KR101283034B1

KR101283034B1 - 차량용 변속기

Info

Publication number: KR101283034B1
Application number: KR1020110095033A
Authority: KR
Inventors: 심휴태; 서강수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-07-08
Also published as: DE102011056897A1; JP5964033B2; US20130072342A1; US8517885B2; DE102011056897B4; JP2013068318A; CN103016653B; KR20130031455A; CN103016653A

Abstract

본 발명은 4개의 유성기어장치를 사용하여 전진 10속 및 후진 3속 이상의 변속비를 구현하면서, 제2유성기어장치의 제2선기어 회전수를 감소시킬 수 있도록 하여, 동력전달 효율을 향상시키고 제2유성기어장치의 피니언기어, 피니언샤프트 및 니들롤러베어링 등의 관련부품 수명을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량용 변속기{TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전진 10속 후진 4속의 변속비를 구현할 수 있도록 하는 차량의 변속기 구조에 관한 기술이다.

도 1은 종래 기술에 의한 전진 10속 후진 3속의 변속기 구조를 도시한 것으로서, 제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2)가 제1복합유성기어장치(CG1)를 구성하고, 제3유성기어장치(PG3)와 제4유성기어장치(PG4)가 제2복합유성기어장치(CG2)를 구성하며, 상기 제1유성기어장치(PG1)는 제1선기어(S1), 제1캐리어(C1) 및 제1링기어(R1)로 구성되고, 제2유성기어장치(PG2)는 제2선기어(S2), 제2캐리어(C2) 및 제2링기어(R2)로 구성되며, 제3유성기어장치(PG3)는 제3선기어(S3), 제3캐리어(C3) 및 제3링기어(R3)로 구성되고, 제4유성기어장치(PG4)는 제4선기어(S4), 제4캐리어(C4) 및 제4링기어(R4)로 구성되어, 상기 제1링기어(R1)와 제2캐리어(C2)가 영구 연결되어 상기 제3선기어(S3)에 일체로 연결된 구성을 가지고 있다.

또한, 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2) 및 제3클러치(CL3)가 구비되고, 제1브레이크(B1), 제2브레이크(B2), 제3브레이크(B3) 및 제4브레이크(B4)가 구비되며, 하나의 원웨이클러치(F1)가 구비되어 있어서, 입력축(IN)은 상기 제1클러치(CL1) 내지 제3클러치(CL3)를 통하여 입력되며, 출력축(OUT)은 상기 제3링기어(R3) 및 제4캐리어(C4)에 동시에 연결된 구성이다.

상기한 바와 같은 종래의 10속 변속기 구조는 도 2에 도시된 바와 같은 작동요소의 작동 조합에 의해 전진 10속 및 후진 3속을 구현하며, 그 레버 다이어그램은 도 3과 같이 표현된다.

상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 종래의 변속기 구조에서는 상기 제2선기어(S2)가 과도한 회전속도를 갖는 경우가 있어서, 동력전달 효율이 떨어지고, 제2유성기어장치(PG2)의 피니언기어, 피니언샤프트 및 니들롤러베어링 등의 관련부품 내구성이 떨어질 수 있는 단점이 있다.

즉, 도 2와 도 3을 참조하여 살펴보면, 상기 제2클러치(CL2)와 제2브레이크(B2)가 동시에 작동되는 4속 및 6속에서 상기 제2선기어(S2)의 회전속도는 지나치게 높아지는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 4개의 유성기어장치를 사용하여 전진 10속 및 후진 3속 이상의 변속비를 구현하면서, 제2유성기어장치의 제2선기어의 회전수를 감소시킬 수 있도록 하여, 동력전달 효율을 향상시키고 제2유성기어장치의 피니언기어, 피니언샤프트 및 니들롤러베어링 등의 관련부품 수명을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 변속기는

제1유성기어장치와 제2유성기어장치가 연결되어 구성하는 제1복합유성기어장치와;

