KR101655657B1

KR101655657B1 - 차량용 다단 변속기

Info

Publication number: KR101655657B1
Application number: KR1020150030772A
Authority: KR
Inventors: 조원민; 국재창; 노명훈; 지성욱; 서강수; 황성욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2016-09-08
Also published as: US20160258514A1; CN105937590A; US9816589B2; CN105937590B

Abstract

본 발명은 비교적 적은 부품수와 간단한 구성으로 적어도 전진 9단 후진 1단 이상을 구현할 수 있도록 함으로써, 엔진의 최적 운전점 운행으로 차량의 연비 향상을 극대화할 수 있도록 하며, 엔진의 보다 정숙한 운전으로 차량의 정숙성을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 다단 변속기를 제공한다.

Description

차량용 다단 변속기{MULTY STAGE TRANSMMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 다단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가급적 적은 부품수와 간단한 구성으로 가급적 많은 변속단을 구현하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

최근 유가 상승은 전 세계 자동차 제조사에 대한 연비 개선을 향한 무한 경쟁에 돌입하게 하는 요인이 되었으며, 엔진의 경우, 다운 사이징 등과 같은 기술을 통해 중량 저감 및 연비 개선 노력에 힘을 쏟고 있는 실정이다.

한편, 차량에 탑재되는 변속기에서 추구할 수 있는 연비 개선 방법 중에는 변속기의 다단화를 통해 엔진이 보다 효율적인 운전점에서 운전될 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 방법이 있다.

또한, 이와 같은 변속기의 다단화는 엔진을 상대적으로 저 RPM 대역에서 운전하도록 함으로써, 차량의 정숙성을 더욱 향상시키도록 할 수도 있다.

그러나, 변속기의 변속단이 증가하면 할수록 변속기를 구성하고 있는 내부 부품수도 증가하게 되어 탑재성, 원가, 중량, 전달 효율이 오히려 악화 될 수 있기 때문에, 변속기의 다단화를 통한 연비 개선 효과를 극대화시키기 위해서는 적은 부품수와 비교적 간단한 구성으로 최대한의 효율을 이끌어 낼 수 있는 변속기 구조를 고안하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

US

8303455

B

본 발명은 비교적 적은 부품수와 간단한 구성으로 적어도 전진 10단 후진 1단 이상을 구현할 수 있도록 함으로써, 엔진의 최적 운전점 운행으로 차량의 연비 향상을 극대화할 수 있도록 하며, 엔진의 보다 정숙한 운전으로 차량의 정숙성을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 다단 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 다단 변속기는,

입력축 및 출력축과;

상기 입력축과 출력축 사이에 회전력을 전달할 수 있도록 구비되고, 각각 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어장치, 제2유성기어장치, 제3유성기어장치 및 제4유성기어장치와;

상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 적어도 6개의 변속요소를 포함하여 구성되며;

상기 제1유성기어장치의 제1회전요소는 입력축과 영구 연결됨과 아울러 제1유성기어장치의 제2회전요소 및 제4유성기어장치의 제3회전요소에 각각 가변적으로 연결되고, 제2회전요소는 상기 변속요소들 중 어느 하나에 의해 고정 가능하게 설치되며, 제3회전요소는 제2유성기어장치의 제2회전요소와 영구 연결되고;

상기 제2유성기어장치의 제1회전요소는 제4유성기어장치의 제2회전요소 및 제3회전요소와 각각 가변적으로 연결되고, 제2회전요소는 제3유성기어장치의 제3회전요소와 가변적으로 연결되며, 제3회전요소는 제3유성기어장치의 제2회전요소와 영구 연결되고;

상기 제3유성기어장치의 제1회전요소는 변속기케이스에 영구 고정되고, 제3회전요소는 제4유성기어장치의 제1회전요소와 영구 연결되며;

상기 제4유성기어장치의 제2회전요소는 출력축과 영구 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 차량용 다단 변속기는

