KR101592368B1

KR101592368B1 - 차량용 자동변속기의 유성기어트레인

Info

Publication number: KR101592368B1
Application number: KR1020110074788A
Authority: KR
Inventors: 박종술; 서태석; 이혁준
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2016-02-11
Also published as: CN102900815B; US20130029799A1; CN102900815A; US8556768B2; JP5972562B2; DE102011056884A1; JP2013029192A; KR20130013251A

Abstract

차량용 자동변속기의 기어 트레인이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유성기어트레인은 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축; 변속된 회전동력을 출력하는 출력축; 상기 입력축으로부터 항시 입력되는 회전동력을 역회전 출력하는 제1 유성기어세트; 상기 제1 유성기어세트로부터 입력되는 역회전 동력을 그대로 출력하거나 정회전 동력으로 전환하여 출력하는 제2 유성기어세트; 제3, 제4 유성기어세트의 조합에 의해 이루어져 상기 입력축으로부터 2개의 경로를 통해 선택적으로 입력되는 회전동력과, 상기 제2 유성기어세트로부터 입력되는 회전동력을 전진 9속 및 후진 1속으로 변속하여 출력하는 복합유성기어세트; 상기 제1, 제2 유성기어세트 및 복합유성기어세트의 각 회전요소 중, 2개 이상의 회전요소를 연결하거나 1개의 회전요소로 이루어지는 8개의 회전멤버; 및 상기 8개의 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 상기 입력축 사이에 개재되거나, 선택된 상기 회전멤버 사이에 개재되는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재를 포함한다.

Description

차량용 자동변속기의 유성기어트레인{PLANETARY GEAR TRAIN OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 자동변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킬 수 있도록 한 차량용 자동변속기의 유성기어트레인에 관한 것이다.

통상적으로 자동변속기의 유성기어트레인은 복수의 유성기어세트 조합에 의하여 구현되며, 토크 컨버터로부터 전달되는 회전동력을 다단으로 자동 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 한다.

이러한 유성기어트레인은 구현 가능한 변속단이 많을수록 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할 뿐만 아니라 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 구현할 수 있기 때문에 보다 많은 변속단을 구현할 수 있도록 꾸준한 연구가 이루어지고 있다.

상기 유성기어트레인은 동일 변속단을 구현하더라도 회전요소(선기어, 유성캐리어, 링기어)의 연결 구성에 따라 상이한 작동 메카니즘을 갖는다.

또한, 유성기어트레인은 그 연결 구성에 따라 내구성, 동력전달효율, 크기 등이 달라지는 특성이 있다. 이에, 자동변속기 분야에서는 보다 견고하고, 동력손실이 없으며, 콤팩트(Compact)한 유성기어트레인의 제작을 위해 연구 개발이 지속되고 있다.

또한, 유성기어트레인은 다수의 변속단을 구현하되, 변속제어 관점에서 이웃하는 변속단으로의 순차 변속 시, 하나의 마찰부재를 해제하고 다른 하나의 마찰부재를 작동하는 작동조건 만족시켜야 한다.

그리고 유성기어트레인은 이웃하는 변속단간의 단간비가 적절한 수준으로 구현되어야 한다.

이러한 측면에서 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동변속기는 4속 및 5속 자동변속기가 주류를 이루고 있으나, 최근에는 6속 자동변속기가 상용화되고 있는 추세이며, 그 이상의 변속단(8속 내지 10속)을 구현할 수 있는 유성기어트레인의 연구 개발도 활발하게 진행되고 있다.

상기와 같은 유성기어트레인의 개발에 부응하기 위한 종래 유성기어트레인을 살펴보면 다음과 같다.(특허문헌1 참조)

종래 유성기어트레인은 단순유성기어셋트인 제1,제2 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 입력축으로부터의 회전 동력이 선택적으로 입력되는 제1,제2 입력 경로와, 상기 제1,제2 입력 경로를 통해 입력되는 회전 동력을 감속 및 동속, 그리고 역회전으로 변속된 회전동력을 출력하는 1개의 중간 출력경로를 보유하는 제1 변속부와; 단순유성기어셋트인 제3,제4 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 상기 중간 출력경로를 통해 출력되는 회전동력을 제1,제2 중간 입력경로를 통해 전달받아 전진9속 및 후진 3속으로 변속시켜 최종 출력 경로를 통해 출력이 이루어지도록 하는 제2 변속부와; 상기 제1, 2 변속부에 배치되어 해당 작동요소가 선택적으로 입력요소 및 고정요소로 작동할 수 있도록 하는 7개의 마찰부재를 포함하여 이루어진다.

