KR101691318B1 - 차량용 자동 변속기 - Google Patents

Abstract

차량용 자동 변속기는, 공통 속도선도 상에서의 잇수비에 대응하는 배열순으로 제1 요소(11), 제2 요소(14) 및 제3 요소(12)를 갖는 제1 유성 기어 세트(1)와, 라비뇨 타입의 제2 유성 기어 세트(2)를 구비한다. 입력축(I)을 제2 요소(14)에 상시 연결함과 함께, 제1 클러치(4)의 체결에 의해 제2 선 기어(21)에 연결 가능, 또한 제2 클러치(5)의 체결에 의해 제3 선 기어(26)에 체결 가능하게 한다. 출력 부재를 제2 링 기어(22)에 상시 연결한다. 제1 요소(11)를 제1 브레이크(3)의 체결에 의해 정지부(8)에 고정 가능하게 한다. 제3 요소(12)를 제2 피니언 캐리어(25)에 상시 연결함과 함께, 제2 브레이크(6)의 체결에 의해 정지부(8)에 고정 가능하게 한다. 제3 선 기어(26)를 제3 브레이크(7)의 체결에 의해 정지부(8)에 고정 가능하게 한다.

Description

차량용 자동 변속기 {AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은, 차량용 자동 변속기에 관한 것이다.

종래의 차량용 자동 변속기로서는, 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 이 종래의 차량용 자동 변속기는, 이른바 라비뇨 타입의 유성 기어 세트 및 1세트의 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트로 이루어지는 유성 기어 세트와, 2개의 클러치 및 3개의 브레이크의 유압 작동에 의한 마찰 체결 요소를 갖고, 전진 6속 후진 1속을 얻도록 하고 있다.

일본 특허 공개 제2003-240068호 공보

그러나, 상기 종래의 차량용 자동 변속기에는, 이하에 설명하는 것과 같은 문제가 있다.

즉, 상기 종래의 차량용 자동 변속기에서는, 저속단에서의 발진·등판 성능, 고속단에서의 엔진 소음의 저감·연비의 향상에 관계되는 비율 범위(R/C: 전체 변속비 폭이며, 전진 1속의 기어비를 최고 변속단의 기어비로 나눈 값)가 6.1로 작아, 적절한 단간비를 확보하면서 비율 범위를 확대할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 바람직한 단간비를 확보하면서 큰 비율 범위를 확보할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기를 제공하는 데 있다.

이 목적을 위해 본 발명에 의한 차량용 자동 변속기는,

입력축과,

출력 부재와,

정지부와,

제1 선 기어, 제1 링 기어, 제1 피니언 캐리어의 3개의 회전 요소를 갖는 제1 유성 기어 세트와,

제2 선 기어, 제3 선 기어, 제2 선 기어에 맞물리는 제2 피니언, 이 제2 피니언 및 제3 선 기어에 맞물리는 제3 피니언, 제2 피니언 및 제3 피니언을 회전 가능하게 지지하는 제2 피니언 캐리어 및 제3 피니언에 맞물리는 제2 링 기어를 갖는 라비뇨 타입의 제2 유성 기어 세트와,

제1 클러치, 제2 클러치, 제1 브레이크, 제2 브레이크 및 제3 브레이크의 5개의 마찰 체결 요소를 구비하고,

제1 유성 기어 세트의 3개의 회전 요소를, 공통 속도선도 상에서 제1 유성 기어 세트의 잇수비에 대응하는 간격에 따라서 배열하여, 이 배열순으로 제1 요소, 제2 요소, 제3 요소로 하고,

입력축을, 제2 요소에 상시 연결함과 함께, 제1 클러치의 체결에 의해 제2 선 기어에 연결 가능, 또한 제2 클러치의 체결에 의해 제3 선 기어에 체결 가능하게 하고,

출력 부재를, 제2 링 기어에 상시 연결하고,

제1 요소를, 제1 브레이크의 체결에 의해 정지부에 고정 가능하게 하고,

제3 요소를, 제2 피니언 캐리어에 상시 연결함과 함께, 제2 브레이크의 체결에 의해 정지부에 고정 가능하게 하고,

제3 선 기어를 제3 브레이크의 체결에 의해 정지부에 고정 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 제1 클러치가, 제1속, 제2속, 제3속 및 제4속에서 체결되고,

제2 클러치가, 제3속, 제5속 및 후진에서 체결되고,

제1 브레이크가, 제4속, 제5속 및 제6속에서 체결되고,

제2 브레이크가, 제1속 및 후진에서 체결되고,

제3 브레이크가, 제2속 및 제6속에서 체결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 제1 유성 기어 세트가, 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트이고,

제1 요소가, 제1 선 기어이고,

제2 요소가, 제1 피니언 캐리어이고,

제3 요소가, 제1 링 기어인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 제1 유성 기어 세트가, 더블 피니언 타입의 유성 기어 세트이고,

제1 요소가, 제1 선 기어이고,

제2 요소가, 제1 링 기어이고,

제3 요소가, 제1 피니언 캐리어인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 출력 부재에 대해 구동원으로부터 축방향으로 먼 측에 제1 브레이크 및 제2 브레이크를 배치하고, 출력 부재에 대해 구동원의 축방향에 가까운 측에 제3 브레이크, 제1 클러치 및 제2 클러치를 배치하고,

제3 브레이크의 반경 방향 내측에 제2 클러치를 배치하고,

이 제2 클러치의 반경 방향 내측에 제1 클러치를 배치하고,

제1 유성 기어 세트 및 제2 유성 기어 세트의 반경 방향 외측에 제1 브레이크 및 제2 브레이크를 배치하고,

제2 브레이크를 제1 브레이크보다 구동원의 축방향에 가까운 측에 배치한 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 제3 브레이크가 외주측에 연결됨과 함께, 제2 클러치가 내주측에 연결된 제1 연결 부재를 설치하고, 이 제1 연결 부재를 출력 부재의 내주측을 통해 제1 선 기어에 연결하고,