각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치, 제2유성기어장치, 제3유성기어장치 및 제4유성기어장치와;

가변적으로 마찰력을 제공하도록 구성되는 6개의 변속요소와;

상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축을 포함하여 구성되며;

제1회전축은 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 직결되는 입력축이고;

제2회전축은 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 직결되며;

제3회전축은 상기 제1유성기어장치의 제3회전요소와 제2유성기어장치의 제2회전요소에 직결되고;

제4회전축은 상기 제2유성기어장치의 제1회전요소에 직결되며;

제5회전축은 상기 제2유성기어장치의 제3회전요소 및 제3유성기어장치의 제2회전요소에 직결되며;

제6회전축은 상기 제3유성기어장치의 제3회전요소와, 제4유성기어장치의 제1회전요소에 직결되고;

제7회전축은 상기 제4유성기어장치의 제3회전요소에 직결되며;

제8회전축은 상기 제4유성기어장치의 제2회전요소에 직결되는 출력축이며;

상기 6개의 변속요소들 중 제1클러치는 상기 제1회전축과 제2회전축 사이에 설치되고, 제2클러치는 제1회전축과 제7회전축 사이에 설치되며, 제3클러치는 제4회전축과 제8회전축 사이에 설치되고, 제4클러치는 제2회전축과 변속기케이스 사이에 설치되며, 제5클러치는 제3회전축과 제6회전축 사이에 설치되고, 제6클러치는 제4회전축과 제7회전축 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 비교적 적은 부품수와 간단한 구성으로 적어도 전진 9단 후진 1단 이상을 구현할 수 있도록 함으로써, 엔진의 최적 운전점 운행으로 차량의 연비 향상을 극대화할 수 있도록 하며, 엔진의 보다 정숙한 운전으로 차량의 정숙성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 다단 변속기의 구성을 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 변속기로 11단을 구현할 수 있도록 하는 작동 모드표,
도 3은 도 1의 변속기로 10단을 구현할 수 있도록 하는 작동 모드표,
도 4는 도 1의 변속기로 9단을 구현할 수 있도록 하는 작동 모드표이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 차량용 다단 변속기의 실시예는, 입력축(IN) 및 출력축(OUT)과; 상기 입력축(IN)과 출력축(OUT) 사이에 회전력을 전달할 수 있도록 구비되고, 각각 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)와; 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 적어도 6개의 변속요소를 포함하여 구성된다.

상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1)는 입력축(IN)과 영구 연결됨과 아울러 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1) 및 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소(R4)에 각각 가변적으로 연결되고, 제2회전요소(C1)는 상기 변속요소들 중 어느 하나에 의해 고정 가능하게 설치되며, 제3회전요소(R1)는 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소(C2)와 영구 연결된다.

상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2)는 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소(C4) 및 제3회전요소(R4)와 각각 가변적으로 연결되고, 제2회전요소(C2)는 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소(R3)와 가변적으로 연결되며, 제3회전요소(R2)는 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3)와 영구 연결된다.

상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소(S3)는 변속기케이스(CS)에 영구 고정되고, 제3회전요소(R3)는 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소(S4)와 영구 연결되며; 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소(C4)는 출력축(OUT)과 영구 연결된 구조이다.

상기 제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2)와 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 상기 입력축(IN)과 출력축(OUT)의 축방향을 따라 차례로 배치되어 있다.

상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)는 상기 변속요소들 중 제4클러치(CL4)에 의해 변속기케이스(CS)에 고정 가능하게 설치된다.

따라서, 상기 제4클러치(CL4)는 브레이크로 기능하여, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)의 회전을 구속하거나 해제하는 역할을 한다.

상기 변속요소들 중 나머지 요소들은 상기 유성기어장치들의 회전요소들 사이의 가변적 연결구조를 형성하도록 구성된다.

