KR101664604B1 - 다단 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유성기어 세트 3개와 6개의 체결요소를 사용하여 적어도 전진 8속 이상, 후진 1속 을 구현할 수 있는 자동변속기 구조로서, 입력과 출력을 포함하여 총 7개의 회전요소로 구성되며 6개의 체결요소 중 3 요소를 선택 체결하여 각 단을 형성하는 다단 변속기에 관한 것이다.
본 발명은 입력 부재(IN)과 출력 부재(OUT), 제1 유성기어 세트, 제2 유성기어 세트, 제3 유성기어 세트가 각 회전 요소를 상호 연결하여 각 회전 요소와 체결 요소와 유기적으로 결합되는 다단 변속기로서, 제1 유성기어 세트는 제1선기어(S1), 상기 제1선기어(S1)와 맞물리는 제1링기어(R1)와 제1캐리어(CR1)를 회전 요소로 포함하고, 제2 유성기어 세트는 제2선기어(S2), 상기 제2선기어(S2)와 맞물리는 제2링기어(R2)와 제2캐리어(CR2)를 회전 요소로 포함하고, 제3 유성기어 세트는 제3선기어(S3), 상기 제3선기어(S3)와 맞물리는 제3링기어(R3)와 제3캐리어(CR3)를 회전 요소로 포함한다.

Description

다단 변속기{MULTI-STAGE TRANSMISSION}

본 발명은 다단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유성기어 세트 3개와 6개의 체결요소를 사용하여 적어도 전진 8속 이상, 후진 1속 을 구현할 수 있는 자동변속기 구조로서, 입력과 출력을 포함하여 총 7개의 회전요소로 구성되며 6개의 체결요소 중 3 요소를 선택 체결하여 각 단을 형성하는 다단 변속기에 관한 것이다.

최근 세계적인 고유가와 배기가스 배출 규제 등이 점점 강화됨으로써, 자동차 메이커들은 친환경적으로 연비를 향상시킬 수 있는 기술 개발에 총력을 기울이고 있다.

자동변속기에 있어서의 연비 개선 방법으로서는 구현 가능한 변속단이 많은 다단 변속 메커니즘이며, 통상적인 자동변속기의 다단 변속 메커니즘은 복수의 유성기어세트와 마찰요소의 조합으로 구현된다.

이러한 다단 변속 메커니즘은 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.

종래 기술로 한국등록특허 제1459477호는 유성기어트레인은 엔진의 동력을 전달받는 입력축; 변속된 회전동력을 출력하는 출력축; 제1, 제2 유성기어세트의 조합에 의해 5개의 회전축을 보유하면서 1개의 입력경로와 2개의 가변입력경로를 통해 입력되는 회전동력을 회전 정지상태를 포함하여 6개의 변속단으로 1차 변속하여 출력하는 제1 복합유성기어세트; 제3, 제4 유성기어세트의 조합에 의해 상기 제1 복합유성기어세트의 어느 하나의 회전축과 직접 연결되는 회전축을 포함하여 4개의 회전축을 보유하면서 상기 제1 복합유성기어세트로부터 입력되는 회전동력과 1개의 가변 입력경로를 통해 상기 입력축의 회전동력을 전달받아 전진 11속 및 후진 1속의 변속단으로 2차 변속하여 최종 출력하는 제2 복합유성기어세트; 상기 제1, 제2 복합유성기어세트의 각 회전요소 중, 2개의 회전요소를 연결하거나 1개의 회전요소로 이루어지는 8개의 회전축; 및 상기 회전축 사이 또는 선택된 회전축과 상기 입력축 사이에 개재되어 동력을 단속하는 4개의 클러치와, 상기 회전축 중, 선택된 회전축을 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 3개의 브레이크로 이루어지는 7개의 마찰부재를 포함한다.

