다.

상기 제2 유성기어(20)의 링기어(R2)와 제3 유성기어(30)의 피니언기어(PG3)가 출력축(O)에 함께 연결된다.

그리고, 상기 제2 유성기어(20)의 피니언기어(PG2)는 제1 브레이크(B1)와 제2 원웨이클러치(F2)에 연결되며, 상기 제3 유성기어(30)의 선기어(S3)는 제2 브레이크(B2)와 제1 원웨이클러치(F1)에 연결된다.

도2는 본 발명의 작동요소표이며, 도3은 본 발명의 구동 영역에 대한 속도선도이고, 도4는 본 발명의 후진 영역에 대한 속도선도이다.

1→2 변속은 제2 클러치(C3)의 작동이 해제되고 제1 클러치(C2)가 작동되면서 이루어진다. 이때, 제2 원웨이클러치는 별도의 제어가 필요하지 않고 자동으로 반력을 제공한다.

2→3 변속은 제1 클러치(C2)의 작동이 유지된 상태로 제3 클러치(C4)가 작동되면서 이루어진다. 이때, 반력은 제1 원웨이클러치(F1)가 담당한다.

3→4 변속은 제1 클러치(C2)의 작동이 유지된 상태로 제2 클러치(C3)가 작동되며 제3 클러치(C3)의 작동이 해제됨에 의해 수행된다. 이때, 제1 원웨이클러치(F1)는 별도의 제어가 필요하지 않고 자동으로 해제된다.

4→5 변속은 제1 클러치(C2)의 작동이 유지된 상태로 제2 클러치(C3)의 작동이 해제되고 제3 클러치(C4)가 작동되면서 이루어진다.

5→6 변속은 제3 클러치(C4)의 작동이 유지된 상태로 제1 클러치(C2)의 작동이 해제되고 제2 클러치(C3)가 작동되면서 이루어진다.

N→R 변속은 "N"단에서 제2 클러치(C3)의 작동이 유지되므로 제1 브레이크(B1)만 작동시킴에 의해 수행될 수 있다.

다운 시프트는 위에 설명한 업 시프트의 역순으로 수행된다.

다음, 6속을 기준으로 하여 스킵 시프트에 대하여 설명한다.

4→2 변속은 제2 클러치(C3)의 작동만 해제된다.

5→3 변속은 제1 원웨이클러치(F1)가 작동됨에 의해 수행된다.

5→2 변속은 제3 클러치(C3)의 작동이 해제되며 제2 원웨이클러치(F2)가 자동으로 작동됨에 의해 이루어진다.

6→3 변속은 제2 클러치(C3)의 작동이 해지되며 제1 클러치(C2)가 작동됨에 의해 수행되며, 제1 원웨이클러치(F1)는 자동으로 작동된다.

이와 같이 본 발명에 따른 자동변속기의 파워트레인에 의하면, 종래에 알려진 파워트레인과 전혀 다른 새로운 구성으로 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있다.

특히, 단순 유성기어 3개, 클러치 3개 및 브레이크 2개로 전체의 크기를 소형화시킬 수 있어 컴팩트화가 가능하다.

또한, 6속 까지의 변속 중 각 부재에 걸리는 속도비가 작게 형성되어 내구력이 우수하며, 클러치의 크기를 작게 형성시킬 수 있어 소형화에 유리하다.

Claims

선기어(S1)가 자동변속기를 이루는 몸체에 고정되고, 링기어(R1)가 입력축(I)에 연결된 제1 유성기어(10);

선기어(S2)가 상기 제1 유성기어(10)의 피니언기어(PG1)에 제2 클러치(C3)를 통해 연결되고, 피니언기어(PG2)가 상기 제1 유성기어(10)의 링기어(R1)에 제3 클러치(C4)를 통해 연결되며, 상기 피니언기어(PG2)는 제1 브레이크(B1)와 제2 원웨이클러치(F2)에 연결된 제2 유성기어(20); 및

선기어(S3)가 상기 제1 유성기어(10)의 피니언기어(PG1)에 제1 클러치(C2)를 통해 연결되고, 피니언기어(PG3)가 상기 제2 유성기어(20)의 링기어(R2)와 함께 출력축(O)에 연결되며, 링기어(R3)는 상기 제2 유성기어(20)의 피니언기어(PG2)에 연결되고, 상기 선기어(S3)는 제2 브레이크(B2)와 제1 원웨이클러치(F1)에 연결된 제3 유성기어(30)를 포함하여 구성된 자동변속기의 파워트레인.