즉, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1)와 제2회전요소(C1) 사이에는 상기 변속요소들 중 제1클러치(CL1)가 가변적 연결구조를 형성하고; 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1)와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소(R4) 사이에는 상기 변속요소들 중 제2클러치(CL2)가 가변적 연결구조를 형성하며; 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2)와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소(C4) 사이에는 상기 변속요소들 중 제3클러치(CL3)가 가변적 연결구조를 형성하고; 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소(C2)와 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소(R3) 사이에는 상기 변속요소들 중 제5클러치(CL5)가 가변적 연결구조를 형성하며; 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2)와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소(R4) 사이에는 상기 변속요소들 중 제6클러치(CL6)가 가변적 연결구조를 형성하는 것이다.

본 실시예에서, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1), 제2회전요소(C1) 및 제3회전요소(R1)는 각각 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어이며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2), 제2회전요소(C2) 및 제3회전요소(R2)는 각각 제2선기어, 제2캐리어, 제2링기어이고; 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소(S3), 제2회전요소(C3) 및 제3회전요소(R3)는 각각 제3선기어, 제3캐리어, 제3링기어이며; 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소(S4), 제2회전요소(C4) 및 제3회전요소(R4)는 각각 제4선기어, 제4캐리어, 제4링기어이다.

상기와 같이 구성된 차량용 다단 변속기는 다음과 같이 표현될 수도 있을 것이다.

즉, 본 발명 차량용 다단 변속기는, 각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)와; 가변적으로 마찰력을 제공하도록 구성되는 6개의 변속요소와; 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축을 포함하여 구성된다.

여기서, 제1회전축(RS1)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1)에 직결되는 입력축(IN)이고; 제2회전축(RS2)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)에 직결되며; 제3회전축(RS3)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소(R1)와 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소(C2)에 직결되고; 제4회전축(RS4)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2)에 직결되며; 제5회전축(RS5)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소(R2) 및 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3)에 직결되며; 제6회전축(RS6)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소(R3)와, 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소(S4)에 직결되고; 제7회전축(RS7)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소(R4)에 직결되며; 제8회전축(RS8)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소(C4)에 직결되는 출력축(OUT)이다.

또한, 상기 6개의 변속요소들 중 제1클러치(CL1)는 상기 제1회전축(RS1)과 제2회전축(RS2) 사이에 설치되고, 제2클러치(CL2)는 제1회전축(RS1)과 제7회전축(RS7) 사이에 설치되며, 제3클러치(CL3)는 제4회전축(RS4)과 제8회전축(RS8) 사이에 설치되고, 제4클러치(CL4)는 제2회전축(RS2)과 변속기케이스(CS) 사이에 설치되며, 제5클러치(CL5)는 제3회전축(RS3)과 제6회전축(RS6) 사이에 설치되고, 제6클러치(CL6)는 제4회전축(RS4)과 제7회전축(RS7) 사이에 설치된다.

상기한 바와 같이 4개의 단순 유성기어장치와 6개의 변속요소로 구성된 본 발명 차량용 다단 변속기는 도 2에 도시된 바와 같은 작동 모드표에 따라 전진 11단 및 후진 1단을 구현하는 바, 비교적 적은 부품수와 간단한 구성으로 11단의 다단 변속단을 구현할 수 있어서, 차량의 연비 개선과 정숙성 향상에 기여할 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 차량의 상품성을 향상시키게 된다.

물론, 도 2의 작동 모드표로부터 5단을 삭제한 도 3과 같은 작동 모드표에 따라 구동하면, 전진 10단 및 후진 1단을 구현할 수 있고, 도 2의 작동 모드표로부터 5단과 8단을 삭제한 도 4와 같은 작동 모드표에 따라 구동하면, 전진 9단 및 후진 1단을 구현할 수 있으며, 이들 도 3과 도 4의 작동 모드표들의 경우에는 인접한 변속단 사이에서 변속이 이루어질 때 변속요소들 중 어느 하나는 체결하면서 어느 하나는 해제함에 의해 변속이 이루어지는 클러치 대 클러치 변속(clutch to clutch shift)이 이루어질 수 있다.

