KR101707686B1

KR101707686B1 - 자동 변속기

Info

Publication number: KR101707686B1
Application number: KR1020100070283A
Authority: KR
Inventors: 아끼히로 야마모또; 가즈아끼 아오따; 유끼요시 이누따; 나오끼 고바야시; 고오이찌 이이즈까; 다까유끼 오꾸다; 텐베르게 페터; 뮐러 요르크; 레쉬 리코
Original assignee: 쟈트코 가부시키가이샤
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2017-02-27
Also published as: EP2280189B1; JP4773551B2; EP2280189A2; CN101988562A; JP2011033099A; ATE557202T1; US8376898B2; CN101988562B; KR20110013241A; EP2280189A3; US20110028262A1

Abstract

본 발명의 과제는, 3유성 6마찰 요소에 의해 전진 8속을 달성하면서, 마찰 손실을 작게 억제함으로써, 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모하는 것이다.
더블 피니언에 의한 제1 유성 기어(PG1)와 싱글 피니언에 의한 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)를 구비하고, 입력축(IN)은 링 기어(R1)에 상시 연결되고, 출력축(OUT)은 캐리어(PC3)에 상시 연결되고, 선 기어(S1)와 선 기어(S2)를 상시 연결하여 회전 멤버(M1)를 구성하고, 링 기어(R2)와 선 기어(S3)를 상시 연결하여 회전 멤버(M2)를 구성한다. 캐리어(PC1)와 캐리어(PC2)를 선택적으로 연결하는 제1 클러치(C1)와, 링 기어(R1)와 캐리어(PC2)를 선택적으로 연결하는 제2 클러치(C2)와, 회전 멤버(M1)와 캐리어(PC3)를 선택적으로 연결하는 제3 클러치(C3)와, 회전 멤버(M1)와 링 기어(R3)를 선택적으로 연결하는 제4 클러치(C4)와, 캐리어(PC1)의 회전을 로크 가능한 제1 브레이크(B1)와, 링 기어(R3)의 회전을 로크 가능한 제2 브레이크(B2)에 의해 구성되는 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해 적어도 전진 8속 및 후진 1속을 달성한다.

Description

자동 변속기{AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은, 변속단의 다단화 요구나 기어비 폭의 와이드화 요구가 있는 차량의 변속 장치로서 적용되는 자동 변속기에 관한 것이다.

종래, 3유성ㆍ6마찰 요소에 의해 전진 8속의 변속단을 달성하는 자동 변속기로서는, 더블 피니언 유성 기어와, 라비뇨식 유성 기어 유닛(더블 피니언 유성 1개와 싱글 피니언 유성 1개)과, 4개의 클러치와, 2개의 브레이크를 갖는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2001-182785호 공보

그러나 종래의 자동 변속기에 있어서는, 전진 8속의 각 변속단을 달성할 때에, 마찰 요소를 2개 체결하도록 하고 있으므로, 각 변속단에 있어서, 공회전하는 마찰 요소가 4개가 되어, 공회전하는 마찰 요소에 의한 마찰 손실이 커, 구동 에너지의 전달 효율의 악화를 초래한다고 하는 문제가 있었다.

특히, 마찰 요소로서 다용되고 있는 다판 클러치나 다판 브레이크의 경우, 요소 해방에 의한 공회전 상태일 때, 냉각이나 윤활을 위해 분사되는 오일이 상대 회전하는 플레이트 사이에 개재되어, 드래그 저항(오일의 전단 저항)에 의한 마찰 손실의 발생을 피할 수 없다. 또한, 이 마찰 손실은, 플레이트 매수가 많고 플레이트 사이의 상대 회전 속도가 높을수록 커진다.

본 발명은 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 3유성 6마찰 요소에 의해 전진 8속을 달성하면서, 마찰 손실을 작게 억제함으로써, 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있는 자동 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자동 변속기는,

제1 선 기어와, 제1 링 기어와, 상기 제1 선 기어와 상기 제1 링 기어의 각각에 맞물리는 제1 더블 피니언을 지지하는 제1 캐리어로 이루어지는 제1 유성 기어와,

제2 선 기어와, 상기 제2 선 기어에 맞물리는 제2 피니언을 지지하는 제2 캐리어와, 상기 제2 피니언에 맞물리는 제2 링 기어로 이루어지는 제2 유성 기어와,

제3 선 기어와, 상기 제3 선 기어에 맞물리는 제3 피니언을 지지하는 제3 캐리어와, 상기 제3 피니언에 맞물리는 제3 링 기어로 이루어지는 제3 유성 기어와,

6개의 마찰 요소를 구비하고,

상기 6개의 마찰 요소를 적절하게 체결 해방함으로써 적어도 전진 8속의 변속단으로 변속하여 입력축으로부터의 토크를 출력축으로 출력 가능하다.