제1 클러치가 외주측에 연결된 제2 연결 부재를 설치하고, 이 제2 연결 부재를 제1 연결 부재의 내주측을 통해 제2 선 기어에 연결하고,

제2 클러치가 외주측에 연결됨과 함께, 제1 클러치가 내주측에 연결된 제3 연결 부재를 설치하고, 이 제3 연결 부재를 제2 연결 부재의 구동원의 축방향에 가까운 측을 통해 입력축에 연결한 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기한 바와 같이 자동 변속기를 구성하였으므로, 부품 개수나 중량을 저감하고, 콤팩트하게 하여, 차량 탑재성이나 연비를 향상시키고, 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 양호한 단간비를 확보하면서, 큰 비율 범위를 얻을 수 있고, 저속단에서 큰 구동력을 얻어, 발진·등판 성능을 향상시킬 수 있음과 함께, 고속단에서 엔진 회전수를 억제하여 엔진 소음의 저감, 연비의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 제1 클러치, 제2 클러치, 제1 브레이크∼제3 브레이크를 상기한 바와 같이 체결하였으므로, 전진 6단 및 후진의 변속단을 얻을 수 있다.

또한, 제1 유성 기어 세트를 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트로 하였으므로, 제1 유성 기어 세트를 간단하고, 또한 저렴한 구성으로 할 수 있다.

또한, 제1 유성 기어 세트를 더블 피니언 타입의 유성 기어 세트로 하였으므로, 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트의 경우와는 다른 기어비나 단간비를 얻는 것이 가능해진다.

또한, 제1 클러치, 제2 클러치, 제1 브레이크∼제3 브레이크를 상기한 바와 같이 배치하였으므로, 축방향 및 반경 방향으로 콤팩트하게 할 수 있어, 차량 탑재성이 향상된다.

또한, 제1 연결 부재∼제3 연결 부재를 상기한 바와 같이 설치하였으므로, 간단한 구조로, 축방향 및 반경 방향으로 콤팩트하게 할 수 있어, 차량 탑재성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 차량용 자동 변속기의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 실시예 1의 차량용 자동 변속기에서 사용하는 마찰 체결 요소의 작동 및 각 변속단에서의 기어를 도시하는 작동표를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예 1의 차량용 자동 변속기에 있어서의, 전진 제1속에서의 공통 속도선도이다.
도 4는 실시예 1의 차량용 자동 변속기에 있어서의, 전진 제2속에서의 공통 속도선도이다.
도 5는 실시예 1의 차량용 자동 변속기에 있어서의, 전진 제3속에서의 공통 속도선도이다.
도 6은 실시예 1의 차량용 자동 변속기에 있어서의, 전진 제4속에서의 공통 속도선도이다.
도 7은 실시예 1의 차량용 자동 변속기에 있어서의, 전진 제5속에서의 공통 속도선도이다.
도 8은 실시예 1의 차량용 자동 변속기에 있어서의, 전진 제6속에서의 공통 속도선도이다.
도 9는 실시예 1의 차량용 자동 변속기에 있어서의, 후진에서의 공통 속도선도이다.
도 10은 실시예 1의 차량용 자동 변속기의 단면 측면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 관한 차량용 자동 변속기 구조를 도시하는 도면이다.
도 12는 실시예 2의 차량용 자동 변속기에서 사용하는 마찰 체결 요소의 작동 및 각 변속단에서의 기어를 도시하는 작동표를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면에 나타내는 실시예에 기초하여 상세하게 설명한다.

실시예 1

우선, 실시예 1의 차량용 자동 변속기의 전체 구성을 설명한다.

이 실시예 1의 차량용 자동 변속기는, 엔진 전방 배치 전륜 구동차나 엔진 후방 배치 후륜 구동차의, 이른바 엔진 횡배치 타입에 적용된다.

도 1에, 실시예 1의 차량용 자동 변속기의 구조를 도시한다. 또한, 도 1에서는, 중심축[입력축(I)의 중심축을 지나는 축]으로부터 상반부를 그리고 있고, 하반부는 생략하고 있다. 또한, 도 10에 실시예 1의 차량용 자동 변속기의 단면을 도시하고 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 실시예 1의 차량용 자동 변속기는, 입력축(I)과, 출력 부재(O)[도 10에 도시하는 전달 기어(50)로, 제2 링 기어(22)에 상시 연결되어 있음]와, 제1 유성 기어 세트(1)와, 제2 유성 기어 세트(2)와, 제1 클러치(4), 제2 클러치(5), 제1 브레이크(3), 제2 브레이크(6) 및 제3 브레이크(7)의 2개의 클러치 및 3개의 브레이크로 이루어지는 유압 작동의 마찰 체결 요소와, 자동 변속기의 케이스(본 발명의 정지부에 상당)(8)를 구비하고 있다.

입력축(I)은, 도시하지 않은 엔진(본 발명의 구동원에 상당)에 토크 컨버터 등을 통해 연결 가능하고, 출력 부재(O)는, 도 10에 도시하는 차동 기어 장치(51)를 통해 도시하지 않은 구동륜에 연결되어 있다.

제1 유성 기어 세트(1)는, 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트이며, 3개의 회전 요소, 즉, 중심측에 배치된 제1 선 기어(11)와, 이 반경 방향 외측에 배치된 제1 링 기어(12)와, 제1 선 기어(11) 및 제1 링 기어(12)의 사이에 배치되어 이들 양쪽에 맞물리는 복수의 제1 피니언(13)을 회전 가능하게 지지하는 제1 피니언 캐리어(14)를 갖고 있다.