한국 공개 특허 제2013-0115158호는 유성 기어 세트를 직접 구동시키거나 또는 동력전달 장치를 통해 유성 기어 세트를 구동시키기 위해 회전 동력원의 회전 동력을 이용하며, 다단 속도비 제어 장치는 유성 기어 세트의 두 개의 출력축과 피구동 부하 사이에 개별적으로 설치되고, 이에 따라, 피구동 부하의 휠 세트는 조합된 공통 부하를 구동하도록 구동 속도비와 구동 토크의 변화를 실행시킬 수 있으며; 상기 두 개의 다단 속도비 제어 장치의 출력 단부들 사이에는, 슬립커플링 토크를 갖는 이중축 커넥팅 장치로 구성된 제한된 슬립 차동장치 또는 안정화 장치가 실제의 필요성에 따라 추가로 설치될 수 있다.

한편, 종래 기술인 한국등록특허 제1339268호 차량용 자동변속기의 유성기어트레인은 엔진의 동력을 전달받는 제1축; 상기 제1축과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축; 상기 제2축상에 배치되어 상기 제1축과 2개의 경로를 통해 선택적으로 외접 기어 연결되는 제1 회전요소와, 출력기어와 연결되어 출력요소로 작동하는 제2 회전요소와, 상기 제1축과 1개의 경로를 통해 선택적으로 외접 기어 연결됨과 동시에 선택적으로 고정요소로 작동하는 제3 회전요소와, 상기 제1축과 1개의 경로를 통해 선택적으로 외접 기어 연결됨과 동시에 선택적으로 고정요소로 작동하는 제4 회전요소를 보유하는 복합유성기어세트; 상기 외접 기어 연결부에 개재되는 4개의 트랜스퍼 기어; 상기 제1, 제3, 제4 회전요소를 선택적으로 상기 제1축과 연결하는 클러치 및 상기 제2, 제4 회전요소를 변속기 하우징과 가변적으로 연결하는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰요소를 포함한다.

그러나, 상술한 종래 발명들은 변속 단수 대비 구성 요소수가 커 중량, 원가, 부품수를 절감할 수 없으며 컴팩트한 구조가 불가능하여 변속기 성능, 연비 향상에 부적합한 문제가 있어, 이를 해결할 방안이 모색되고 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 3개의 유성기어세트와 6개의 마찰요소를 사용하여 적어도 전진8속 이상, 후진 1속 을 구현할 수 있는 자동변속기 구조를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 입력과 출력을 포함하여 총 7개의 회전요소로 구성되며 6개의 체결요소 중 3요소를 선택 체결하여 각 단을 형성하는 다단 변속기를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 입력 부재(IN)과 출력 부재(OUT), 제1 유성기어 세트, 제2 유성기어 세트, 제3 유성기어 세트가 각 회전 요소를 상호 연결하여 각 회전 요소와 체결 요소와 유기적으로 결합되는 다단 변속기로서, 제1 유성기어 세트는 제1선기어(S1), 상기 제1선기어(S1)와 맞물리는 제1링기어(R1)와 제1캐리어(CR1)를 회전 요소로 포함하고, 제2 유성기어 세트는 제2선기어(S2), 상기 제2선기어(S2)와 맞물리는 제2링기어(R2)와 제2캐리어(CR2)를 회전 요소로 포함하고, 제3 유성기어 세트는 제3선기어(S3), 상기 제3선기어(S3)와 맞물리는 제3링기어(R3)와 제3캐리어(CR3)를 회전 요소로 포함한다.

일실시예에 있어서, 상기 다단 변속기는 전진 1속에서는 제2클러치(C2), 제3클러치(C3), 제1브레이크(B1)를 작동시키고, 전진 2속에서는 제1클러치(C1), 제3클러치(C3), 제1브레이크(B1)를 작동시키고, 전진 3속에서는 제1클러치(C1), 제2클러치(C2), 제1브레이크(B1)를 작동시키고, 전진 4속에서는 제1클러치(C1), 제1브레이크(B1), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 5속에서는 제1클러치(C1), 제4클러치(C4), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 6속에서는 제2클러치(C2), 제4클러치(C4), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 7속에서는 제3클러치(C3), 제4클러치(C4), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 8속에서는 제2클러치(C2), 제3클러치(C3), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 9속에서는 제1클러치(C1), 제3클러치(C3), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 후진 1속에서는 제2클러치(C2), 제4클러치(C4), 제1브레이크(B1)를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