이 자동 변속기에 있어서,

상기 입력축은, 상기 제1 링 기어에 상시 연결되어 있고,

상기 출력축은, 상기 제3 캐리어에 상시 연결되어 있고,

상기 제1 선 기어와 상기 제2 선 기어는, 상시 연결되어 제1 회전 멤버를 구성하고 있고,

상기 제2 링 기어와 상기 제3 선 기어는, 상시 연결되어 제2 회전 멤버를 구성하고 있고,

상기 6개의 마찰 요소는,

상기 제1 캐리어와 상기 제2 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 요소와,

상기 제1 링 기어와 상기 제2 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 요소와,

상기 제1 회전 멤버와 상기 제3 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제3 마찰 요소와,

상기 제1 회전 멤버와 상기 제3 링 기어 사이를 선택적으로 연결하는 제4 마찰 요소와,

상기 제1 캐리어의 회전을 로크 가능한 제5 마찰 요소와,

상기 제3 링 기어의 회전을 로크 가능한 제6 마찰 요소에 의해 구성되고,

상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속 및 후진 1속을 달성하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 자동 변속기에 있어서는, 3유성ㆍ6마찰 요소에 의해 적어도 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 달성한다. 그리고 6마찰 요소에 대해서는, 3개의 동시 체결의 조합에 의해 각 변속단을 달성하도록 하고 있다. 이로 인해, 각 변속단에 있어서, 공회전하는 마찰 요소가 3개가 되어, 2개의 동시 체결의 조합에 의해 각 변속단을 달성하는 경우에 비해, 공회전하는 마찰 요소에 의한 마찰 손실이 작게 억제된다. 따라서, 예를 들어 엔진 차량에 적용하는 경우, 연비 성능이 향상된다고 하는 것과 같이, 구동 에너지의 전달 효율이 향상된다.

이 결과, 3유성 6 마찰 요소에 의해 전진 8속을 달성하면서, 마찰 손실을 작게 억제함으로써, 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 제1 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도.
도 2는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 3개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 1속을 달성하는 체결 작동표를 나타내는 도면.
도 3은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 전진 8속의 인접하는 변속단에서의 기어비 변화율인 단간비의 변화 특성을 나타내는 도면.
도 4는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제1속(1st)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 5는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제2속(2nd)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 6은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제3속(3rd)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 7은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제4속(4th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 8은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제5속(5th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 9는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제6속(6th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 10은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제7속(7th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 11은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제8속(8th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 12는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 후진속(Rev)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 13은 종래예의 자동 변속기를 도시하는 골격도.
도 14는 종래예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 2개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 2속을 달성하는 체결 작동표를 나타내는 도면.
도 15는 제2 실시예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 3개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 1속을 달성하는 체결 작동표를 나타내는 도면.
도 16은 제2 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제5속(5th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.

이하, 본 발명의 자동 변속기를 실현하는 최량의 형태를, 도면에 도시하는 제1 실시예 및 제2 실시예에 기초하여 설명한다.

[제1 실시예]

우선, 구성을 설명한다.

도 1은 제1 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도이다. 이하, 도 1에 기초하여, 제1 실시예의 자동 변속기의 유성 기어 구성과 마찰 요소 구성을 설명한다.

제1 실시예의 자동 변속기는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 유성 기어(PG1)와, 제2 유성 기어(PG2)와, 제3 유성 기어(PG3)와, 입력축(IN)과, 출력축(OUT)과, 제1 회전 멤버(M1)와, 제2 회전 멤버(M2)와, 제1 클러치(C1)(제1 마찰 요소)와, 제2 클러치(C2)(제2 마찰 요소)와, 제3 클러치(C3)(제3 마찰 요소)와, 제4 클러치(C4)(제4 마찰 요소)와, 제1 브레이크(B1)(제5 마찰 요소)와, 제2 브레이크(B2)(제6 마찰 요소)와, 트랜스미션 케이스(TC)와, 원웨이 클러치(OWC)를 구비하고 있다.

상기 제1 유성 기어(PG1)는, 제1 더블 피니언(P1s, P1r)을 갖는 더블 피니언형 유성 기어로, 제1 선 기어(S1)와, 상기 제1 선 기어(S1)에 맞물리는 피니언(P1s)과 상기 피니언(P1s)에 맞물리는 피니언(P1r)을 지지하는 제1 캐리어(PC1)와, 상기 피니언(P1r)에 맞물리는 제1 링 기어(R1)로 이루어진다.

상기 제2 유성 기어(PG2)는, 싱글 피니언형 유성 기어로, 제2 선 기어(S2)와, 상기 제2 선 기어(S2)에 맞물리는 제2 피니언(P2)을 지지하는 제2 캐리어(PC2)와, 상기 제2 피니언(P2)에 맞물리는 제2 링 기어(R2)로 이루어진다.