여기서, 제1 유성 기어 세트(1)의 잇수비 α1[제1 선 기어(11)의 잇수비/제1 링 기어(12)의 잇수비]은, 예를 들어 0.563으로 설정되어 있다.

제2 유성 기어 세트(2)는, 이른바 라비뇨 타입의 유성 기어 세트이며, 중심측에서 축방향으로 서로 이격되어 배치된 제2 선 기어(21) 및 제3 선 기어(26)와, 제2 선 기어(21)의 외주측에서 이것과 맞물리는 복수의 제2 이너 피니언(23)과, 제2 이너 피니언(23) 및 제3 선 기어(26)의 반경 방향 외측에 배치되어 이들과 맞물리는 복수의 제2 아우터 피니언(24)과, 제2 이너 피니언(23) 및 제2 아우터 피니언(24)을 회전 가능하게 지지하는 제2 피니언 캐리어(25)와, 제2 아우터 피니언(24)의 반경 방향 외측에 배치되어 이것과 맞물리는 제2 링 기어(22)를 갖고 있다.

여기서, 제2 유성 기어 세트(2)는, 제2 선 기어(21), 제2 링 기어(22), 제2 이너 피니언(23) 및 제2 아우터 피니언(24)으로 구성한 더블 피니언 타입의 유성 기어 세트와, 제3 선 기어(26), 제2 링 기어(22) 및 제2 아우터 피니언(24)으로 구성한 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트로 이루어진다고 간주할 수 있고, 그 경우, 각각의 잇수비 α2, α3은, 예를 들어 0.363, 0.469로 설정되어 있다.

상기 제1 유성 기어 세트(1) 및 제2 유성 기어 세트(2)의 각 회전 요소는, 이하에 설명하는 바와 같이 각각 연결, 연결 가능, 고정 가능하게 된다.

우선, 제1 유성 기어 세트(1)에 있어서는, 제1 선 기어(11)가 제1 브레이크(3)의 체결에 의해 케이스(8)에 고정 가능하고, 제1 링 기어(12)가 제2 피니언 캐리어(25)에 상시 연결됨과 함께 제2 브레이크(6)로 케이스(8)에 고정 가능하고, 제1 피니언 캐리어(14)가 입력축(I)에 상시 연결되어 있다.

제2 유성 기어 세트(2)에 있어서는, 제2 선 기어(21)는, 제1 클러치(4)의 체결에 의해 입력축(I)에 연결 가능하고, 제2 링 기어(22)가 제2 아우터 피니언(24)에 맞물려, 제2 피니언 캐리어(25)가 상술한 바와 같이 제1 링 기어(12)에 연결되고, 제3 선 기어(26)가 제2 클러치(5)의 체결에 의해 입력축(I)과 연결 가능함과 함께 제3 브레이크(7)의 체결에 의해 케이스(8)에 고정 가능하다.

상기한 바와 같이 연결한 실시예 1의 자동 변속기에 있어서의 각 마찰 체결 요소의 체결·해방을, 도 2의 작동표에 나타내고 있다. 작동표는, 이 가로 방향으로는 각 속도단을 제1속으로부터 제6속까지 및 후진을 나타내고 있고, 세로 방향으로는, 각 마찰 체결 요소가 배열되어 있다. 작동표 중, ○표는 그 마찰 체결 요소가 체결 상태로 되는 것을, 또한 공백은 그 마찰 체결 요소가 해방 상태인 것을 각각 나타낸다. 또한, 작동표의 하방에는, 각 변속단의 기어비, 자동 변속기에서의 비율 범위(R/C: 전체 변속비 폭이며, 전진 1속의 기어비를 최고 변속단의 기어비로 나눈 값) 및 리버스비/1속비(Rev/1st)를 기재하고 있다.

또한, 상기 각 마찰 체결 요소는, 도시하지 않은 컨트롤러에 의해 전자 제어되는 도시하지 않은 컨트롤 밸브로부터의 압유의 공급, 제거에 의해, 그들의 체결, 해방이 제어된다. 이들 컨트롤러나 컨트롤 밸브의 구성 및 작용은 잘 알려져 있으므로, 여기서는 그들의 설명은 생략한다.

다음으로, 각 변속단에 있어서의 동력의 전달 경로를, 그때의 공통 속도선도를 사용하여 설명한다. 또한, 제2 유성 기어 세트(2)는, 편의상, 상술한 바와 같이 더블 피니언 타입의 유성 기어 세트 및 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트로 나누어 그려져 있다.

여기서, 공통 속도선도라 함은, 종축에 각 회전 요소의 회전 속도를 취하고, 횡축에 이들 회전 요소를 제1∼제3 유성 기어 세트(1∼3)의 잇수비 α1∼α3의 크기에 따라서 할당한 선도이다.

즉, 횡축 상에, 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트의 경우에는, 링 기어, 피니언 캐리어, 선 기어 3개의 회전 요소의 회전 속도축을, 이 순서로(좌우 어느 방향이어도 됨), 링 기어 및 피니언 캐리어 사이의 크기를 이 유성 기어 세트의 잇수비 α로 한 경우, 피니언 캐리어 및 선 기어 사이의 크기가 1로 되는 비율로 각각 이격시켜 배치한 것이다.

이 경우, 종축에는, 회전 속도 제로보다 상방에 엔진과 동일한 회전 방향의 회전 속도를 취하고, 회전 속도 제로보다 하방에 엔진과 역회전 방향의 회전 속도를 취하도록 한다.

