KR101393908B1

KR101393908B1 - 자동변속기의 6속 파워트레인

Info

Publication number: KR101393908B1
Application number: KR1020130060801A
Authority: KR
Inventors: 이용철
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-05-12

Abstract

본 발명은 자동변속기의 파워트레인에 관한 것으로, 입력축, 출력축 및 각각 선기어, 유성 캐리어, 링기어가 구비된 제1 유성기어세트, 제2 유성기어세트,제3 유성기어세트를 포함하고, 입력축과 출력축 간의 전진 6속, 후진 1속의 변속비를 구현하기 위하여 구비되는 적어도 7개의 회전요소 및 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 동력전달요소를 포함하는 자동변속기의 6속 파워트레인에 있어서, 입력축으로 이루어진 제1 회전요소와, 제1 유성기어세트의 제1 링기어와 제2 유성기어세트의 제2 링기어를 연결하도록 형성된 제2 회전요소와, 제1 유성기어세트의 제1 선기어로 이루어진 제3 회전요소와, 제1 유성기어세트의 제1 유성 캐리어와 제2 유성기어세트의 제2 유성 캐리어와 출력축을 연결하도록 형성된 제4 회전요소와, 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 제3 유성기어세트의 제3 유성 캐리어를 연결하도록 형성된 제5 회전요소와, 제3 유성기어세트의 제3 링기어로 이루어진 제6 회전요소 및 제3 유성기어세트의 제3 선기어로 이루어진 제7 회전요소를 포함하며, 3개의 유성기어세트와 5개의 동력전달요소를 조합하여 전진 6속 및 후진 1속을 구현할 수 있으며, 동력전달 성능 및 연비가 향상되는 효과가 있는 자동변속기의 6속 파워트레인을 제공한다.

Description

자동변속기의 6속 파워트레인{SIX SPEED POWER TRAIN FOR AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 자동변속기의 파워트레인에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2개의 싱글 피니언 유성기어 세트와 1개의 더블 피니언 유성기어 세트로 구성된 복합 유성기어 세트를 클러치 3개, 브레이크 2개를 조합하여 전진 6속, 후진 1속을 구현한 자동변속기의 6속 파워트레인에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기의 다단 변속 메커니즘은 복수의 유성기어세트를 조합하여 구현되고 있으며, 이러한 복수의 유성기어세트가 조합된 파워트레인은 토크 컨버터로부터 회전 동력을 입력받아 이를 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 수행한다.

통상적으로 사용되고 있는 자동변속기는 6속 자동변속기이다. 동일 변속단을 구현한다고 하더라도 유성기어세트의 조합 방법에 따라 파워트레인의 내구성, 동력 전달 효율, 크기 등이 달라지므로 보다 견고하고, 동력 손실이 없으며 컴팩트한 파워트레인의 구성을 발명하기 위하여 동력전달요소의 개수를 최소화하는 노력이 항시 진행되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0476223호(2005.03.03.)