상기 제3 유성 기어(PG3)는, 싱글 피니언형 유성 기어로, 제3 선 기어(S3)와, 상기 제3 선 기어(S3)에 맞물리는 제3 피니언(P3)을 지지하는 제3 캐리어(PC3)와, 상기 제3 피니언(P3)에 맞물리는 제3 링 기어(R3)로 이루어진다.

상기 입력축(IN)은, 구동원(엔진 등)으로부터의 회전 구동 토크가 토크 컨버터 등을 통해 입력되는 축으로, 상기 제1 링 기어(R1)에 상시 연결되어 있다.

상기 출력축(OUT)은, 프로펠러 샤프트나 파이널 기어 등을 통해 구동륜으로 변속 후의 회전 구동 토크를 출력하는 축으로, 상기 제3 캐리어(PC3)에 상시 연결되어 있다.

상기 제1 회전 멤버(M1)는, 상기 제1 선 기어(S1)와 상기 제2 선 기어(S2)를, 마찰 요소를 개재시키는 일 없이 상시 연결하는 회전 멤버이다.

상기 제2 회전 멤버(M2)는, 상기 제2 링 기어(R2)와 상기 제3 선 기어(S3)를, 마찰 요소를 개재시키는 일 없이 상시 연결하는 회전 멤버이다.

상기 제1 클러치(C1)는, 상기 제1 캐리어(PC1)와 상기 제2 캐리어(PC2)의 사이를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 요소이다.

상기 제2 클러치(C2)는, 상기 제1 링 기어(R1)와 상기 제2 캐리어(PC2)의 사이를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 요소이다.

상기 제3 클러치(C3)는, 상기 제1 회전 멤버(M1)와 상기 제3 캐리어(PC3)의 사이를 선택적으로 연결하는 제3 마찰 요소이다.

상기 제4 클러치(C4)는, 상기 제1 회전 멤버(M1)와 상기 제3 링 기어(R3)의 사이를 선택적으로 연결하는 제4 마찰 요소이다.

상기 제1 브레이크(B1)는, 상기 제1 캐리어(PC1)의 회전을, 상기 트랜스미션 케이스(TC)에 대해 로크 가능한 제5 마찰 요소이다. 또한, 이 제1 브레이크(B1)와 병렬의 위치에, 드라이브시에 셀프 로크하고, 코스트시에 셀프 해방하는 원웨이 클러치(OWC)가 배치되어 있다.

상기 제2 브레이크(B2)는, 상기 제3 링 기어(R3)의 회전을, 상기 트랜스미션 케이스(TC)에 대해 로크 가능한 제6 마찰 요소이다.

상기 제1 유성 기어(PG1)와 상기 제2 유성 기어(PG2)와 상기 제3 유성 기어(PG3)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 구동원이 접속되는 상기 입력축(IN)으로부터 상기 출력축(OUT)을 향해 차례로 종배열되어 있다.

도 2는, 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 3개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 1속을 달성하는 체결 작동표를 나타내는 도면이다. 이하, 도 2에 기초하여, 제1 실시예의 자동 변속기의 각 변속단을 성립시키는 변속 구성을 설명한다.

제1 실시예의 자동 변속기는, 6개의 마찰 요소(C1, C2, C3, C4, B1, B2) 중 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 하기에 서술하는 바와 같이 전진 8속 및 후진 1속의 각 변속단을 달성한다.

제1속(1st)의 변속단은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)[또는, 원웨이 클러치(OWC)]와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제2속(2nd)의 변속단은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제3속(3rd)의 변속단은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제4속(4th)의 변속단은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제5속(5th)의 변속단은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제6속(6th)의 변속단은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제7속(7th)의 변속단은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제8속(8th)의 변속단은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성된다.

후진속(Rev)의 변속단은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

다음에, 작용을 설명한다.

제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 작용을,「각 변속단에서의 변속 작용」,「종래 기술과의 대비에 의한 유리성」으로 나누어 설명한다.

[각 변속단에서의 변속 작용]

(제1속의 변속단)

제1속(1st)의 변속단에서는, 도 4의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 드라이브시, 제2 클러치(C2)와 원웨이 클러치(OWC)와 제2 브레이크(B2)가 동시 체결되고, 코스트시, 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)가 동시 체결된다.

이 제2 클러치(C2)의 체결에 의해, 제2 캐리어(PC2)가 입력축(IN)에 직결된다. 제1 브레이크(B1)의 체결에 의해, 또는 원웨이 클러치(OWC)의 셀프 로크에 의해, 제1 캐리어(PC1)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다. 제2 브레이크(B2)의 체결에 의해, 제3 링 기어(R3)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 캐리어 고정의 제1 유성 기어(PG1)에 있어서, 입력 회전수에 대해 정회전 증속한 회전수가 제1 선 기어(S1)로부터 출력된다. 그리고 2입력 1출력의 제2 유성 기어(PG2)에 있어서, 제1 선 기어(S1)의 회전수가 제1 회전 멤버(M1)를 경과하여 제2 선 기어(S2)에 입력되고, 입력축(IN)으로부터의 입력 회전수가 제2 클러치(C2)를 경과하여 제2 캐리어(PC2)에 입력되므로, 입력 회전수에 대해 정회전 감속한 회전수가 제2 링 기어(R2)로부터 출력된다. 그리고 링 기어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제2 링 기어(R2)의 회전수가 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 입력되므로, 제2 링 기어(R2)의 회전수를 감속한 회전수가 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다. 이 제3 캐리어(PC3)의 출력 회전수(＝입력 회전수보다 낮은 감속 회전)가, 제3 캐리어(PC3)로부터 출력축(OUT)에 그대로 전달되어, 제1속의 변속단이 달성된다.