[특허문헌 1]대한민국 공개특허 2008-0033789호 공보

그러나 상기와 같은 종래 유성기어트레인은 4개의 단순유성기어세트와, 7개의 마찰부재(클러치 4개, 브레이크 3개)가 적용되기 때문에 중량이 크고, 전장이 길어지면서 탑재성이 떨어진다는 문제점이 있다.

또한, 7개의 마찰부재가 적용됨으로써, 이들을 제어하는 유압제어시스템의 구성이 복잡하게 이루어진다는 문제점이 있다.

본 발명의 실시 예는 다수의 유성기어세트와 다수의 마찰부재의 조합에 의하여 마찰부재의 작동조건 및 단간비가 우수한 전진 9속 및 후진 1속의 변속단을 구현함으로써, 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킬 수 있도록 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축; 변속된 회전동력을 출력하는 출력축; 상기 입력축으로부터 항시 입력되는 회전동력을 역회전 출력하는 제1 유성기어세트; 상기 제1 유성기어세트로부터 입력되는 역회전 동력을 그대로 출력하거나 정회전 동력으로 전환하여 출력하는 제2 유성기어세트; 제3, 제4 유성기어세트의 조합에 의해 이루어져 상기 입력축으로부터 2개의 경로를 통해 선택적으로 입력되는 회전동력과, 상기 제2 유성기어세트로부터 입력되는 회전동력을 전진 9속 및 후진 1속으로 변속하여 출력하는 복합유성기어세트; 상기 제1, 제2 유성기어세트 및 복합유성기어세트의 각 회전요소 중, 2개 이상의 회전요소를 연결하거나 1개의 회전요소로 이루어지는 8개의 회전멤버; 및 상기 8개의 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 상기 입력축 사이에 개재되거나, 선택된 상기 회전멤버 사이에 개재되는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재를 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인을 제공할 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축; 변속된 회전동력을 출력하는 출력축; 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어를 보유하는 제1 유성기어세트; 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어를 보유하는 제2 유성기어세트; 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 제3 유성기어세트와, 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어를 보유하는 제4 유성기어세트를 조합하여 이루어지는 복합유성기어세트; 상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 직접 연결되는 제1 회전멤버; 상기 제1 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 직접 연결되는 제2 회전멤버; 상기 제1 링기어와 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지는 제3 회전멤버; 상기 제2 선기어와 제3 선기어를 포함하여 이루어지는 제4 회전멤버; 상기 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전멤버; 상기 제3 유성캐리어와 제4 링기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제6 회전멤버; 상기 제3 링기어와 제4 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축과 직접 연결되는 제7 회전멤버; 상기 제4 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 선택적으로 연결되는 제8 회전멤버; 상기 8개의 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 상기 입력축 사이에 개재되거나, 선택된 상기 회전멤버 사이에 개재되는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재를 포함하여 다단 변속단을 구현하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인을 제공할 수 있다.