일실시예에 있어서, 상기 다단 변속기는 입력 부재와 출력 부재를 구비하고 3개의 유성기어 세트는 각각 1,2,3 회전 요소를 갖고, 상기 제 3 유성기어 세트는 더블 피니언 유성기어세트이며, 첫번째 상시 연결 요소는 제1 유성기어 세트의 제3 회전요소와 제3 유성기어 세트의 제1 회전요소이고, 두번째 상시 연결 요소는 제2 유성기어 세트의 제3 회전요소와 제3 유성기어 세트의 제3 회전요소이며, 제1 유성기어세트의 제2 회전요소는 입력부재와 상시 연결되며, 상기 두번째 상시 연결요소는 출력부재와 상시 연결되고, 제1,2,3,4클러치(C1,C2,C3,C4) 및 제1,2브레이크(B1,B2)가 여섯 토크 전달 장치로 구비되며, 상기 제2 유성기어 세트의 제1 회전요소는 각각 제1 유성기어 세트의 제1 회전요소와 제1클러치(C1) 및 제2회전요소와 제2클러치(C2)로 연결 또는 해제 되며, 상기 제2 유성기어 세트의 제2 회전요소는 각각 첫번째 상시 연결요소인 제1유성기어세트의 제3회전요소와 제3유성기어세트의 제1회전요소와 제3클러치(C3)로 연결, 해제되고 더불어 상기 제3 유성기어 세트의 제2 회전 요소와 제4클러치(C4)로 연결 또는 해제 되며, 상기 여섯 토크 전달 장치들은 입력부재와 출력부재 사이에서 적어도 전진 8속이상, 후진 1속의 기어비를 구현하기 위해 각단별로 세개의 조합으로 결속되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 3개의 유성기어세트와 6개의 체결요소, 입력과 출력을 포함하여 총 7개의 회전요소로 구성되어 6개의 체결요소 중 3개의 요소를 선택 체결하여 전진8속 이상, 후진 1속을 구현할 수 있는 자동변속기 구조를 통해, 변속 단수 대비 구성 요소수를 작게 하여 중량, 원가, 부품수를 절감할 수 있으며 컴팩트한 구조가 가능해 탑재성이 향상되고 다단화로 인한 변속기 성능, 연비 향상에도 기여한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 각 요소별 연결도를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 연결도에 따른 구조 예이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전진 9속, 후진 1속을 구현하기 위한 체결요소 작동표의 한 예이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 3개의 유성기어세트와 6개의 마찰요소를 사용하여 적어도 전진8속 이상, 후진 1속 을 구현할 수 있는 자동변속기 구조이다. 입력과 출력을 포함하여 총 7개의 회전요소로 구성되며 6개의 체결요소 중 3요소를 선택 체결하여 각 단을 형성한다.

도 1은 각 요소별 연결도를 나타내며 도 2는 도 1의 연결도에 따른 구조 예 이다. 도 3은 전진 9속, 후진 1속을 구현하기 위한 체결요소 작동표의 한 예이다.구체적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 입력 부재(IN)과 출력 부재(OUT), 제1 유성기어 세트, 제2 유성기어 세트, 제3 유성기어 세트가 각 회전 요소 등을 상호 연결하여 각 회전 요소와 체결 요소 등과 유기적으로 결합된다.

도 2에서 보는 바와 같이, 제1 유성기어 세트는 제1선기어(S1), 상기 제1선기어(S1)와 맞물리는 제1링기어(R1)와 제1캐리어(CR1)를 회전 요소 등으로 포함한다.

또한, 제2 유성기어 세트는 제2선기어(S2), 상기 제2선기어(S2)와 맞물리는 제2링기어(R2)와 제2캐리어(CR2)를 회전 요소 등으로 포함하고, 제3 유성기어 세트는 제3선기어(S3), 상기 제3선기어(S3)와 맞물리는 제3링기어(R3)와 제3캐리어(CR3)를 회전 요소로 포함한다.