(제2속의 변속단)

제2속(2nd)의 변속단에서는, 도 5의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)와 제2 브레이크(B2)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)의 동시 체결에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 3개의 회전 요소(S1, PC1, R1)가 일체로 회전하는 동시에, 제2 유성 기어(PG2)의 3개의 회전 요소(S2, PC2, R2)가 일체로 회전한다. 그리고 제2 브레이크(B2)의 체결에 의해, 제3 링 기어(R3)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 일체 회전 상태의 제1 유성 기어(PG1)→제1 회전 멤버(M1)→일체 회전 상태의 제2 유성 기어(PG2)를 경과하여, 입력축(IN)으로부터의 입력 회전수가 제2 링 기어(R2)로부터 출력된다. 그리고 링 기어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제2 링 기어(R2)의 입력 회전수가 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 입력되므로, 제2 링 기어(R2)의 입력 회전수를 감속한 회전수가 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다. 이 제3 캐리어(PC3)의 출력 회전수(입력 회전수보다 낮지만 제1속보다 높은 감속 회전)가, 제3 캐리어(PC3)로부터 출력축(OUT)에 그대로 전달되어, 제2속의 변속단이 달성된다.

(제3속의 변속단)

제3속(3rd)의 변속단에서는, 도 6의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)와 제2 브레이크(B2)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)의 체결에 의해, 제1 캐리어(PC1)와 제2 캐리어(PC2)가 직결된다. 제3 클러치(C3)의 체결과 제1 회전 멤버(M1)에 의해, 제1 선 기어(S1)와 제2 선 기어(S2)와 제3 캐리어(PC3)가 직결된다. 제2 브레이크(B2)의 체결에 의해, 제3 링 기어(R3)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, [제1 캐리어(PC1)의 회전수]＝[제2 캐리어(PC2)의 회전수], [제1 선 기어(S1)의 회전수]＝[제2 선 기어(S2)의 회전수]＝[제3 캐리어(PC3)의 회전수]＜입력 회전수라고 하는 구속 조건이 성립된다. 이들 구속 조건에 의해, 2입력 1출력의 제2 유성 기어(PG2)에 있어서, 제2 선 기어(S2)와 제2 캐리어(PC2)의 회전수가 정해지므로, 입력 회전수에 대해 정회전 증속한 회전수가 제2 링 기어(R2)로부터 출력된다. 그리고 링 기어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제2 링 기어(R2)의 회전수가 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 입력되므로, 제2 링 기어(R2)의 회전수를 감속한 회전수가 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다. 이 제3 캐리어(PC3)의 출력 회전수(입력 회전수보다 낮지만 제2속보다 높은 감속 회전)가, 제3 캐리어(PC3)로부터 출력축(OUT)에 그대로 전달되어, 제3속의 변속단이 달성된다.

(제4속의 변속단)

제4속(4th)의 변속단에서는, 도 7의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)의 체결에 의해, 제1 캐리어(PC1)와 제2 캐리어(PC2)가 직결된다. 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결과 제1 회전 멤버(M1)에 의해, 제1 선 기어(S1)와 제2 선 기어(S2)와 제3 링 기어(R3)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 선 기어 고정의 제1 유성 기어(PG1)에 있어서, 입력 회전수에 대해 정회전 증속한 회전수가 제1 캐리어(PC1)로부터 출력된다. 그리고 선 기어 고정의 제2 유성 기어(PG2)에 있어서, 제1 캐리어(PC1)의 회전수가 제1 클러치(C1)를 경과하여 제2 캐리어(PC2)에 입력되고, 이 회전수를 더 증속한 회전수가 제2 링 기어(R2)로부터 출력된다. 그리고 링 기어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제2 링 기어(R2)의 회전수가 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 입력되므로, 제2 링 기어(R2)의 회전수를 감속한 회전수가 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다. 이 제3 캐리어(PC3)의 출력 회전수(＝입력 회전수보다 낮지만 제3속보다 높은 감속 회전)가, 제3 캐리어(PC3)로부터 출력축(OUT)에 그대로 전달되어, 제4속의 변속단이 달성된다.