또한, 제1 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트; 제2 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트; 제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트; 및 제4 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 6개의 마찰부재는 상기 입력축과 제8 회전멤버 사이에 개재되는 제1 클러치; 상기 입력축과 제6 회전멤버 사이에 개재되는 제2 클러치; 상기 제3 회전멤버와 제4 회전멤버 사이에 개재되는 제3 클러치; 상기 제5 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제1 브레이크; 상기 제6 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제2 브레이크; 및 상기 제4 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제3 브레이크로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 다단 변속단은 상기 제3 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 1속 변속단; 상기 제1 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 2속 변속단; 상기 제1 클러치와 제3 클러치가 동시 작동하여 구현되는 전진 3속 변속단; 상기 제1 클러치와 제3 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 4속 변속단; 상기 제1 클러치와 제1 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 5속 변속단; 상기 제1 클러치와 제2 클러치가 동시 작동하여 구현되는 전진 6속 변속단; 상기 제2 클러치와 제1 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 7속 변속단; 상기 제2 클러치와 제3 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 8속 변속단; 상기 제2 클러치와 제3 클러치가 동시 작동하여 구현되는 전진 9속 변속단; 및 상기 제1 브레이크와 제2 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 후진 변속단으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축; 변속된 회전동력을 출력하는 출력축; 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어를 보유하는 제1 유성기어세트; 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어를 보유하는 제2 유성기어세트; 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 제3 유성기어세트와, 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어를 보유하는 제4 유성기어세트를 조합하여 이루어지는 복합유성기어세트; 상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 직접 연결되는 제1 회전멤버; 상기 제1 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 직접 연결되는 제2 회전멤버; 상기 제1 링기어와 제2 링기어를 포함하여 이루어지는 제3 회전멤버; 상기 제2 선기어와 제3 선기어를 포함하여 이루어지는 제4 회전멤버; 상기 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전멤버; 상기 제3 유성캐리어와 제4 링기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제6 회전멤버; 상기 제3 링기어와 제4 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축과 직접 연결되는 제7 회전멤버; 상기 제4 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 선택적으로 연결되는 제8 회전멤버; 상기 8개의 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 상기 입력축 사이에 개재되거나, 선택된 상기 회전멤버 사이에 개재되는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재를 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인을 제공할 수 있다.

또한, 제1 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트; 제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트; 제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트; 및 제4 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축; 변속된 회전동력을 출력하는 출력축; 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어를 보유하는 제1 유성기어세트; 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어를 보유하는 제2 유성기어세트; 제3 선기어, 제4 선기어, 공유 유성캐리어, 공유 링기어를 보유하는 복합유성기어세트; 상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 직접 연결되는 제1 회전멤버; 상기 제1 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 직접 연결되는 제2 회전멤버; 상기 제1 링기어와 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지는 제3 회전멤버; 상기 제2 선기어와 제3 선기어를 포함하여 이루어지는 제4 회전멤버; 상기 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전멤버; 상기 공유 캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 가변 연결되거나 변속기 하우징과 가변 연결되는 제6 회전멤버; 상기 공유 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축과 직접 연결되는 제7 회전멤버; 상기 제4 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 가변 연결되는 제8 회전멤버; 상기 8개의 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 상기 입력축 사이에 개재되거나, 선택된 상기 회전멤버 사이에 개재되는 클러치와, 상기 회전멤버 중 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재를 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인을 제공할 수 있다.

또한, 제1 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트; 제2 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트; 및 복합 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 제3 유성기어셋트와, 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지는 제4 유성기어세트의 조합으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 6개의 마찰부재는 상기 입력축과 제6 회전멤버 사이에 개재되는 제1 클러치; 상기 입력축과 제8 회전멤버 사이에 개재되는 제2 클러치; 상기 제3 회전멤버와 제4 회전멤버 사이에 개재되는 제3 클러치; 상기 제5 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제1 브레이크; 상기 제6 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제2 브레이크; 및 상기 제4 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제3 브레이크로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 4개의 유성기어세트를 6개의 마찰부재를 이용하여 조합하고, 각 변속단에서 선택된 2개의 마찰부재가 작동되면서 전진 9속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있다.

또한, 6개의 마찰부재만을 적용함으로써, 이들을 제어하는 유압제어시스템의 단순화가 가능하고, 원가 및 중량과 탑재성이 우수하다.

그리고 순차 변속이 이루어질 때 하나의 마찰부재의 작동을 해제하고, 다른하나의 마찰부재를 작동시키는 방법으로 제어가 이루어짐으로써, 변속 제어가 용이하다.

또한, 차량 동력성능에서 요구하는 변속비 특성 및 저속단/고속단에서의 이웃하는 변속단간의 단간비가 도 3과 같이 거의 균일하게 이루어진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인의 연결 관계도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 마찰부재의 각 변속단별 작동표이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여한다.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인의 연결 관계도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인은 동일 축선상에 배치되는 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)와, 입력축(IS)과, 출력축(OS)과, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)의 각 회전요소를 상호 직접 연결하거나 가변 연결하여 형성되는 8개의 회전멤버(TM1 ~ TM8)와, 6개의 마찰부재(C1 ~ C3)(B1 ~ B3)와, 변속기 하우징(H)을 포함한다.