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은 3개의 유성 기어세트와 5개의 동력전달요소를 이용하여 전진 6속 및 후진 1속이 구현되는 자동변속기의 6속 파워트레인을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동변속기의 6속 파워트레인에 따르면, 입력축, 출력축 및 각각 선기어, 유성 캐리어, 링기어가 구비된 제1 유성기어세트, 제2 유성기어세트, 제3 유성기어세트를 포함하고, 입력축과 출력축 간의 전진 6속, 후진 1속의 변속비를 구현하기 위하여 구비되는 적어도 7개의 회전요소 및 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 동력전달요소를 포함하는 자동변속기의 6속 파워트레인에 있어서, 입력축으로 이루어진 제1 회전요소와, 제1 유성기어세트의 제1 링기어와 제2 유성기어세트의 제2 링기어를 연결하도록 형성된 제2 회전요소와, 제1 유성기어세트의 제1 선기어로 이루어진 제3 회전요소와, 제1 유성기어세트의 제1 유성 캐리어와 제2 유성기어세트의 제2 유성 캐리어와 출력축을 연결하도록 형성된 제4 회전요소와, 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 제3 유성기어세트의 제3 유성 캐리어를 연결하도록 형성된 제5 회전요소와, 제3 유성기어세트의 제3 링기어로 이루어진 제6 회전요소 및 제3 유성기어세트의 제3 선기어로 이루어진 제7 회전요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인을 제공한다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 제2 동력전달요소 및 제4 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 1속의 변속비가 구현되고, 제2 동력전달요소 및 제5 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 2속의 변속비가 구현되고, 제2 동력전달요소 및 제3 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 3속의 변속비가 구현되고, 제1 동력전달요소 및 제2 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 4속의 변속비가 구현되고, 제1 동력전달요소 및 제3 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 5속의 변속비가 구현되고, 제1 동력전달요소 및 제5 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 6속의 변속비가 구현되고, 제3 동력전달요소 및 제4 동력전달요소가 체결됨으로써 후진 1속의 변속비가 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 제1 회전요소는 제1 동력전달요소에 의해 제2 회전요소와 선택적으로 체결되며, 제1 회전요소는 제2 동력전달요소에 의해 제3 회전요소와 선택적으로 체결되며, 제1회전요소는 제3 동력전달요소에 의해 제7 회전요소와 선택적으로 체결되며, 제2 회전요소는 제4 동력전달요소에 의해 변속기 케이스에 선택적으로 체결되어 회전이 고정되며, 제5 회전요소는 제5 동력전달요소에 의해 변속기 케이스에 선택적으로 체결되어 회전이 고정되며, 제6 회전요소는 변속기 케이스에 체결되어 회전이 고정될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 제2 유성기어세트가 더블 피니언 구조이며, 제1 유성기어세트, 제2 유성기어세트, 제3 유성기어세트를 이루는 선기어, 유성 캐리어, 링기어가 각각 서로 구속하여 하나의 기어세트를 형성할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 자동변속기의 6속 파워트레인에 의하면, 3개의 유성기어세트와 5개의 동력전달요소를 조합하여 전진 6속 및 후진 1속을 구현할 수 있으며, 동력전달 성능 및 연비가 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 자동변속기의 6속 파워트레인의 개요도,
도 2는 도 1의 자동변속기의 6속 파워트레인에 적용되는 동력전달요소의 작동표,
도 3은 도 1의 자동변속기의 6속 파워트레인에 적용되는 레버 선도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 자동변속기의 6속 파워트레인의 개요도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 변속기의 6속 파워트레인은 입력축(IN), 출력축(OUT), 제1 유성기어세트(PG1), 제2 유성기어세트(PG2),제3 유성기어세트(PG3) 및 제1 동력전달요소(CL1), 제2 동력전달요소(CL2), 제3 동력전달요소(CL3), 제4 동력전달요소(B1), 제5 동력전달요소(B2)를 포함한다.

본 실시예에서 입력축(IN)은 입력 부재로서 토크 컨버터의 터빈 축을 의미하며, 엔진의 크랭크 축으로부터의 회전 동력이 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어지면서 회전동력이 입력되며, 제1 회전요소(N1)로 작동된다. 또한, 상기 입력축(IN) 상에는 역회전이 방지되도록 원웨이클러치(미도시)가 구비될 수 있다.

출력 기어(OUT)는 출력 부재로서 기 공지된 차동 장치를 통해 좌우 구동륜을 구동시키게 된다.

또한, 제1, 2, 3 동력전달요소(CL1, CL2, CL3)는 통상적으로 적용되는 바와 같이 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압 마찰 결합 유닛인 클러치이며, 제4, 5 동력전달요소(B1, B2)는 디스크 플레이트(미도시)가 변속기 케이스(CASE)에 고정 연결됨으로써 제4, 5 동력전달요소(B1, B2)가 체결될 시 해당 회전요소의 회전동력을 억제할 수 있는 브레이크이다.

제1 유성기어세트(PG1)는 제1 선기어(S1), 제1 유성 캐리어(C1) 및 제1 링기어(R1)로 이루어지는 3개의 작동 요소가 구비된 싱글 피니언 구조이며, 제2 유성기어세트(PG2)는 제2 선기어(S2), 제2 유성 캐리어(PC2) 및 제2 링기어(R2)로 이루어지는 3개의 작동요소가 구비된 더블 피니언 구조이며, 제3 유성기어세트(PG3)는 제3 선기어(S3), 제2 유성 캐리어(C3) 및 제3 링기어(R3)로 이루어지는 3개의 작동요소가 구비된 싱글 피니언 구조이다.