공통 속도선도에 있어서는, 링 기어, 피니언, 선 기어의 각각의 맞물림 관계는 이와 이가 1대 1로 맞물리는 리니어한 관계로 되므로, 각 회전 요소의 회전 속도를 연결하면 직선 관계로 된다.

또한, 각 변속단의 공통 속도선도를 도시하는 도 3∼도 9에 있어서는, 동 도면 중, 좌측으로부터 우측을 향해 제1 유성 기어 세트(1), 제2 유성 기어 세트(2)의 더블 피니언 타입의 유성 기어 세트, 제2 유성 기어 세트(2)의 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트가 차례로 배치되어 있고, 이들 선 기어는 S, 피니언 캐리어는 C, 링 기어는 R로 나타내고, 이들의 첨자 1, 2는 각각이 소속되는 유성 기어 세트의 번호(제1, 제2)를 나타낸다.

즉, 제1 유성 기어 세트(1)의 선 기어(11)는 S1, 피니언 캐리어(14)는 C1, 링 기어(12)는 R1로 나타내어지고, 이들은 각각 본 발명의 제1 요소, 제2 요소, 제3 요소에 상당한다. 또한, 제2 유성 기어 세트(2)의 제2 선 기어는 S2, 제2 링 기어(22)는 R2, 제2 피니언 캐리어(25)는 C2이다. 단, 제3 선 기어만은 S3으로 각각 나타내어져 있다.

따라서, 공통 속도선도는, 도 3∼도 9 전부에 있어서, 동 도면 중, 좌측으로부터 우측을 향해 제1 선 기어(11)(제1 요소), 제1 피니언 캐리어(14)(제2 요소), 제1 링 기어(12)(제3 요소), 제2 선 기어(21), 제2 링 기어(22), 제2 피니언 캐리어(25), 제3 선 기어(26)에 각각 대응하는 속도축 S1, C1, R1, S2, R2, C2, S3, C2, R2가 이들의 순서로 배열되게 된다. 또한, 도 3∼도 9의 각 공통 속도선도에 있어서, 입력은 ○로, 또한 출력은 △로 나타내어져 있다. 입력축(I)의 회전 속도는, 기어비의 계산을 용이하게 하기 위해, 공통 속도선도에서는 1로 되어 있다. 또한, 이하의 각 변속단에서의 기어비는, α1∼α3을 각각 상기한 바와 같이 0.563, 0.363, 0.469로 설정한 경우의 값이다.

우선, 자동 변속기가 N(뉴트럴) 위치나 P(파킹) 위치에 있을 때에는, 모든 마찰 체결 요소에는 체결압이 공급되지 않으므로, 제1 유성 기어 세트(1) 및 제2 유성 기어 세트(2)는 모두 프리 상태에 있고, 이들은 동력을 전달하지 않는다. 이 결과, 엔진으로부터의 동력은, 출력 부재(O)에는 전달되지 않는다.

운전자가 도시하지 않은 셀렉트 레버를 D(드라이브, 즉 전진 주행) 위치로 이동시키면, 차량은 발진한다. 이 발진시에서는 차속이 낮으므로, 먼저, 제1속이 성립된다.

즉, 제1속에서는, 제1 클러치(4) 및 제2 브레이크(6)가 체결된다.

따라서, 제1 유성 기어 세트(1)에서는, 제1 피니언 캐리어(14)가 입력축(I)에 연결되어 이것과 동일한 회전 속도로 회전한다. 제1 링 기어(12)는, 제2 브레이크(6)의 체결에 의해 케이스(8)에 고정되어 회전 속도 0이다. 따라서, 제1 선 기어(11)는 오버 드라이브 회전 속도로 회전한다.

제2 유성 기어 세트(2)의 더블 피니언측에서는, 제1 클러치(4)의 체결에 의해 제2 선 기어(21)가 입력축(I)에 연결되어 이것과 동일한 회전 속도로 회전한다. 제2 피니언 캐리어(25)는, 제1 링 기어(12)에 연결되어 있고, 제2 브레이크(6)의 체결에 의해 케이스(8)에 고정되어 회전 속도 0이다. 따라서, 그 제2 링 기어(22) 및 출력 부재는, 감속 회전 속도인 제1속(기어비 2.759)으로 회전한다.

또한, 제2 유성 기어 세트(2)의 싱글 피니언측의 제3 선 기어(26)는, 제2 링 기어(22)가 상기 감속 회전 속도로 회전하고, 제2 피니언 캐리어(25)가 고정되어 있으므로, 엔진의 구동 방향과는 역방향의 감속 회전 속도로 회전한다.

차속이 상승하면, 컨트롤러가 제2 브레이크(6)를 해방함과 함께 제3 브레이크(7)를 체결하여 제1속으로부터 제2속으로 시프트한다. 이때, 제1 클러치(4)의 체결은 제1속 그대로이다. 이 상태에서의 공통 속도선도를 도 4에 나타낸다.

이때, 제1 유성 기어 세트(1) 및 제2 유성 기어 세트(2)의 더블 피니언측에서는, 제1 피니언 캐리어(14)가, 또한 제1 클러치(4)의 체결에 의해 제2 선 기어(21)가 입력축(I)에 연결되어 이것과 동일한 회전 속도로 회전한다. 제1 링 기어(12)는 제2 피니언 캐리어(25)에 연결되어 동일한 회전 속도로 회전한다. 이때, 제2 유성 기어 세트(2)의 싱글 피니언측의 제3 선 기어(26)는, 제3 브레이크(7)의 체결에 의해 회전 속도 0이다.