그리고 상기 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2)는 각각 독립적인 유성기어세트로서 작동하고, 상기 제3, 제4 유성기어셋트(PG3)(PG3)는 각각 2개씩의 회전요소가 독립적으로 상호 고정 연결되어 하나의 복합 유성기어세트(Compound Planetary Gear Set ; CPG))로 작동한다.

이에 따라 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전동력이 상기 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2)와 복합유성기어세트(CPG)의 상호 보완작동에 의해 변속되어 출력축(OS)을 통해 출력된다.

또한, 상기 각 유성기어세트는 엔진측에서 후측으로 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2)와 복합유성기어세트(CPG)의 순으로 배치된다.

상기 입력축(IS)은 입력부재로서, 엔진의 크랭크 샤프트로부터 입력되어 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어진 회전동력이 입력된다.

상기 출력축(OS)은 출력부재로서, 차동장치(미도시)를 통해 구동륜을 구동시키도록 구동력을 전달한다.

상기 제1 유성기어세트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어(S1)와, 제1 링기어(R1)와, 상기 제1 선기어(S1)와 상기 제1 링기어(R1) 사이에서 치합되는 제1 피니언(P1)을 회전 지지하는 제1 유성캐리어(PC1)를 포함한다.

상기 제2 유성기어세트(PG2)는 더블 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어(S2)와, 제2 링기어(R2)와, 상기 제2 선기어(S2)와 상기 제2 링기어(R2)에 각각 치합되는 한 쌍의 제2 피니언(P2)을 회전 지지하는 제2 유성캐리어(PC2)를 포함한다.

상기 제3 유성기어세트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어(S3)와, 제3 링기어(R3)와, 상기 제3 선기어(S3)와 상기 제3 링기어(R3) 사이에서 치합되는 제3 피니언(P3)을 회전 지지하는 제3 유성캐리어(PC3)를 포함한다.

상기 제4 유성기어세트(PG4)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제4 선기어(S4)와, 제4 링기어(R4)와, 상기 제4 선기어(S4)와 상기 제4 링기어(R4) 사이에서 치합되는 제4 피니언(P4)을 회전 지지하는 제4 유성캐리어(PC4)를 포함한다.

상기 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2) 및 복합 유성기어세트(CPG)를 형성하는 제3, 제4 유성기어셋트(PG3)(PG4)는 순차적으로 적어도 하나 이상의 회전요소가 상호 직접 연결된다.

구체적으로는 상기 제1 유성기어세트(PG1)는 제1 링기어(R1)가 제2 유성기어세트(PG2)의 제2 유성캐리어(PC2)와 직접 연결된다.

상기 제2 유성기어세트(PG2)는 제2 선기어(S2)가 제3 유성기어세트(PG3)의 제3 선기어(S3)와 직접 연결된다.

상기 제3 유성기어세트(PG3)는 제3 링기어(R3)가 제4 유성기어세트(PG4)의 제4 유성캐리어(PC4)와 직접 연결됨과 동시에, 상기 제3 유성캐리어(PC3)가 제4 유성기어세트(PG4)의 제4 링기어(R4)와 직접 연결된다.

이에 따라 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인은 상기의 연결 구성에 의하여 모두 8개의 회전멤버(TM1 ~ TM8)를 보유하면서 작동한다.

상기 제1 회전멤버(TM1)는 제1 선기어(S1)를 포함하여 이루어지며, 입력축(IS)과 연결되어 항상 입력요소로 작동한다.

상기 제2 회전멤버(TM2)는 제1 유성캐리어(PC1)를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징(H)과 직접 연결되어 항상 고정요소로 작동한다.

상기 제3 회전멤버(TM3)는 제1 링기어(R1)와 제2 유성캐리어(PC2)를 포함하여 이루어지며, 제1 유성기어세트(PG1)의 출력요소로 작동함과 동시에, 제2 유성기어세트(PG2)의 입력요소로 작동한다.

상기 제4 회전멤버(TM4)는 제2 선기어(S2)와 제3 선기어(S3)를 포함하여 이루어지며, 상기 제3 회전멤버(TM3)와 선택적으로 연결되어 복합유성기어세트(CPG)의 선택적인 입력요소로 작동하거나, 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동한다.

상기 제5 회전멤버(TM5)는 제2 링기어(R2)를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동한다.

상기 제6 회전멤버(TM6)는 제3 유성 캐리어(PC3)와 제4 링기어(R4)를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축(IS)과 선택적으로 연결되어 선택적인 입력요소로 작동하거나, 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동한다.