(제5속의 변속단)

제5속(5th)의 변속단에서는, 도 8의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결과 제1 회전 멤버(M1)와 제2 회전 멤버(M2)에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 3개의 회전 요소(S1, PC1, R1)가 일체로 회전하고, 제2 유성 기어(PG2)의 3개의 회전 요소(S2, PC2, R2)가 일체로 회전하고, 제3 유성 기어(PG3)의 3개의 회전 요소(S3, PC3, R3)가 일체로 회전한다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)가 입력 회전수에 의해 일체로 회전하므로, 출력축(OUT)의 회전수는, 입력축(IN)으로부터의 입력 회전수와 동일한 회전수가 되어, 변속비 1의 제5속의 변속단(직결 변속단)이 달성된다.

(제6속의 변속단)

제6속(6th)의 변속단에서는, 도 9의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해, 제1 캐리어(PC1)와 제2 캐리어(PC2)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다. 제4 클러치(C4)의 체결에 의해, 제1 선 기어(S1)와 제2 선 기어(S2)와 제3 링 기어(R3)가 직결된다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 캐리어 고정의 제1 유성 기어(PG1)에 있어서, 입력 회전수에 대해 정회전 증속한 회전수가 제1 선 기어(S1)로부터 출력된다. 그리고 캐리어 고정의 제2 유성 기어(PG2)에 있어서, 제1 선 기어(S1)의 회전수가 제1 회전 멤버(M1)를 경과하여 제2 선 기어(S2)에 입력되므로, 입력 회전수에 대해 역회전 감속한 회전수가 제2 링 기어(R2)로부터 출력된다. 그리고 2입력 1출력의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제2 링 기어(R2)의 회전수가 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 입력되고, 제1 회전 멤버(M1)의 회전수가 제4 클러치(C4)를 경과하여 제3 링 기어(R3)에 입력되므로, 제2 링 기어(R2)의 회전수를 증속한 회전수가 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다. 이 제3 캐리어(PC3)의 출력 회전수(입력 회전수보다 높은 증속 회전)가, 제3 캐리어(PC3)로부터 출력축(OUT)에 그대로 전달되어, 제6속의 변속단이 달성된다.

(제7속의 변속단)

제7속(7th)의 변속단에서는, 도 10의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)가 동시 체결된다.

이 제2 클러치(C2)의 체결에 의해, 입력 회전수가 제2 캐리어(PC2)에 입력된다. 제4 클러치(C4)의 체결에 의해, 제1 선 기어(S1)와 제2 선 기어(S2)와 제3 링 기어(R3)가 직결된다. 제1 브레이크(B1)의 체결에 의해, 제1 캐리어(PC1)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 캐리어 고정의 제1 유성 기어(PG1)에 있어서, 입력 회전수에 대해 정회전 증속한 회전수가 제1 선 기어(S1)로부터 출력된다. 그리고 2입력 1출력의 제2 유성 기어(PG2)에 있어서, 제1 선 기어(S1)의 회전수가 제1 회전 멤버(M1)를 경과하여 제2 선 기어(S2)에 입력되고, 입력 회전수가 제2 클러치(C2)를 경과하여 제2 캐리어(PC2)에 입력되므로, 입력 회전수에 대해 정회전 감속한 회전수가 제2 링 기어(R2)로부터 출력된다. 그리고 2입력 1출력의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제2 링 기어(R2)의 회전수가 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 입력되고, 제1 회전 멤버(M1)의 회전수가 제4 클러치(C4)를 경과하여 제3 링 기어(R3)에 입력되므로, 제2 링 기어(R2)의 회전수를 증속한 회전수가 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다. 이 제3 캐리어(PC3)의 출력 회전수(입력 회전수보다 높고 제6속보다 높은 증속 회전)가, 제3 캐리어(PC3)로부터 출력축(OUT)에 그대로 전달되어, 제7속의 변속단이 달성된다.

(제8속의 변속단)

제8속(8th)의 변속단에서는, 도 11의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)가 동시 체결된다.

이 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결과 제1 회전 멤버(M1)와 제2 회전 멤버(M2)에 의해, 제2 유성 기어(PG2)의 3개의 회전 요소(S2, PC2, R2)가 일체로 회전하고, 제3 유성 기어(PG3)의 3개의 회전 요소(S3, PC3, R3)가 일체로 회전한다. 제1 브레이크(B1)의 체결에 의해, 제1 캐리어(PC1)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 캐리어 고정의 제1 유성 기어(PG1)에 있어서, 입력 회전수에 대해 정회전 증속한 회전수가 제1 선 기어(S1)로부터 출력된다. 이 제1 선 기어(S1)로부터의 출력 회전은, 제1 회전 멤버(M1)→제2 유성 기어(PG2)(일체 회전)→제2 회전 멤버(M2)→제3 유성 기어(PG3)(일체 회전)를 경과하고, 제3 캐리어(PC3)를 정회전 증속하여 출력한다. 이 출력 회전수(입력 회전수보다 높고 제7속보다도 높은 증속 회전)가, 제3 캐리어(PC3)로부터 출력축(OUT)에 그대로 전달되어, 제8속의 변속단이 달성된다.