따라서, 제1 선 기어(11)는, 오버 드라이브 회전 속도로 회전하고, 제1 링 기어(12) 및 제2 피니언 캐리어(25)는 동일한 회전 속도로 회전하고, 제2 링 기어(22) 및 출력 부재는, 제1 링 기어(12) 및 제2 피니언 캐리어(25)의 감속 회전 속도나 제1속보다 빠른 감속 회전 속도인 제2속(기어비 1.561)으로 회전한다.

더욱 차속이 상승하여, 컨트롤러가 제3 브레이크(7)를 해방함과 함께, 제2 클러치(5)를 체결하면, 자동 변속기는 제2속으로부터 제3속으로 된다. 이때, 제1 클러치(4)의 체결은 그대로 유지된다. 이 상태에서의 공통 속도선도를 도 5에 나타낸다.

즉, 제3속에서는, 제1 피니언 캐리어(14), 제1 클러치(4)의 체결에 의해 제2 선 기어(21), 제2 클러치(5)의 체결에 의해 제3 선 기어(26)가 각각 입력축(I)에 연결되어, 이것과 동일한 회전 속도로 회전한다. 제1 링 기어(12)가 제2 피니언 캐리어(25)에 연결되어, 이들은 동일한 회전 속도로 회전한다.

따라서, 제1 유성 기어 세트(1) 및 제2 유성 기어 세트(2)의 모든 회전 요소는, 일체로 되어 회전한다. 이 결과, 출력 부재는, 직결이 되는 제3속(기어비 1.000)으로 회전한다.

더욱 차속이 상승하여, 컨트롤러가 제2 클러치(5)를 해방함과 함께, 제1 브레이크(3)를 체결하면, 자동 변속기는 제3속으로부터 제4속으로 된다. 이때, 제1 클러치(4)의 체결은 그대로 유지된다. 이 상태에서의 공통 속도선도를 도 6에 나타낸다.

이 4속에서는, 제1 유성 기어 세트(1)는, 제1 피니언 캐리어(14)가 입력축(I)에 연결되어 이것과 동일한 회전 속도로 회전한다. 제1 선 기어(11)는, 제1 브레이크(3)의 체결에 의해 케이스(8)에 고정되어 회전 속도 0이다. 따라서, 제1 링 기어(12)는 오버 드라이브 회전 속도로 회전한다.

제2 유성 기어 세트(2)의 더블 피니언측에서는, 제1 클러치(4)의 체결에 의해 제2 선 기어(21)가 입력축(I)에 연결되어 이것과 동일한 회전 속도로 회전한다. 제2 피니언 캐리어(25)는, 제1 링 기어(12)에 연결되어 있으므로, 이것과 동일한 오버 드라이브 회전 속도로 회전한다. 따라서, 제2 링 기어(22) 및 출력 부재는, 제2 피니언 캐리어(25)보다 느린 오버 드라이브 회전 속도인 제4속(기어비 0.736)으로 회전한다.

또한, 제2 유성 기어 세트(2)의 싱글 피니언측의 제3 선 기어(26)는, 제2 피니언 캐리어(25) 및 제2 링 기어(22)보다 더욱 빠른 오버 드라이브 회전 속도로 회전한다.

더욱 차속이 상승하여, 컨트롤러가 제1 클러치(4)를 해방함과 함께, 제2 클러치(5)를 체결하면, 자동 변속기는 제4속으로부터 제5속으로 된다. 이때, 제1 브레이크(3)의 체결은 그대로 유지된다. 이 상태에서의 공통 속도선도를 도 7에 나타낸다.

이 제5속에서는, 제1 유성 기어 세트(1)는, 제4속의 경우와 동일한 상태이며, 제1 피니언 캐리어(14)는 입력축(I)과 동일한 회전 속도로 회전하고, 제1 선 기어(11)는 제1 브레이크(3)의 체결에 의해 회전 속도 0이고, 제1 링 기어(12)는 오버 드라이브 회전 속도로 회전한다.

제2 유성 기어 세트(2)에서는, 제2 피니언 캐리어(25)가 제1 링 기어(12)와 동일한 오버 드라이브 회전 속도로 회전하고, 제3 선 기어(26)가 제2 클러치(5)의 체결에 의해 입력축(I)과 동일한 회전 속도로 회전한다.

따라서, 제2 링 기어(22) 및 출력 부재는, 제4속보다 빠른 오버 드라이브 회전 속도인 제5속(기어비 0.547)으로 회전한다.

또한, 이때, 제2 선 기어(21)는, 제2 링 기어(22)보다 빠른 오버 드라이브 회전 속도로 회전한다.

더욱 차속이 상승하여, 컨트롤러가 제2 클러치(5)를 해방함과 함께, 제3 브레이크(7)를 체결하면, 자동 변속기는 제5속으로부터 제6속으로 된다. 이때, 제1 브레이크(3)의 체결은 그대로 유지된다. 이 상태에서의 공통 속도선도를 도 8에 나타낸다.

이 제6속에서는, 제1 유성 기어 세트(1)는, 제4속 및 제5속의 경우와 동일한 상태이며, 제1 피니언 캐리어(14)는 입력축(I)과 동일한 회전 속도로 회전하고, 제1 선 기어(11)는 제1 브레이크(3)의 체결에 의해 회전 속도 0이고, 제1 링 기어(12)는 오버 드라이브 회전 속도로 회전한다.

제2 유성 기어 세트(2)에서는, 제2 피니언 캐리어(25)가 제1 링 기어(12)와 동일한 오버 드라이브 회전 속도로 회전하고, 제3 선 기어(26)가 제3 브레이크(7)의 체결에 의해 회전 속도 0으로 되므로, 제2 링 기어(22) 및 출력 부재는, 제5속보다 빠른 오버 드라이브 회전 속도인 제6속(기어비 0.435)으로 회전한다.