상기 제7 회전멤버(TM7)는 제3 링기어(R3)와 제4 유성캐리어(PC4)를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축(OS)과 직접 연결되어 최종 출력요소로 작동한다.

상기 제8 회전멤버(TM8)는 제4 선기어(S4)를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축(IS)과 선택적으로 연결되어 선택적인 입력요소로 작동한다.

그리고 상기 회전멤버(TM1 ~ TM8)중, 상호 선택적으로 연결되는 회전멤버는 마찰부재인 클러치(C1)(C2)(C3)를 개재시켜 연결된다.

또한, 상기 회전멤버(TM1 ~ TM7) 중, 선택적인 고정요소로 작동하는 회전멤버는 변속기 하우징(H)에 마찰부재인 브레이크(B1)(B2)(B3)를 개재시켜 연결된다.

상기 제1 클러치(C1)는 입력축(IS)과 제8 회전멤버(TM8) 사이에 개재되어 제8 회전멤버(TM8)가 선택적인 입력요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기 제2 클러치(C2)는 입력축(IS)과 제6 회전멤버(TM6) 사이에 개재되어 제6 회전멤버(TM6)가 선택적인 입력요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기 제3 클러치(C3)는 제3 회전멤버(TM3)와 제4 회전멤버(TM4) 사이에 개재되어 제2 유성기어세트(PG2)를 직결시킴과 동시에, 제2 유성기어세트(PG2)의 회전동력이 제4 회전멤버(TM4)로 입력될 수 있도록 한다.

상기 제1 브레이크(B1)는 제5 회전멤버(TM5)와 변속기 하우징(H) 사이에 개재되어 제5 회전멤버(TM5)가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기 제2 브레이크(B2)는 제6 회전멤버(TM6)와 변속기 하우징(H) 사이에 개재되어 제6 회전멤버(TM6)가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기 제3 브레이크(B3)는 제4 회전멤버(TM4)와 변속기 하우징(H) 사이에 개재되어 제4 회전멤버(TM4)가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기에서 제1, 제2, 제3 클러치(C1)(C2)(C3)와 제1, 제2, 제3 브레이크(B1)(B2)(B3)로 이루어지는 각 마찰부재는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압마찰결합유닛으로 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 각 마찰부재의 각 변속단별 작동표이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인은 각 변속단에서 2개의 마찰부재가 작동하면서 변속이 이루어진다.

전진 1속 변속단(1st)은 제3 클러치(C3)와 제2 브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

전진 2속 변속단(2nd)은 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

전진 3속 변속단(3rd)은 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

전진 4속 변속단(4th)은 제1 클러치(C1)와 제3 브레이크(B3)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

전진 5속 변속단(5th)은 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

전진 6속 변속단(6th)은 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

전진 7속 변속단(7th)은 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

전진 8속 변속단(8th)은 제2 클러치(C2)와 제3 브레이크(B3)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

전진 9속 변속단(9th)은 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

후진 변속단(REV)은 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.

상기와 같은 마찰부재의 작동 제어에 의하여 제1 유성기어세트(PG1)는 제1 회전멤버(TM1)로 입력이 이루어지는 상태에서 제2 회전멤버(TM2)가 항상 고정요소로 작동하게 되는바, 전 변속단에서 역회전 출력이 이루어진다.

상기 제2 유성기어세트(PG2)는 상기 제1 유성기어세트(PG1)로부터 입력되는 역회전 동력을 그대로 출력하거나, 상기 역회전 동력을 정회전 동력으로 전환하여 출력한다.

상기 복합유성기어세트(CPG)는 상기 제2 유성기어세트(PG2)로부터 입력되는 정,역회전 회전동력과 상기 입력축(IS)으로부터 2개의 경로(TM6)(TM8)를 통해 입력되는 회전동력을 전진 9속과 후진 1속의 변속단으로 변속하여 출력하게 된다.

상기에서와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 의한 유성기어트레인은 4개의 유성기어세트를 6개의 마찰부재를 이용하여 조합하고, 각 변속단에서 선택된 2개의 마찰부재가 작동되면서 전진 9속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있다.

또한, 6개의 마찰부재만을 적용함으로써, 이들을 제어하는 유압제어시스템의 단순화가 가능하고, 원가 및 중량과 탑재성이 우수하다는 특징이 있다.