(후진속의 변속단)

후진속(Rev)의 변속단에서는, 도 12의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해, 제1 캐리어(PC1)와 제2 캐리어(PC2)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다. 제2 브레이크(B2)의 체결에 의해, 제3 링 기어(R3)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 캐리어 고정의 제1 유성 기어(PG1)에 있어서, 입력 회전수에 대해 정회전 증속한 회전수가 제1 선 기어(S1)로부터 출력된다. 그리고 캐리어 고정의 제2 유성 기어(PG2)에 있어서, 제1 선 기어(S1)의 회전수가 제1 회전 멤버(M1)를 경과하여 제2 선 기어(S2)에 입력되고, 이 회전수를 역회전한 회전수가 제2 링 기어(R2)로부터 출력된다. 그리고 링 기어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제2 링 기어(R2)의 회전수가 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 입력되므로, 제2 링 기어(R2)의 회전수를 감속한 역회전에 의한 회전수가 제3 캐리어(PC3)로부터 출력된다. 이 제3 캐리어(PC3)의 출력 회전수(입력 회전과는 역회전)가, 제3 캐리어(PC3)로부터 출력축(OUT)에 그대로 전달되어, 후진속의 변속단이 달성된다.

[종래 기술과의 대비에 의한 유리성]

도 13은, 종래예의 자동 변속기를 도시하는 골격도이다. 도 14는, 종래예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 2개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 2속을 달성하는 체결 작동표를 나타내는 도면이다. 이하, 도 13 및 도 14를 사용하여, 종래 기술과의 대비에 의한 제1 실시예의 자동 변속기의 유리성을 설명한다.

우선, 제1 실시예의 자동 변속기(도 1 및 도 2)와 종래예의 자동 변속기(도 13 및 도 14)를 대비하면, 하기에 열거하는 점에 대해, 성능은 동등하다고 할 수 있다.

(기본 구성과 변속 성능)

종래예의 자동 변속기와 제1 실시예의 자동 변속기는, 모두 3유성ㆍ6마찰 요소에 의해 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 달성한다.

(변속 제어 성능)

종래예의 자동 변속기와 제1 실시예의 자동 변속기는, 모두 인접하는 변속단으로의 변속을, 하나의 마찰 요소의 해방과 하나의 마찰 요소의 체결이라고 하는 1중 절환 변속에 의해 달성한다.

그러나 하기에 열거하는 점에서, 제1 실시예의 자동 변속기는, 종래예의 자동 변속기에 비해 유리성을 갖는다.

(a) 각 변속단에서의 마찰 손실에 대해

마찰 요소를 체결하여 각 변속단을 얻는 경우, 공회전하는 마찰 요소(해방 요소)에서 발생하는 드래그 등에 의해 마찰 손실을 피할 수 없지만, 자동 변속기로서는 마찰 손실이 적을수록 바람직한 것이 된다.

종래예의 자동 변속기의 경우, 전진 8속의 각 변속단을 달성하기 위해, 도 14에 도시하는 바와 같이, 각 변속단에서 마찰 요소를 2개 동시 체결하도록 하고 있다. 이로 인해, 예를 들어 1속에서 공회전하는 마찰 요소는, 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)와 같이, 각 변속단에 있어서 공회전하는 마찰 요소가 4개가 된다. 이로 인해, 공회전하는 4개의 마찰 요소에서의 드래그 등에 의한 마찰 손실이 커져, 구동 에너지의 전달 효율의 악화를 초래한다. 예를 들어, 엔진 차량에 종래예의 자동 변속기를 적용하는 경우, 공회전하는 4개의 마찰 요소에 의한 마찰 손실이, 연비 성능의 악화를 초래하는 한 요인이 된다.

이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기의 경우, 전진 8속의 각 변속단을 달성하기 위해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 각 변속단에서 마찰 요소를 3개 동시 체결하도록 하고 있다. 이로 인해, 예를 들어 제1속단에서 공회전하는 마찰 요소는, 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)와 같이, 각 변속단에 있어서 공회전하는 마찰 요소가 3개가 된다. 이로 인해, 종래예에 비해, 공회전하는 마찰 요소에서의 마찰 손실이 작게 억제되어, 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있다. 예를 들어, 엔진 차량에 제1 실시예의 자동 변속기를 적용하는 경우, 연비 성능의 향상이 도모된다.

(b) 3유성 기어에 대해

자동 변속기에 사용하는 유성 기어를 선택하는 경우, 선택지로서 싱글 피니언 유성 기어와 더블 피니언 유성 기어가 있지만, 기어의 전달 효율 등의 관점으로부터 더블 피니언 유성 기어보다도 싱글 피니언 유성 기어의 선택이 바람직하다고 되어 있다.