도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 다단 변속기는 전진 1속에서는 제2클러치(C2), 제3클러치(C3), 제1브레이크(B1)를 작동시키고, 전진 2속에서는 제1클러치(C1), 제3클러치(C3), 제1브레이크(B1)를 작동시키고, 전진 3속에서는 제1클러치(C1), 제2클러치(C2), 제1브레이크(B1)를 작동시키고, 전진 4속에서는 제1클러치(C1), 제1브레이크(B1), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 5속에서는 제1클러치(C1), 제4클러치(C4), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 6속에서는 제2클러치(C2), 제4클러치(C4), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 7속에서는 제3클러치(C3), 제4클러치(C4), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 8속에서는 제2클러치(C2), 제3클러치(C3), 제2브레이크(B2)를 작동시키고, 전진 9속에서는 제1클러치(C1), 제3클러치(C3), 제2브레이크(B2)를 작동시킨다.

이러한 작동에 의해 기어비와 단간비가 도 3에 잘 나타나 있으며, 또한 후진 1속에서는 제2클러치(C2), 제4클러치(C4), 제1브레이크(B1)를 작동시킨다.

따라서 상술한 바와 같이, 본 발명은 입력 부재와 출력 부재를 구비하고 3개의 유성기어 세트는 각각 1,2,3 회전 요소를 갖는다. 제 3 유성기어 세트는 더블 피니언 유성기어세트이다.

본 발명에 따른 첫번째 상시 연결 요소는 제1 유성기어 세트의 제3 회전요소와 제3 유성기어 세트의 제1 회전요소이다.

본 발명에 따른 두번째 상시 연결 요소는 제2 유성기어 세트의 제3 회전요소와 제3 유성기어 세트의 제3 회전요소이다.

제1 유성기어세트의 제2 회전요소는 입력부재와 상시 연결된다. 두번째 상시 연결요소는 출력부재와 상시 연결된다.

본 발명은 6개의 토크 전달 장치를 구비하며, 상기 6개의 토크 전달 장치는 각각 제1,2,3,4클러치(C1,C2,C3,C4) 및 고정부재인 제1,2브레이크(B1,B2)이다. 그러므로,제2 유성기어 세트의 제1 회전요소는 각각 제1 유성기어 세트의 제1 회전요소와 제1클러치(C1) 및 제2 회전요소와 제2클러치(C2)로 연결, 해제 된다. 제2 유성기어 세트의 제2 회전요소는 각각 첫번째 상시 연결요소인 제1유성기어세트의 제3회전요소와 제3유성기어세트의 제1회전요소와 제3클러치(C3) 로 연결, 해제되고 더불어 제3 유성기어 세트의 제2 회전 요소와 제4클러치(C4)로 연결, 해제 된다. 제1 유성기어 세트의 제1 회전요소는 제2브레이크(B2)로 연결 또는 해제되고, 제3 유성기어 세트의 제2 회전 요소는 제1브레이크(B1)로 연결 또는 해제 된다.

이 여섯 토크 전달 장치들은 입력부재와 출력부재 사이에서 적어도 전진 8속이상, 후진 1속의 기어비를 구현하기 위해 각단별로 세개의 조합으로 결속된다.

따라서, 본 발명은 3개의 유성기어세트와 제1,2,3,4클러치(C1,C2,C3,C4) 및 제1,2브레이크(B1,B2)와 같은 6개의 체결요소, 입력과 출력을 포함하여 총 7개의 회전요소로 구성되어 6개의 체결요소 중 3개의 요소를 선택 체결하여 전진8속 이상, 후진 1속을 구현할 수 있는 자동변속기 구조로서, 변속 단수 대비 구성 요소수가 작아 중량, 원가, 부품수를 절감할 수 있으며 컴팩트한 구조가 가능해 탑재성이 향상되고 다단화로 인한 변속기 성능, 연비 향상에도 기여한다.