그리고 순차 변속이 이루어질 때 하나의 마찰부재의 작동을 해제하고, 다른하나의 마찰부재를 작동시키는 방법으로 제어가 이루어짐으로써, 변속 제어가 용이하다는 특징이 있다.

또한, 차량 동력성능에서 요구하는 변속비 특성 및 저속단/고속단에서의 이웃하는 변속단간의 단간비가 도 3과 같이 거의 균일하게 이루어지는 특징이 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 유성기어트레인의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 상기 제1 실시 예에서는 제2 유성기어세트(PG2)를 더블 피니언 유성기어세트로 구성하고 있으나, 제2 실시 예에서는 싱글 피니언 유성기어세트로 구성하고 있다.

이에 따라 회전멤버의 구성이 달라진다.

즉, 제1 회전멤버(TM1)는 제1 선기어(S1)를 포함하여 이루어지며, 입력축(IS)과 연결되어 항상 입력요소로 작동한다.

상기 제3 회전멤버(TM3)는 제1 링기어(R1)와 제2 링기어(R2)를 포함하여 이루어지며, 제1 유성기어세트(PG1)의 출력요소로 작동함과 동시에 제2 유성기어세트(PG2)의 입력요소로 작동한다.

상기 제5 회전멤버(TM5)는 제2 유성캐리어(PC2)를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동한다.

또한, 상기 회전멤버(TM1 ~ TM8)중, 선택적인 고정요소로 작동하는 회전멤버는 변속기 하우징(H)에 마찰부재인 브레이크(B1)(B2)(B3)를 개재시켜 연결된다.

상기 제2 브레이크(B2)는 상기 제6 회전멤버(TM6)와 변속기 하우징(H) 사이에 개재되어 상기 제6 회전멤버(TM6)가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기 제3 브레이크(B3)는 상기 제4 회전멤버(TM4)와 변속기 하우징(H) 사이에 개재되어 상기 제4 회전멤버(TM4)가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 유성기어트레인은 제3 회전멤버(TM3)와 제5 회전멤버(TM5)의 구성이 제1 실시 예와는 다르지만, 각 변속단에서의 마찰부재 작동과 변속과정이 제1 실시 예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 유성기어트레인의 구성도이다.

도 5를 참조하면, 상기 제1 실시 예에서는 복합유성기어세트(CPG)가 2개의 싱글 피니언 유성기어세트로 구성되었으나, 제3 실시 예에서는 래비뉴 타입의 복합유성기어세트로 구성된다.

즉, 제3 실시 예에 적용되는 복합유성기어세트(CPG)는 싱글 피니언 유성기어세트인 제3 유성기어세트(PG3)와, 더블 피니언 유성기어세트인 제4 유성기어세트(PG4)를 조합하되, 링기어와 유성 캐리어를 공유하는 래비뉴 타입의 복합유성기어세트로 이루어진다.

이에 따라, 링기어와 유성 캐리어 그리고 2개의 선기어를 포함하여 4개의 회전요소로 작동하게 되는데, 설명의 편의상 상기 링기어를 공유 링기어(R34), 유성 캐리어를 공유 유성캐리어(PC34), 롱 피니언(P3)와 치합되는 선기어를 제3 선기어(S3), 숏 피니언(P4)과 치합되는 선기어를 제4 선기어(S4)로 지칭한다.

상기 구성에 의하여 복합유성기어세트(CPG)는 4개의 회전요소로 작동하면서 제4, 제6, 제7, 제8 회전멤버(TM4)(TM6)(TM7)(TM8)를 보유한다.

이에 따라 회전멤버의 구성이 달라진다.

상기 제3 회전멤버(TM3)는 제1 링기어(R1)와 제2 유성캐리어(PC2)를 포함하여 이루어지며, 제1 유성기어세트(PG1)의 출력요소로 작동함과 동시에 제2 유성기어세트(PG2)의 입력요소로 작동한다.

상기 제4 회전멤버(TM4)는 제2 선기어(S2)와 제3 선기어(S3)를 포함하여 이루어진다.

상기 제5 회전요소(TM5)는 제2 링기어(R2)를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동한다.

상기 제6 회전멤버(TM6)는 공유 유성캐리어(PC34)를 포함하여 이루어지며, 입력축(IS)과 선택적으로 연결되거나, 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결된다.