종래예의 자동 변속기는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 더블 피니언 유성 기어와, 라비뇨 타입 유성 기어 유닛(더블 피니언 유성 기어 1개와 싱글 피니언 유성 기어 1개)을 사용하고 있다. 즉, 실질적으로 더블 피니언 유성 기어를 2개 사용하고 있으므로, 피니언의 기어 직경이 작아져, 내구 신뢰성이 저하되고, 부품 개수가 많아짐으로써 비용이 상승한다고 하는 문제가 있다.

이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기의 경우, 더블 피니언에 의한 제1 유성 기어(PG1)와, 싱글 피니언에 의한 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)를 사용하고 있다. 이로 인해, 2개의 더블 피니언 유성 기어를 사용하는 종래예에 비해, 더블 피니언 유성 기어의 사용수가 감소한다. 이 결과, 2개의 싱글 피니언 유성 기어에 의해, 피니언의 강성이나 치면(齒面) 강도를 높일 수 있어, 내구 신뢰성이 향상되고, 부품 개수가 감소하여 비용 절감을 달성할 수 있다.

(d) 소형 경량화에 대해

예를 들어, 엔진 차량의 자동 변속기는, 엔진과 함께 제한된 공간의 엔진 룸에 탑재된다. 따라서, 자동 변속기로서는, 소형일수록 차량에의 탑재성이 좋고, 또한 경량일수록 차량 중량 증가가 억제되어 연비의 면에서 유효하다.

종래예의 자동 변속기의 경우, 라비뇨 타입 유성 기어의 선 기어의 내측 위치에, 입력축 이외에 연결 멤버를 2개 통과시킬 필요가 있어, 선 기어의 내경을 크게 할 수밖에 없다. 그로 인해, 적절한 기어비를 얻기 위해서는 링 기어의 외경(＝라비뇨 타입 유성 기어의 외경)을 크게 할 필요가 있고, 그 결과 자동 변속기의 유닛 사이즈(＝몸통 직경)가 커진다.

이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 우선 3개의 유성 기어(PG1, PG2, PG3)의 내측 위치에 입력축(IN)도 출력축(OUT)도 통과시킬 필요가 없다. 그리고 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)의 선 기어(S1, S2)의 내측 위치에는, 연결 멤버를 2개 통과시킬 뿐이고, 제3 유성 기어(PG3)의 내측 위치에는 연결 멤버를 1개 통과시킬 뿐이다. 이로 인해, 선 기어(S1, S2, S3)의 내측을 통과하는 연결 멤버의 수가 종래예에 비해 적어져, 선 기어(S1, S2, S3)의 내경을 작게 할 수 있다. 그로 인해, 적절한 기어비를 얻도록 해도 링 기어(R1, R2, R3)의 외경[＝유성 기어(PG1, PG2, PG3)의 외경]을 작게 하는 것이 가능해지고, 그 결과 자동 변속기의 유닛 사이즈(＝몸통 직경)를 작게 할 수 있다. 즉, 자동 변속기의 소형 경량화를 달성할 수 있다.

(e) 기어비 폭에 대해

자동 변속기의 기어비의 변경 폭은, 비율 범위(＝최저 변속단 기어비/최고 변속단 기어비 : 이하,「RC」라 함.)에 의해 나타내어진다. 이 RC값은, 큰 값일수록 기어비의 변경 폭이 넓은 것을 의미하고, 기어비의 설정 자유도가 높아짐으로써 바람직한 것이 된다.

종래예의 자동 변속기의 경우, 도 14에 도시하는 바와 같이, RC＝6.711(＝4.597/0.685)의 값이다. 이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 유성 기어(PG1)의 기어비를 ρ1＝-0.433, 제2 유성 기어(PG2)의 기어비를 ρ2＝0.276, 제3 유성 기어(PG3)의 기어비를 ρ3＝0.508로 한 경우, 인접하는 변속단에서의 적정한 단간비(段間比)를 유지하면서, RC＝10.744(＝4.647/0.433)를 얻고 있다.

즉, 적정한 단간비를 유지하면서도 RC값을, 종래예보다도 훨씬 큰 값(종래예보다 약 60％ 확대)으로 할 수 있어, 최저 변속단 기어비에서의 발진 성능과 최고 변속단 기어비에서의 고속 연비의 양립을 도모할 수 있다. 여기서,「적정한 단간비」라 함은, 각 변속단에서의 단간비를 플롯하고, 플롯한 각 점을 선에 의해 연결한 특성을 그린 경우, 로우 기어측으로부터 하이 기어측을 향해 매끄러운 구배로 저하한 후, 보합 상태로 추이하는 특성선이 그려지는 것을 말한다. 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 단간비 특성은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 로우 기어측에서 단간비가 가장 높고(1ST/2ND, 2ND/3RD), 로우 기어측으로부터 하이 기어측(2ND/3RD, 3RD/4TH, 4TH/5TH)을 향해 매끄러운 구배로 저하되고(2ND/3RD, 3RD/4TH, 4TH/5TH), 그 후 보합 상태로 추이한다(4TH/5TH, 5TH/6TH, 6TH/7TH, 7TH/8TH)고 하는「적정한 단간비」를 갖는 특성선이 그려진다.