상기 제1복합유성기어장치와 연결되며, 제3유성기어장치와 제4유성기어장치가 연결되어 구성하는 제2복합유성기어장치와;

상기 제1복합유성기어장치에 연결되는 입력축과;

상기 제2복합유성기어장치에 연결되는 출력축과;

상기 제1유성기어장치의 제3회전요소와 상기 제2유성기어장치의 제2회전요소를 선택적으로 연결하는 제1클러치와;

상기 제1유성기어장치의 제2회전요소와 제2유성기어장치의 제3회전요소에 상기 입력축을 선택적으로 연결하는 제2클러치와;

상기 입력축을 상기 제3유성기어장치의 제3회전요소에 선택적으로 연결하는 제3클러치와;

상기 제1유성기어장치의 제2회전요소와 상기 제2유성기어장치의 제3회전요소를 선택적으로 고정하는 제1브레이크와;

상기 제1유성기어장치의 제1회전요소를 선택적으로 고정시키는 제2브레이크와;

상기 제3유성기어장치의 제1회전요소와 제4유성기어장치의 제1회전요소를 함께 선택적으로 고정하는 제3브레이크와;

상기 제3유성기어장치의 제3회전요소와 제4유성기어장치의 제2회전요소를 함께 선택적으로 고정하는 제4브레이크;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 차량용 변속기의 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 변속기의 작동요소들의 작동표,
도 3은 도 1의 변속기의 작동을 설명한 레버 다이어그램,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 변속기의 구성을 도시한 도면,
도 5는 도 4의 변속기의 작동요소들의 작동표,
도 6은 도 4의 변속기의 작동을 설명한 레버 다이어그램이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명 실시예의 차량용 변속기는 제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2)가 연결되어 구성하는 제1복합유성기어장치(CG1)와; 상기 제1복합유성기어장치(CG1)와 연결되며, 제3유성기어장치(PG3)와 제4유성기어장치(PG4)가 연결되어 구성하는 제2복합유성기어장치(CG2)와; 상기 제1복합유성기어장치(CG1)에 연결되는 입력축(IN)과; 상기 제2복합유성기어장치(CG2)에 연결되는 출력축(OUT)과; 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소와 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소를 선택적으로 연결하는 제1클러치(CL1)와; 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소에 상기 입력축(IN)을 선택적으로 연결하는 제2클러치(CL2)와; 상기 입력축(IN)을 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소에 선택적으로 연결하는 제3클러치(CL3)와; 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소를 선택적으로 고정하는 제1브레이크(B1)와; 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소를 선택적으로 고정시키는 제2브레이크(B2)와; 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소를 함께 선택적으로 고정하는 제3브레이크(B3)와; 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소를 함께 선택적으로 고정하는 제4브레이크(B4)를 포함하여 구성된다.

상기 입력축(IN)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소에 영구 연결되고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소는 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소에 영구 연결되며, 상기 출력축(OUT)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소에 연결된 구조이다.

상기 제1복합유성기어장치(CG1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소를 영구 연결하고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소와 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소를 상기 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결할 수 있도록 하여 구성된다.

상기 제2복합유성기어장치(CG2)는 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소를 영구 연결하고, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소를 영구 연결하여 구성된다.

즉, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소 내지 제3회전요소는 차례로 제1선기어(S1), 제1캐리어(C1), 제1링기어(R1)에 해당하고, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소 내지 제3회전요소는 차례로 제2선기어(S2), 제2캐리어(C2), 제2링기어(R2)에 해당하며, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 내지 제3회전요소는 차례로 제3선기어(S3), 제3캐리어(C3), 제3링기어(R3)에 해당하고, 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소 내지 제3회전요소는 차례로 제4선기어(S4), 제4캐리어(C4), 제4링기어(R4)에 해당한다.