상기 제7 회전멤버(TM7)는 공유 링기어(R34)를 포함하여 이루어지며, 출력축(OS)과 직접 연결된다.

상기 제8 회전멤버(TM8)는 제4 선기어(S4)를 포함하여 이루어지며, 입력축(IS)과 제2 클러치(C2)를 개재시켜 연결된다.

상기 제1 클러치(C1)는 입력축(IS)과 제6 회전멤버(TM6) 사이에 개재되어 제6 회전멤버(TM6)가 선택적인 입력요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기 제2 클러치(C2)는 입력축(IS)과 제8 회전멤버(TM8) 사이에 개재되어 제8 회전멤버(TM8)가 선택적인 입력요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기와 같이 이루어지는 제3 실시 예에 의한 유성기어트레인은 제6 회전멤버(TM6)와 제7 회전멤버(TM7)의 구성 및 제1 클러치(C1)와 제2클러치(C2)의 위치가 제1 실시 예와는 다르지만, 각 변속단에서의 마찰부재 작동과 변속과정이 제1 실시 예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이상으로 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예들로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

CPG... 복합유성기어세트
PG1,PG2,PG3,PG4... 제1,제2,제3,제4 유성기어세트
S1,S2,S3,S4... 제1,제2,제3,제4 선기어
PC1,PC2,PC3,PC4... 제1,제2,제3,제4 유성캐리어
R1,R2,R3,R4... 제1,제2,제3,제4 링기어
IS... 입력축
OS... 출력축
R34... 공유 링기어
PC34.. 공유 유성캐리어
TM1,TM2,TM3,TM4,TM5,TM6,TM7,TM8...제1,제2,제3,제4,제5,제6,제7,제8 회전멤버