또한, 이때, 제2 선 기어(21)는, 제2 링 기어(22)보다 더욱 빠른 오버 드라이브 회전 속도로 회전한다.

이상은, D 위치에 있어서의 업 시프트의 작동에 대해 설명하였지만, D 위치에 있어서의 다운 시프트는, 상기와는 역방향의 작동으로 되지만, 각 변속단에서의 작동은 어느 것이든 동일하므로, 그들의 설명은 생략한다.

다음으로, 차량 정지 상태에서 운전자가 셀렉트 레버를 R(리버스: 후진) 위치로 이동시키면, 컨트롤러는, 제2 클러치(5) 및 제2 브레이크(6)를 체결한다. 이 상태에서의 공통 속도선도를 도 9에 나타낸다.

이 후진시에는, 제1 유성 기어 세트(1)는, 제1속의 경우와 동일한 상태에 있고, 제1 피니언 캐리어(14)가 입력축(I)과 동일한 회전 속도로 회전하고, 제1 링 기어(12)가 제2 브레이크(6)의 체결에 의해 회전 속도 0이므로, 그 제1 선 기어는, 오버 드라이브 회전 속도로 회전한다.

제2 유성 기어 세트(2)의 싱글 피니언측에서는, 제2 피니언 캐리어(25)가 제1 링 기어(12)에 연결되어 있고 제2 브레이크(6)의 체결에 의해 회전 속도 0이며, 제3 선 기어(26)가 제2 클러치(5)의 체결에 의해 입력축(I)과 동일한 회전 속도로 회전하고 있으므로, 그 제2 링 기어 및 출력 부재는, 엔진의 구동 방향과는 역방향의 감속 회전 속도인 후진단(기어비 -2.133, 단, -는 엔진 회전 속도의 구동 방향과는 역회전 방향을 나타냄)으로 회전한다.

또한, 이 실시예 1의 자동 변속기에 있어서는, 비율 범위(R/C값)는 6.336으로 되어, 저속단으로부터 고속단까지 폭 넓은 기어비가 얻어진다.

또한, 리버스비/1속비(Rev/1st)는 0.773으로 되어, 발진시와 후진시에 있어서 액셀러레이터 페달의 답입량에 대한 출력차가 그다지 없으므로, 운전자에게 위화감을 갖게 하는 일이 없다.

다음으로, 상기 실시예 1의 자동 변속기의 상세 구조를, 그 단면을 도시하는 도 10에 기초하여 설명한다.

도 10에 있어서, 입력축(I)은, 도 10 중 우측의 도시하지 않은 엔진에 토크 컨버터(52)를 통해 연결된다. 제1 유성 기어 세트(1) 및 제2 유성 기어 세트(2)는 입력축(I)과 동심 상에 배치된다. 제2 유성 기어 세트(2)는, 출력 부재(O)로서의 전달 기어(50)에 대해 도면 중 좌측, 즉 엔진으로부터 먼 측에, 전달 기어(50)에 인접하여 배치된다. 제1 유성 기어 세트(1)는 제2 유성 기어 세트(2)보다도 엔진으로부터 먼 측에, 제2 유성 기어(2)에 인접하여 배치된다.

제2 링 기어(22)에는 전달 기어(50)가 장착된다. 전달 기어(50)는 아이들 기어를 갖는 아이들 축(53)을 통해 차동 기어 장치(51)를 구동시킨다. 차동 기어 장치(51)는 좌우의 구동축(54)을 통해 각각 좌우의 도시하지 않은 구동륜을 구동시킨다.

전달 기어(50)에 대해 도면 중 우측, 즉 엔진에 가까운 측이며, 전달 기어(50)와 펌프 하우징(55) 사이에는, 제3 브레이크(7), 제1 클러치(4) 및 제2 클러치(5)가 배치된다.

상기 각 부재를 연결하기 위해, 제1 연결 부재(56), 제2 연결 부재(57), 제3 연결 부재(58)가 설치된다.

제1 연결 부재(56)는, 드럼부(561)와 연결부(562)와 중공 샤프트부(563)로 이루어진다. 드럼부(561)는, 전달 기어(50)보다도 엔진측에 배치되고, 엔진측에 개구된 드럼부(561)의 외주측에 제3 브레이크(7)의 회전측 부재가 스플라인 끼워 맞춤됨과 함께, 그 내주측에 제2 클러치(5)의 종동측 부재가 스플라인 끼워 맞춤된다. 이 드럼부(561)의 내주측에 연결부(562)를 통해 일단부측이 연결되는 중공 샤프트부(563)는, 전달 기어(50)의 내주측을 통과하여, 그 타단부측은 제3 선 기어(26)에 연결된다.

제2 연결 부재(57)는, 허브부(571)에 중공 샤프트부(572)로 이루어진다. 허브부(571)는, 제1 연결 부재(56)의 드럼부(561)보다도 엔진측에 배치되고, 이 허브부(571)는 제1 연결 부재(56)의 드럼부(561)보다도 엔진측에 배치되고, 이 허브부(571)의 외주측에 제1 클러치(4)의 종동측 부재가 스플라인 끼워 맞춤된다. 이 허브부(571)의 내주측에 일단부측이 연결되는 중공 샤프트부(572)는, 제1 연결 부재(56)와 입력축(I)의 사이를 통과하여, 그 타단부측은 제2 선 기어(21)에 연결된다.