제1 유성기어세트(PG1), 제2 유성기어세트(PG2), 제3 유성기어세트(PG3)가 각각 서로 구속하여 하나의 기어세트를 이루게 된다.

제1 유성기어세트(PG1)의 제1 링기어(R1)는 제2 유성기어세트(PG2)의 제2 링기어(R2)와 직결되어 제2 회전요소(N2)로써 작동되며, 제2 회전요소(N2)가 변속기 케이스(CASE)에 선택적으로 연결되도록 제4 동력전달요소(B1)가 제1 링기어(R1)와 변속기 케이스(CASE) 사이에 개재된다.

또한, 제2 회전요소(N2)가 입력축(IN)으로 이루어진 제1 회전요소(N1)와 선택적으로 연결되도록 입력축(IN)과 제1 링기어(R1) 사이에 제1 동력전달요소(CL1)가 개재된다.

제1 유성캐리어(C1)는 제2 유성기어세트(PG2)에 구비된 제2 유성 캐리어(PC2)와 직결되며, 제2 유성 캐리어(PC2)는 출력축(OUT)과 직결되어 제4 회전요소(N4)로써 작동된다.

제1 선기어(S1)는 제3 회전요소(N3)로써 작동되며, 제3 회전요소(N3)가 입력축(IN)인 제1 회전요소(N1)와 선택적으로 연결되도록 입력축(IN)과 제1 선기어(S1) 사이에 제2 동력전달요소(CL2)가 개재된다.

제2 선기어(S2)는 제3 유성기어세트(PG3)에 구비된 제3 유성 캐리어(C3)와 직결되어 제5 회전요소(N5)로써 작동되고, 제5 회전요소(N5)가 변속기 케이스(CASE)에 대하여 선택적으로 연결되도록 제3 유성 캐리어(C3)와 변속기 케이스(CASE) 사이에 제5 동력전달요소(B2)가 개재된다.

제3 링기어(R3)는 제6 회전요소(N6)로써 작동되며, 제6 회전요소(N6)는 변속기 케이스(CASE)와 직결된다.

제3 선기어(S3)는 제7 회전요소(N7)로써 작동되며, 제7 회전요소(N7)가 입력축(IN)인 제1 회전요소(N1)와 선택적으로 연결되도록 입력축(IN)과 제3 선기어(S3) 사이에 제3 동력전달요소(CL3)가 개재된다.

도 2는 도 1의 자동변속기의 6속 파워트레인에 적용되는 동력전달요소의 작동표이고, 도 3은 도 1의 자동변속기의 6속 파워트레인에 적용되는 레버 선도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 일 실시예에 의한 자동변속기의 6속 파워 트레인의 동력전달요소가 작동하면서 변속을 행하게 되는데, [○] 는 체결된 상태를 표시하며, 각 변속단에서는 2개의 동력전달요소가 작동하면서 변속이 이루어지고, 도 3에 도시한 바와 같이 각 회전요소의 회전 속도에 해당하는 입출력 속도비를 그려보면 각각의 변속단에 따라 구현되는 변속비를 알 수 있다.

제3 링기어(R3)로 이루어진 제6 회전요소(N6)가 변속기 케이스(CASE)에 고정되므로 전진 1속 내지 6속 및 후진 1속에서 제3 링기어(R3)는 고정요소로 작동된다.

전진 1속에서는 제2 동력전달요소(CL2), 제4 동력전달요소(B1)가 체결된다. 제1 회전요소(N1)인 입력축(IN)의 회전 동력이 제3 회전요소(N3)인 제1 선기어(S1)로 입력되고, 제4 회전요소(N4)인 제1 유성 캐리어(C1) 및 제2 유성 캐리어(PC2)를 통해 출력축(OUT)으로 전달된다.

이때, 제2 회전요소(N2)인 제1 링기어(R1) 및 제2 링기어(R2)가 제4 동력전달요소(B1)의 체결로 인하여 고정요소로 작동되므로, 1속에서의 변속선도는 도 3에 개시된 전진 1속(D1)을 형성하게 된다.

전진 2속에서는 제2 동력전달요소(CL2), 제5 동력전달요소(B2)가 체결된다. 제1 회전요소(N1)인 입력축(IN)의 회전 동력이 제3 회전요소(N3)인 제1 선기어(S1)로 입력되며, 제4 회전요소(N4)인 제1 유성 캐리어(C1) 및 제2 유성 캐리어(PC2)를 통하여 출력축(OUT)으로 전달된다.