따라서, 상기 제1복합유성기어장치(CG1)는 상기 제1캐리어(C1)와 제2링기어(R2)가 영구 연결되고, 상기 제1링기어(R1)가 상기 제2캐리어(C2)에 상기 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결되어, 상기 제1클러치(CL1)가 연결되면 CR-CR식 복합유성기어장치를 구성하는 것이다.

상기 제2복합유성기어장치(CG2)는 상기 제3선기어(S3)와 제4선기어(S4)가 영구 연결되고, 상기 제3링기어(R3)와 제4캐리어(C4)가 영구 연결되어 심프슨식 복합유성기어장치를 구성하며, 상기 제4링기어(R4)가 상기 제1링기어(R1)에 영구 연결된 구조이다.

또한, 상기 입력축(IN)은 상기 제1캐리어(C1)와 제2링기어(R2)의 연결체에 상기 제2클러치(CL2)로 선택적으로 연결됨과 아울러, 상기 제2선기어(S2)에 영구 연결되며, 또한 상기 제3클러치(CL3)로 상기 제3링기어(R3)와 제4캐리어(C4)의 연결체에 선택적으로 연결된 구성이며, 상기 출력축(OUT)은 상기 제3캐리어(C3)에 연결된 것이다.

상기 제1브레이크(B1)는 상기 제1캐리어(C1)와 제2링기어(R2)의 연결체를 선택적으로 고정할 수 있도록 설치되며, 상기 제2브레이크(B2)는 상기 제1선기어(S1)를 선택적으로 고정할 수 있도록 설치되고, 상기 제3브레이크(B3)는 상기 제3선기어(S3)와 제4선기어(S4)의 연결체를 선택적으로 고정할 수 있도록 설치되며, 상기 제4브레이크(B4)는 상기 제3링기어(R3)와 제4캐리어(C4)의 연결체를 선택적으로 고정할 수 있도록 설치되어 있다.

또한, 상기 제1캐리어(C1)와 제2링기어(R2)의 연결체가 역회전 하는 것을 방지할 수 있도록 원웨이클러치(F1)가 설치되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 차량용 변속기는 도 5와 같은 작동표에 따라 각 변속단을 구성하게 되며, 이러한 작동상태는 도 6의 레버 다이어그램으로 정리될 수 있다.

특히, 본 발명의 변속기는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2선기어(S2)를 상기 입력축(IN)에 영구 연결시키고 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1링기어(R1)와 제2유성기어장치(PG2)의 제2캐리어(C2)를 상기 제1클러치(CL1)로 가변 연결할 수 있도록 함으로써, 상기 제2선기어(S2)의 회전수가 감소되도록 하여 동력 전달 효율이 증대되도록 하고, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 피니언기어, 피니언샤프트 및 니들롤러베어링의 내구성이 향상되도록 한다.

즉, 상기 제2선기어(S2)를 입력축(IN)에 연결시켜서 상기 제2선기어(S2)는 입력축(IN) 회전속도 이상으로는 상승하지 않으며, 상기 제2클러치(CL2)와 제2브레이크(B2)가 함께 작동되는 4속, 6속 및 후진4속에서도 상기 제1클러치(CL1)가 해제됨에 의해 상기 제2선기어(S2)의 회전속도는 입력축(IN) 회전속도를 유지하고 그 이상으로는 회전되지 않는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

PG1; 제1유성기어장치
PG2; 제2유성기어장치
PG3; 제3유성기어장치
PG4; 제4유성기어장치
CG1; 제1복합유성기어장치
CG2; 제2복합유성기어장치
IN; 입력축
OUT; 출력축
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
CL3; 제3클러치
F1; 원웨이클러치
B1; 제1브레이크
B2; 제2브레이크
B3; 제3브레이크
B4; 제4브레이크