제3 연결 부재(58)는, 드럼부(581)와 연결부(582)로 이루어진다. 드럼부(581)는, 제1 연결 부재(56)의 드럼부(561)보다도 엔진측에, 제1 연결 부재(56)의 드럼부(561)와 대향하도록 배치되고, 엔진측과는 반대측에 개구된 드럼부(581)의 외주측에 제2 클러치(5)의 구동측 부재가 스플라인 끼워 맞춤됨과 함께, 그 내주측에 제1 클러치(4)의 구동측 부재가 스플라인 끼워 맞춤된다. 이 드럼부(581)의 내주측은, 제2 연결 부재(57)의 허브부(571)의 엔진측을 통해 배치되는 연결 부분(582)에 의해, 입력축(I)과 연결된다.

또한, 제1 유성 기어 세트(1) 및 제2 유성 기어 세트(2)의 외주에는, 축방향으로 엔진측을 향해 제1 브레이크(3)와 제2 브레이크(6)가 이 순서로 배치된다.

이상 설명한 바와 같이, 실시예 1의 자동 변속기는, 이하의 효과를 갖는다.

실시예 1의 자동 변속기에 있어서는, 제2 유성 기어 세트(2)에 라비뇨 타입의 유성 기어 세트를 사용하였으므로, 6개의 회전 요소로 구성되는 2세트의 싱글 피니언 타입의 것에 비해, 회전 요소가 4개뿐이면 되는데다가, 피니언 캐리어도 2개로부터 1개이면 된다.

따라서, 요소수의 저감에 의해, 축방향의 치수나 중량도 저감되어 콤팩트해지고, 차량에의 탑재성이 향상됨과 함께 비용도 저감시킬 수 있다.

또한, 비율 범위도 6.366으로 종래의 것보다 크게 할 수 있고, 또한 이 경우, 좋은 단간비를 확보하는 것이 가능해진다. 따라서, 저속단에서의 큰 구동력에 의한 발진·등판 능력을 향상시킬 수 있고, 고속단에서는, 엔진 회전수를 낮추어 엔진 소음의 저감·연비의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 실시예 1의 자동 변속기에 있어서는, 리버스비/1속비(Rev/1st)가 0.773으로 되어, 발진시와 후진시에 있어서 액셀러레이터 페달의 답입량에 대한 출력차가 거의 없으므로, 운전자에게 위화감을 갖게 하지 않도록 할 수 있다.

또한, 제1 연결 부재(56)∼제3 연결 부재(58)를 사용하여 제3 브레이크(7), 제1 클러치(4), 제2 클러치(5)를 반경 방향으로 겹쳐 배치하였으므로, 축방향 길이를 단축할 수 있다.

또한, 제1 유성 기어 세트(1) 및 제2 유성 기어 세트(2)의 외주에, 제1 브레이크(3)와 제2 브레이크(6)를 배치하였으므로, 축방향 길이를 단축할 수 있다. 이 경우, 제1 브레이크(3)와 제2 브레이크(6)는 축방향으로 배열하여 배치하였으므로, 자동 변속기의 엔진과는 반대측의 부분의 반경 방향 치수를 작게 할 수 있어, 차체 프레임과의 간섭을 방지할 수 있게 된다.

실시예 2

다음으로, 본 발명의 실시예 2에 관한 자동 변속기에 대해, 이하에 설명한다.

또한, 실시예 1과 동일한 구성의 부분에는, 동일한 번호를 부여하여 그들의 설명을 생략한다.

실시예 2의 자동 변속기는, 제1 유성 기어 세트(1)가 실시예 1의 싱글 피니언 타입의 유성 기어로부터 더블 피니언 타입의 유성 기어 세트로 바뀐 것뿐이다. 단, 이것에 수반하여, 기어비, 비율 범위(R/C값), 리버스비/1속비(Rev/1st)의 값도 변경되어 있다.

또한, 동 도면에서는, 제2 브레이크(6)의 위치가 변경되어, 제2 링 기어(22)와 제3 브레이크(7) 사이로 이동되지만, 그 제1 링 기어(12)와 제2 피니언 캐리어(25)를 고정하는 것과 같은 작동은 변함없다.

즉, 제1 유성 기어 세트(1)는, 제1 선 기어(11)와, 제1 링 기어(12)와, 제1 선 기어(11)의 외주에서 이것과 제1 이너 피니언(15)과, 제1 피니언(15)과 제1 링 기어(12) 사이에서 이들에 맞물리는 제1 피니언 캐리어(14)를 갖는다.

제1 선 기어(11), 제1 링 기어(12) 및 제1 피니언 캐리어(14)는, 다른 부재와 실시예 1과 마찬가지로 연결된다.

또한, 제1 유성 기어 세트(1)의 기어비는 0.450으로, 제2 유성 기어 세트(2)의 더블 피니언측의 기어비는 0.384로, 또한 제2 유성 기어 세트(2)의 싱글 피니언측의 기어비는 0.497로 각각 설정되어 있다.

다른 구성은, 실시예 1과 동일하다.

실시예 2의 자동 변속기의 마찰 체결 요소의 작동표, 각 변속단의 기어비, 비율 범위, 리버스비/1속비를 도 12에 나타낸다.

실시예 2의 경우도, 작용은 공통 속도선도에서 제1 링 기어(11)의 속도축 R1과 제1 피니언 캐리어(14)의 속도축 C1이 교체되어, 제1 선 기어(11)의 속도축 S1과의 간격은 바뀌지만, 그 작용은 실시예 1의 경우와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.

실시예 2에서는, 제1속의 기어비가 2.606, 제2속의 기어비가 1.533, 제3속의 기어비가 1.000, 제4속의 기어비가 0.665, 제5속의 기어비가 0.449, 제6속의 기어비가 0.367, 후진의 기어비가 -2.011로 되고, 비율 범위가 7.093, 리버스비/1속비가 0.772로 된다.