이때, 제5 동력전달요소(B2)의 체결로 인하여 제5 회전요소(N5)인 제2 선기어(S2) 및 제3 유성 캐리어(C3)가 고정요소로 작동되므로, 2속에서의 변속선도는 도 3에 개시된 전진 2속(D2)을 형성하게 된다.

전진 3속에서는 제2 동력전달요소(CL2), 제3 동력전달요소(CL3)가 체결된다. 제1 회전요소(N1)인 입력축(IN)의 회전 동력이 제3 회전요소(N3)인 제1 선기어(S1)로 입력됨과 동시에 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3)로 입력되며, 제4 회전요소(N4)인 제1 유성 캐리어(C1) 및 제2 유성 캐리어(PC2)를 통하여 출력축(OUT)으로 전달된다.

이때, 제3 선기어(S3)로 입력된 회전동력에 의해 제5 회전요소(N5)인 제2 선기어(S2) 및 제3 캐리어(C3)가 회전요소로 작동되므로 3속에서의 변속선도는 도 3에 개시된 전진 3속(D3)을 형성하게 된다.

전진 4속에서는 제1 동력전달요소(CL1), 제2 동력전달요소(CL2)가 체결된다.

제1 회전요소(N1)인 입력축(IN)의 회전 동력이 제2 회전요소(N2)인 제1 링기어(R1) 및 제2 링기어(R2)로 전달됨과 동시에 제3 회전요소(N3)인 제1 선기어(S1)로 입력되며, 제4 회전요소(N4)인 제1 유성캐리어(C1) 및 제2 유성 캐리어(PC2)를 통하여 출력축(OUT)으로 전달된다.

제2 회전요소(N2), 제3 회전요소(N3), 제4 회전요소(N4)가 모두 입력축(IN)과 등속 회전되므로 제4 회전요소(N4)를 통하여 1:1의 변속비가 출력축(OUT)으로 전달되며, 4속에서의 변속선도는 도 3에 개시된 전진 4속(D4)을 형성하게 된다.

전진 5속에서는 제1 동력전달요소(CL1), 제3 동력전달요소(CL3)가 체결된다.

제1 회전요소(N1)인 입력축(IN)의 회전 동력이 제2 회전요소인(N2)인 제1 링기어(R1) 및 제2 링기어(R2)로 입력됨과 동시에 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3)로 입력되며, 제4 회전요소(N4)인 제1 유성 캐리어(C1) 및 제2 유성 캐리어(PC2)를 통하여 출력축(OUT)으로 전달된다.

이때, 제3 선기어(S3)로 입력된 회전동력에 의해 제5 회전요소(N5)인 제2 선기어(S2) 및 제3 캐리어(C3)가 회전요소로 작동되므로, 5속에서의 변속선도는 도 3에 개시된 전진 5속(D5)을 형성하게 된다.

전진 6속에서는 제1 동력전달요소(CL1), 제5 동력전달요소(B2)가 체결된다.

제1 회전요소(N1)인 입력축(IN)의 회전 동력이 제2 회전요소인(N2)인 제1 링기어(R1) 및 제2 링기어(R2)로 입력되며, 제4 회전요소(N4)인 제1 유성 캐리어(C1) 및 제2 유성 캐리어(PC2)를 통하여 출력축(OUT)으로 전달된다.

이때, 제5 동력전달요소(B2)의 체결로 인하여 제5 회전요소(N5)인 제2 선기어(S2) 및 제3 유성 캐리어(C3)가 고정요소로 작동되므로, 6속에서의 변속선도는 도 3에 개시된 전진 6속(D6)을 형성하게 된다.

후진 1속에서는 제3 동력전달요소(CL3), 제4 동력전달요소(B1)가 체결된다.

제1 회전요소(N1)인 입력축(IN)의 회전동력이 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3)로 입력되며 제4 회전요소(N4)인 제1 유성캐리어(C1) 및 제2 유성 캐리어(PC2)를 통하여 출력축(OUT)으로 전달된다.

이때, 제4 동력전달요소(B1)의 체결로 인하여 제2 회전요소(N2)인 제1 링기어(R1) 및 제2 링기어(R2)가 고정요소로 작동되므로, 후진 1속에서의 변속선도는 도 3에 개시된 후진 1속(R)을 형성하게 된다.