이상에서 설명된 본 발명의 다단 변속기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

S1 : 제1선기어
R1 : 제1링기어
C1 : 제1클러치
S2 : 제2선기어
R2 : 제2링기어
C2 : 제2클러치
S3 : 제3선기어
R3 : 제3링기어
C3 : 제3클러치

Claims (12)

1. 입력 부재(IN)과 출력 부재(OUT), 제1 유성기어 세트, 제2 유성기어 세트, 제3 유성기어 세트가 각 회전 요소를 상호 연결하여 각 회전 요소와 체결 요소와 유기적으로 결합되는 다단 변속기로서,
   상기 다단 변속기는 입력 부재와 출력 부재를 구비하고 3개의 유성기어 세트는 각각 1,2,3 회전 요소를 갖고, 상기 제 3 유성기어 세트는 더블 피니언 유성기어세트이며, 첫번째 상시 연결 요소는 제1 유성기어 세트의 제3 회전요소와 제3 유성기어 세트의 제1 회전요소이고, 두번째 상시 연결 요소는 제2 유성기어 세트의 제3 회전요소와 제3 유성기어 세트의 제3 회전요소이며, 제1 유성기어세트의 제2 회전요소는 입력부재와 상시 연결되며, 상기 두번째 상시 연결요소는 출력부재와 상시 연결되고, 토크전달장치인 제1,2,3,4클러치(C1,C2,C3,C4) 및 제1,2브레이크(B1,B2)를 구비하며, 상기 제2 유성기어 세트의 제1 회전요소는 각각 제1 유성기어 세트의 제1회전요소와 제1클러치(C1) 및 제2 회전요소와 제2클러치(C2)로 연결, 해제 되며, 제2 유성기어 세트의 제2 회전요소는 각각 첫번째 상시 연결요소인제1유성기어세트의 제3회전요소와 제3유성기어세트의 제1회전요소와 제3클러치(C3) 로 연결, 해제되고 더불어제3 유성기어 세트의 제2 회전 요소와 제4클러치(C4)로 연결, 해제 되며, 상기 제1 유성기어 세트의 제1 회전요소는 제2브레이크(B2)로 연결 또는해제되고, 제3 유성기어 세트의 제2 회전 요소는 제1브레이크(B1)로 연결 또는 해제되며, 상기 여섯 토크 전달 장치들은 상기 입력부재와 상기 출력부재 사이에서 전진 8속이상, 후진 1속의 기어비를 구현하기 위해 각단별로 세개의 조합으로 결속되며;
   전진 1속에서는 상기 제2클러치(C2), 상기 제3클러치(C3)를 체결하고 상기 제1브레이크(B1)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 다단 변속기는 전진 2속에서는 제1클러치(C1), 제3클러치(C3)를 체결하고 제1브레이크(B1)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 다단 변속기는 전진 3속에서는 제1클러치(C1), 제2클러치(C2)를 체결하고 제1브레이크(B1)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 다단 변속기는 전진 4속에서는 제1클러치(C1)를 체결하고 제1브레이크(B1), 제2브레이크(B2)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 다단 변속기는 전진 5속에서는 제1클러치(C1), 제4클러치(C4)를 체결하고 제2브레이크(B2)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 다단 변속기는 전진 6속에서는 제2클러치(C2), 제4클러치(C4)를 체결하고 제2브레이크(B2)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
9. 제8항에 있어서,
   상기 다단 변속기는 전진 7속에서는 제3클러치(C3), 제4클러치(C4)를 체결하고 제2브레이크(B2)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 다단 변속기는 전진 8속에서는 제2클러치(C2), 제3클러치(C3)를 체결하고 제2브레이크(B2)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 다단 변속기는 전진 9속에서는 제1클러치(C1), 제3클러치(C3)를 체결하고 제2브레이크(B2)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 다단 변속기는 후진 1속에서는 제2클러치(C2), 제4클러치(C4)를 체결하고 제1브레이크(B1)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 다단 변속기.

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