실시예 2의 자동 변속기도, 실시예 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제1 유성 기어 세트(1)에 더블 피니언 타입의 유성 기어 세트를 사용하였으므로, 제1 유성 기어 세트(1)가 싱글 피니언 타입인 경우에는 얻을 수 없는 기어비를 얻을 수 있어, 각종 엔진에의 적용 범위가 넓어지는 것과 같은 효과도 있다.

이상, 본 발명을 상기 실시예에 기초하여 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 설계 변경 등이 있었던 경우라도, 본 발명에 포함된다.

예를 들어, 상기 α1∼α3의 값은, 실시예의 값에 한정되지 않고, 필요에 따라서 적절히 변경해도 된다.

또한, 본 발명의 자동 변속기는, 엔진 전방 배치 전륜 구동차나 엔진 후방 배치 후륜 구동차에 한정되지 않는다.

Claims (6)

1. 입력축과,
   출력 부재와,
   정지부와,
   제1 선 기어, 제1 링 기어, 제1 피니언 캐리어의 3개의 회전 요소를 갖는 제1 유성 기어 세트와,
   제2 선 기어, 제3 선 기어, 상기 제2 선 기어에 맞물리는 제2 피니언, 상기 제2 피니언 및 상기 제3 선 기어에 맞물리는 제3 피니언, 상기 제2 피니언 및 상기 제3 피니언을 회전 가능하게 지지하는 제2 피니언 캐리어 및 상기 제3 피니언에 맞물리는 제2 링 기어를 갖는 라비뇨 타입의 제2 유성 기어 세트와,
   제1 클러치, 제2 클러치, 제1 브레이크, 제2 브레이크 및 제3 브레이크의 5개의 마찰 체결 요소를 구비하고,
   상기 제1 유성 기어 세트의 3개의 회전 요소를, 공통 속도선도 상에서 상기 제1 유성 기어 세트의 잇수비에 대응하는 간격에 따라서 배열하여, 이 배열순으로 제1 요소, 제2 요소, 제3 요소로 하고,
   상기 입력축을, 상기 제2 요소에 상시 연결함과 함께, 상기 제1 클러치의 체결에 의해 상기 제2 선 기어에 연결 가능, 또한 상기 제2 클러치의 체결에 의해 상기 제3 선 기어에 체결 가능하게 하고,
   상기 출력 부재를, 상기 제2 링 기어에 상시 연결하고,
   상기 제1 요소를, 상기 제1 브레이크의 체결에 의해 상기 정지부에 고정 가능하게 하고,
   상기 제3 요소를, 상기 제2 피니언 캐리어에 상시 연결함과 함께, 상기 제2 브레이크의 체결에 의해 상기 정지부에 고정 가능하게 하고,
   상기 제3 선 기어를 상기 제3 브레이크의 체결에 의해 상기 정지부에 고정 가능하게 한, 차량용 자동 변속기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 클러치가, 제1속, 제2속, 제3속 및 제4속에서 체결되고,
   상기 제2 클러치가, 제3속, 제5속 및 후진에서 체결되고,
   상기 제1 브레이크가, 제4속, 제5속 및 제6속에서 체결되고,
   상기 제2 브레이크가, 제1속 및 후진에서 체결되고,
   상기 제3 브레이크가, 제2속 및 제6속에서 체결되는, 차량용 자동 변속기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 유성 기어 세트가, 싱글 피니언 타입의 유성 기어 세트이고,
   상기 제1 요소가, 상기 제1 선 기어이고,
   상기 제2 요소가, 상기 제1 피니언 캐리어이고,
   상기 제3 요소가, 상기 제1 링 기어인, 차량용 자동 변속기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 유성 기어 세트가, 더블 피니언 타입의 유성 기어 세트이고,
   상기 제1 요소가, 제1 선 기어이고,
   상기 제2 요소가, 제1 링 기어이고,
   상기 제3 요소가, 제1 피니언 캐리어인, 차량용 자동 변속기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 출력 부재에 대해 구동원으로부터 축방향으로 먼 측에 상기 제1 브레이크 및 상기 제2 브레이크를 배치하고, 상기 출력 부재에 대해 구동원의 축방향에 가까운 측에 상기 제3 브레이크, 상기 제1 클러치 및 상기 제2 클러치를 배치하고,
   상기 제3 브레이크의 반경 방향 내측에 상기 제2 클러치를 배치하고,
   상기 제2 클러치의 반경 방향 내측에 상기 제1 클러치를 배치하고,
   상기 제1 유성 기어 세트 및 상기 제2 유성 기어 세트의 반경 방향 외측에 상기 제1 브레이크 및 상기 제2 브레이크를 배치하고,
   상기 제2 브레이크를 상기 제1 브레이크보다 구동원의 축방향에 가까운 측에 배치한, 차량용 자동 변속기.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제3 브레이크가 외주측에 연결됨과 함께, 상기 제2 클러치가 내주측에 연결된 제1 연결 부재를 설치하고, 상기 제1 연결 부재를 상기 출력 부재의 내주측을 통해 상기 제1 선 기어에 연결하고,
   상기 제1 클러치가 외주측에 연결된 제2 연결 부재를 설치하고, 상기 제2 연결 부재를 상기 제1 연결 부재의 내주측을 통해 상기 제2 선 기어에 연결하고,
   상기 제2 클러치가 외주측에 연결됨과 함께, 상기 제1 클러치가 내주측에 연결된 제3 연결 부재를 설치하고, 상기 제3 연결 부재를 상기 제2 연결 부재의 구동원의 축방향에 가까운 측을 통해 입력축에 연결한, 차량용 자동 변속기.

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