Claims

엔진의 회전동력을 전달받는 입력축;
변속된 회전동력을 출력하는 출력축;
상기 입력축으로부터 항시 입력되는 회전동력을 역회전 출력하는 제1 유성기어세트;
상기 제1 유성기어세트로부터 입력되는 역회전 동력을 그대로 출력하거나 정회전 동력으로 전환하여 출력하는 제2 유성기어세트;
제3, 제4 유성기어세트의 조합에 의해 이루어져 상기 입력축으로부터 2개의 경로를 통해 선택적으로 입력되는 회전동력과, 상기 제2 유성기어세트로부터 입력되는 회전동력을 전진 9속 및 후진 1속으로 변속하여 출력하는 복합유성기어세트;
상기 제1, 제2 유성기어세트 및 복합유성기어세트의 각 회전요소 중, 2개 이상의 회전요소를 연결하거나 1개의 회전요소로 이루어지는 8개의 회전멤버; 및
상기 8개의 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 상기 입력축 사이에 개재되거나, 선택된 상기 회전멤버 사이에 개재되는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재;
를 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
엔진의 회전동력을 전달받는 입력축;
변속된 회전동력을 출력하는 출력축;
제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어를 보유하는 제1 유성기어세트;
제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어를 보유하는 제2 유성기어세트;
제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 제3 유성기어세트와, 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어를 보유하는 제4 유성기어세트를 조합하여 이루어지는 복합유성기어세트;
상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 직접 연결되는 제1 회전멤버;
상기 제1 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 직접 연결되는 제2 회전멤버;
상기 제1 링기어와 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지는 제3 회전멤버;
상기 제2 선기어와 제3 선기어를 포함하여 이루어지는 제4 회전멤버;
상기 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전멤버;
상기 제3 유성캐리어와 제4 링기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제6 회전멤버;
상기 제3 링기어와 제4 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축과 직접 연결되는 제7 회전멤버;
상기 제4 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 선택적으로 연결되는 제8 회전멤버;
상기 8개의 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 상기 입력축 사이에 개재되거나, 선택된 상기 회전멤버 사이에 개재되는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재;
를 포함하여 다단 변속단을 구현하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
제2항에 있어서,
제1 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트;
제2 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트;
제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트; 및
제4 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
제2항에 있어서,
상기 6개의 마찰부재는
상기 입력축과 제8 회전멤버 사이에 개재되는 제1 클러치;
상기 입력축과 제6 회전멤버 사이에 개재되는 제2 클러치;
상기 제3 회전멤버와 제4 회전멤버 사이에 개재되는 제3 클러치;
상기 제5 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제1 브레이크;
상기 제6 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제2 브레이크; 및
상기 제4 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제3 브레이크;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
제4항에 있어서,
상기 다단 변속단은
상기 제3 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 1속 변속단;
상기 제1 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 2속 변속단;
상기 제1 클러치와 제3 클러치가 동시 작동하여 구현되는 전진 3속 변속단;
상기 제1 클러치와 제3 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 4속 변속단;
상기 제1 클러치와 제1 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 5속 변속단;
상기 제1 클러치와 제2 클러치가 동시 작동하여 구현되는 전진 6속 변속단;
상기 제2 클러치와 제1 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 7속 변속단;
상기 제2 클러치와 제3 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 전진 8속 변속단;
상기 제2 클러치와 제3 클러치가 동시 작동하여 구현되는 전진 9속 변속단; 및
상기 제1 브레이크와 제2 브레이크가 동시 작동하여 구현되는 후진 변속단;
으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
엔진의 회전동력을 전달받는 입력축;
변속된 회전동력을 출력하는 출력축;
제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어를 보유하는 제1 유성기어세트;
제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어를 보유하는 제2 유성기어세트;
제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 제3 유성기어세트와, 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어를 보유하는 제4 유성기어세트를 조합하여 이루어지는 복합유성기어세트;
상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 직접 연결되는 제1 회전멤버;
상기 제1 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 직접 연결되는 제2 회전멤버;
상기 제1 링기어와 제2 링기어를 포함하여 이루어지는 제3 회전멤버;
상기 제2 선기어와 제3 선기어를 포함하여 이루어지는 제4 회전멤버;
상기 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전멤버;
상기 제3 유성캐리어와 제4 링기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제6 회전멤버;
상기 제3 링기어와 제4 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축과 직접 연결되는 제7 회전멤버;
상기 제4 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 선택적으로 연결되는 제8 회전멤버;
상기 8개의 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 상기 입력축 사이에 개재되거나, 선택된 상기 회전멤버 사이에 개재되는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재;
를 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
제6항에 있어서,
제1 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트;
제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트;
제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트; 및
제4 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
제6항에 있어서,
상기 6개의 마찰부재는
상기 입력축과 제8 회전멤버 사이에 개재되는 제1 클러치;
상기 입력축과 제6 회전멤버 사이에 개재되는 제2 클러치;
상기 제3 회전멤버와 제4 회전멤버 사이에 개재되는 제3 클러치;
상기 제5 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제1 브레이크;
상기 제6 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제2 브레이크; 및
상기 제4 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제3 브레이크;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
엔진의 회전동력을 전달받는 입력축;
변속된 회전동력을 출력하는 출력축;
제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어를 보유하는 제1 유성기어세트;
제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어를 보유하는 제2 유성기어세트;
제3 선기어, 제4 선기어, 공유 유성캐리어, 공유 링기어를 보유하는 복합유성기어세트;
상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 직접 연결되는 제1 회전멤버;
상기 제1 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 직접 연결되는 제2 회전멤버;
상기 제1 링기어와 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지는 제3 회전멤버;
상기 제2 선기어와 제3 선기어를 포함하여 이루어지는 제4 회전멤버;
상기 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전멤버;
상기 공유 캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 가변 연결되거나 변속기 하우징과 가변 연결되는 제6 회전멤버;
상기 공유 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축과 직접 연결되는 제7 회전멤버;
상기 제4 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 가변 연결되는 제8 회전멤버;
상기 8개의 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 상기 입력축 사이에 개재되거나, 선택된 상기 회전멤버 사이에 개재되는 클러치와, 상기 회전멤버 중 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재;
를 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
제9항에 있어서,
제1 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트;
제2 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트; 및
복합 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 제3 유성기어셋트와, 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지는 제4 유성기어세트의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
제9항에 있어서,
상기 6개의 마찰부재는
상기 입력축과 제6 회전멤버 사이에 개재되는 제1 클러치;
상기 입력축과 제8 회전멤버 사이에 개재되는 제2 클러치;
상기 제3 회전멤버와 제4 회전멤버 사이에 개재되는 제3 클러치;
상기 제5 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제1 브레이크;
상기 제6 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제2 브레이크; 및
상기 제4 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 제3 브레이크;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.