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.

IN; 입력축
OUT; 출력축
PG1; 제1유성기어장치
PG2; 제2유성기어장치
PG3; 제3유성기어장치
PG4; 제4유성기어장치
CS; 변속기케이스
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
CL3; 제3클러치
CL4; 제4클러치
CL5; 제5클러치
CL6; 제6클러치
RS1; 제1회전축
RS2; 제2회전축
RS3; 제3회전축
RS4; 제4회전축
RS5; 제5회전축
RS6; 제6회전축
RS7; 제7회전축
RS8; 제8회전축

Claims

입력축(IN) 및 출력축(OUT)과;
상기 입력축(IN)과 출력축(OUT) 사이에 회전력을 전달할 수 있도록 구비되고, 각각 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)와;
상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 6개의 변속요소를 포함하여 구성되며;
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소는 입력축(IN)과 영구 연결됨과 아울러 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소에 각각 가변적으로 연결되고, 제2회전요소는 상기 변속요소들 중 제4클러치(CL4)에 의해 변속기케이스(CS)에 고정 가능하게 설치되고, 제3회전요소는 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 영구 연결되고;
상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소 및 제3회전요소와 각각 가변적으로 연결되고, 제2회전요소는 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소와 가변적으로 연결되며, 제3회전요소는 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소와 영구 연결되고;
상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소는 변속기케이스(CS)에 영구 고정되고, 제3회전요소는 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소와 영구 연결되며;
상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소는 출력축(OUT)과 영구 연결된 것
을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2)와 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 상기 입력축(IN)과 출력축(OUT)의 축방향을 따라 차례로 배치되는 것
을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제2회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제1클러치(CL1)가 가변적 연결구조를 형성하고;
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제2클러치(CL2)가 가변적 연결구조를 형성하며;
상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제3클러치(CL3)가 가변적 연결구조를 형성하고;
상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제5클러치(CL5)가 가변적 연결구조를 형성하며;
상기 제 2유성기어장치의 제1회전요소와 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제6클러치(CL6)가 가변적 연결구조를 형성하는 것
을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)와;
가변적으로 마찰력을 제공하도록 구성되는 6개의 변속요소와;
상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축을 포함하여 구성되며;
제1회전축(RS1)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 직결되는 입력축(IN)이고;
제2회전축(RS2)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 직결되며;
제3회전축(RS3)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소에 직결되고;
제4회전축(RS4)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소에 직결되며;
제5회전축(RS5)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소 및 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소에 직결되며;
제6회전축(RS6)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소와, 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소에 직결되고;
제7회전축(RS7)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소에 직결되며;
제8회전축(RS8)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소에 직결되는 출력축(OUT)이며;
상기 6개의 변속요소들 중 제1클러치(CL1)는 상기 제1회전축(RS1)과 제2회전축(RS2) 사이에 설치되고, 제2클러치(CL2)는 제1회전축(RS1)과 제7회전축(RS7) 사이에 설치되며, 제3클러치(CL3)는 제4회전축(RS4)과 제8회전축(RS8) 사이에 설치되고, 제4클러치(CL4)는 제2회전축(RS2)과 변속기케이스(CS) 사이에 설치되며, 제5클러치(CL5)는 제3회전축(RS3)과 제6회전축(RS6) 사이에 설치되고, 제6클러치(CL6)는 제4회전축(RS4)과 제7회전축(RS7) 사이에 설치된 것
을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
청구항 5에 있어서,
상기 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 입력축(IN)과 출력축(OUT)의 축방향을 따라 차례로 배치되는 것
을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
청구항 5에 있어서,
상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고;
상기 제2클러치(CL2)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되며;
상기 제3클러치(CL3)는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고;
상기 제5클러치(CL5)는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되며;
상기 제6클러치(CL6)는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치된 것
을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.