IN: 입력축 OUT출력축
PG1: 제1 유성기어세트 PG2: 제2 유성기어세트
PG3: 제3 유성기어세트
S1: 제1 선기어 C1: 제1 유성 캐리어
R1: 제1 링기어 S2: 제2 선기어
PC2: 제2 유성 캐리어 R2: 제2 링기어
S3: 제3 선기어 C3: 제3 유성 캐리어
R3: 제3 링기어
N1: 제1 회전요소 N2: 제2 회전요소
N3: 제3 회전요소 N4: 제4 회전요소
N5: 제5 회전요소 N6: 제6 회전요소
N7: 제7 회전요소
CL1: 제1 동력전달요소 CL2: 제2 동력전달요소
CL3: 제3 동력전달요소 B1: 제4 동력전달요소
B2: 제5 동력전달요소
CASE: 변속기 케이스

Claims

입력축, 출력축 및 각각 선기어, 유성 캐리어, 링기어가 구비된 제1 유성기어세트, 제2 유성기어세트, 제3 유성기어세트를 포함하고, 상기 입력축과 출력축 간의 전진 6속, 후진 1속의 변속비를 구현하기 위하여 구비되는 적어도 7개의 회전요소 및 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 동력전달요소를 포함하는 자동변속기의 6속 파워트레인에 있어서,
상기 입력축으로 이루어진 제1 회전요소;
상기 제1 유성기어세트의 제1 링기어와 상기 제2 유성기어세트의 제2 링기어를 연결하도록 형성된 제2 회전요소;
상기 제1 유성기어세트의 제1 선기어로 이루어진 제3 회전요소;
상기 제1 유성기어세트의 제1 유성 캐리어와 상기 제2 유성기어세트의 제2 유성 캐리어와 상기 출력축을 연결하도록 형성된 제4 회전요소;
상기 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 상기 제3 유성기어세트의 제3 유성 캐리어가 연결하도록 형성된 제5 회전요소;
상기 제3 유성기어세트의 제3 링기어로 이루어진 제6 회전요소; 및
상기 제3 유성기어세트의 제3 선기어로 이루어진 제7 회전요소;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.
제1항에 있어서,
상기 제2 동력전달요소 및 상기 제4 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 1속의 변속비가 구현되고,
상기 제2 동력전달요소 및 상기 제5 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 2속의 변속비가 구현되고,
상기 제2 동력전달요소 및 상기 제3 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 3속의 변속비가 구현되고,
상기 제1 동력전달요소 및 상기 제2 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 4속의 변속비가 구현되고,
상기 제1 동력전달요소 및 상기 제3 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 5속의 변속비가 구현되고,
상기 제1 동력전달요소 및 상기 제5 동력전달요소가 체결됨으로써 전진 6속의 변속비가 구현되고,
상기 제3 동력전달요소 및 상기 제4 동력전달요소가 체결됨으로써 후진 1속의 변속비가 구현되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.
제2항에 있어서,
상기 제1 회전요소는 상기 제1 동력전달요소에 의해 상기 제2 회전요소와 선택적으로 체결되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.
제2항에 있어서,
상기 제1 회전요소는 상기 제2 동력전달요소에 의해 상기 제3 회전요소와 선택적으로 체결되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.
제2항에 있어서,
상기 제1회전요소는 상기 제3 동력전달요소에 의해 상기 제7 회전요소와 선택적으로 체결되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.
제2항에 있어서,
상기 제2 회전요소는 제4 동력전달요소에 의해 변속기 케이스에 선택적으로 체결되어 회전이 고정되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.
제2항에 있어서,
상기 제5 회전요소는 제5 동력전달요소에 의해 변속기 케이스에 선택적으로 체결되어 회전이 고정되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.
제2항에 있어서,
상기 제6 회전요소는 변속기 케이스에 체결되어 회전이 고정된 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.
제1항에 있어서,
상기 제2 유성기어세트가 더블 피니언 구조인 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.
제9항에 있어서,
상기 제1 유성기어세트, 상기 제2 유성기어세트, 상기 제3 유성기어세트를 이루는 선기어, 유성 캐리어, 링기어가 각각 서로 구속하여 하나의 기어세트를 이룬 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워트레인.