Claims

제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2)가 연결되어 구성하는 제1복합유성기어장치(CG1)와;
상기 제1복합유성기어장치(CG1)와 연결되며, 제3유성기어장치(PG3)와 제4유성기어장치(PG4)가 연결되어 구성하는 제2복합유성기어장치(CG2)와;
상기 제1복합유성기어장치(CG1)에 연결되는 입력축(IN)과;
상기 제2복합유성기어장치(CG2)에 연결되는 출력축(OUT)과;
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소와 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소를 선택적으로 연결하는 제1클러치(CL1)와;
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소에 상기 입력축(IN)을 선택적으로 연결하는 제2클러치(CL2)와;
상기 입력축(IN)을 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소에 선택적으로 연결하는 제3클러치(CL3)와;
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소를 선택적으로 고정하는 제1브레이크(B1)와;
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소를 선택적으로 고정시키는 제2브레이크(B2)와;
상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소를 함께 선택적으로 고정하는 제3브레이크(B3)와;
상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소를 함께 선택적으로 고정하는 제4브레이크(B4);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 입력축(IN)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소에 영구 연결되고;
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소는 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소에 영구 연결되며;
상기 출력축(OUT)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소에 연결된 것
을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1복합유성기어장치(CG1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소를 영구 연결하고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소와 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소를 상기 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결할 수 있도록 하여 구성된 것
을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제2복합유성기어장치(CG2)는 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소를 영구 연결하고, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소를 영구 연결하여 구성된 것
을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소 내지 제3회전요소는 차례로 제1선기어(S1), 제1캐리어(C1), 제1링기어(R1)에 해당하고;
상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소 내지 제3회전요소는 차례로 제2선기어(S2), 제2캐리어(C2), 제2링기어(R2)에 해당하며;
상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 내지 제3회전요소는 차례로 제3선기어(S3), 제3캐리어(C3), 제3링기어(R3)에 해당하고;
상기 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소 내지 제3회전요소는 차례로 제4선기어(S4), 제4캐리어(C4), 제4링기어(R4)에 해당하며;
상기 제1복합유성기어장치(CG1)는 상기 제1캐리어(C1)와 제2링기어(R2)가 영구 연결되고, 상기 제1링기어(R1)가 상기 제2캐리어(C2)에 상기 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결되어, 상기 제1클러치(CL1)가 연결되면 CR-CR식 복합유성기어장치를 구성하는 것
을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 5에 있어서,
상기 제2복합유성기어장치(CG2)는 상기 제3선기어(S3)와 제4선기어(S4)가 영구 연결되고, 상기 제3링기어(R3)와 제4캐리어(C4)가 영구 연결되어 심프슨식 복합유성기어장치를 구성하며;
상기 제4링기어(R4)가 상기 제1링기어(R1)에 영구 연결된 것
을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 6에 있어서,
상기 입력축(IN)은 상기 제1캐리어(C1)와 제2링기어(R2)의 연결체에 상기 제2클러치(CL2)로 선택적으로 연결되고, 상기 제2선기어(S2)에 영구 연결되며, 상기 제3클러치(CL3)로 상기 제3링기어(R3)와 제4캐리어(C4)의 연결체에 선택적으로 연결되고;
상기 출력축(OUT)은 상기 제3캐리어(C3)에 연결된 것
을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 7에 있어서,
상기 제1브레이크(B1)는 상기 제1캐리어(C1)와 제2링기어(R2)의 연결체를 선택적으로 고정할 수 있도록 설치되며;
상기 제2브레이크(B2)는 상기 제1선기어(S1)를 선택적으로 고정할 수 있도록 설치되고;
상기 제3브레이크(B3)는 상기 제3선기어(S3)와 제4선기어(S4)의 연결체를 선택적으로 고정할 수 있도록 설치되며;
상기 제4브레이크(B4)는 상기 제3링기어(R3)와 제4캐리어(C4)의 연결체를 선택적으로 고정할 수 있도록 설치된 것
을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 8에 있어서,
상기 제1캐리어(C1)와 제2링기어(R2)의 연결체가 역회전 하는 것을 방지할 수 있도록 원웨이클러치(F1)를 더 구비한 것
을 특징으로 하는 차량용 변속기.