그리고 실제로 구동륜으로 전달되는 회전수는, 자동 변속기의 하류 위치에 설치한 종감속기의 파이널 기어비로 조정된다. 따라서, RC값이 큰 값일수록 파이널 기어비에 의한 조정 자유도가 높아져, 예를 들어 보다 로우측으로 조정함으로써, 토크 컨버터를 갖지 않는 하이브리드 차량의 자동 변속기에의 대응이 유리해진다. 또한, 최적 연비 영역이나 최고 토크 영역이 다른 가솔린 엔진과 디젤 엔진으로의 대응도 유리해진다. 즉, 엔진 차량의 경우, 발진 구동력과 연비(엔진 회전수의 저회전화)를 양립할 수 있다.

(f) 후진 동력 성능에 대해

1속 기어비와 후진 기어비는, 발진 가속성과 오르막 성능을 결정짓는 값이며, 예를 들어 1속 기어비와 후진 기어비의 비가 1 근방에 없는 경우, 전후진의 절환시에 구동력차가 발생한다. 또한, 후진 기어비가 1속 기어비보다 낮으면, 전진 발진시의 구동력보다도 후진 발진시의 구동력이 낮아져, 후진 발진성이 떨어져 버린다.

종래예의 자동 변속기의 경우, 도 14에 도시하는 바와 같이, Rev1/1st＝0.882이고, Rev2/1st＝0.473이고, Rev1/1st인 경우에는 후진시의 구동력 부족을 방지할 수 있는 레벨은 유지할 수 있는 것, 후진 1속(Rev1)을 선택한 경우도 후진 2속(Rev2)을 선택한 경우도, 1속 기어비와 후진 기어비의 비가 1보다 낮은 값이고, 전후진의 절환시에 구동력차가 발생하여 후진 발진성이 떨어져 버린다.

이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기의 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, Rev/1st＝1.002로, 1속 기어비와 후진 기어비의 비가 1 근방에 있다. 이로 인해, 전후진의 절환시에 구동력차가 발생하지 않아, 후진 발진성이 떨어져 버리는 일도 없다. 즉, 발진 가속성과 오르막 성능을 손상시키는 일 없이 동작시킬 수 있다.

다음에, 효과를 설명한다.

제1 실시예의 자동 변속기에 있어서는, 하기에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.

(1) 제1 선 기어(S1)와, 제1 링 기어(R1)와, 상기 제1 선 기어(S1)와 상기 제1 링 기어(R1)의 각각에 맞물리는 제1 더블 피니언(P1s, P1r)을 지지하는 제1 캐리어(PC1)로 이루어지는 제1 유성 기어(PG1)와, 제2 선 기어(S2)와, 상기 제2 선 기어(S2)에 맞물리는 제2 피니언(P2)을 지지하는 제2 캐리어(PC2)와, 상기 제2 피니언(P2)에 맞물리는 제2 링 기어(R2)로 이루어지는 제2 유성 기어(PG2)와, 제3 선 기어(S3)와, 상기 제3 선 기어(S3)에 맞물리는 제3 피니언(P3)을 지지하는 제3 캐리어(PC3)와, 상기 제3 피니언(P3)에 맞물리는 제3 링 기어(R3)로 이루어지는 제3 유성 기어(PG3)와, 6개의 마찰 요소를 구비하고, 상기 6개의 마찰 요소를 적절하게 체결 해방함으로써 적어도 전진 8속의 변속단으로 변속하여 입력축(IN)으로부터의 토크를 출력축(OUT)으로 출력 가능한 자동 변속기에 있어서, 상기 입력축(IN)은, 상기 제1 링 기어(R1)에 상시 연결되어 있고, 상기 출력축(OUT)은, 상기 제3 캐리어(PC3)에 상시 연결되어 있고, 상기 제1 선 기어(S1)와 상기 제2 선 기어(S2)는 상시 연결되어 제1 회전 멤버(M1)를 구성하고 있고, 상기 제2 링 기어(R2)와 상기 제3 선 기어(S3)는 상시 연결되어 제2 회전 멤버(M2)를 구성하고 있고, 상기 6개의 마찰 요소는, 상기 제1 캐리어(PC1)와 상기 제2 캐리어(PC2)의 사이를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와, 상기 제1 링 기어(R1)와 상기 제2 캐리어(PC2)의 사이를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와, 상기 제1 회전 멤버(M1)와 상기 제3 캐리어(PC3)의 사이를 선택적으로 연결하는 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와, 상기 제1 회전 멤버(M1)와 상기 제3 링 기어(R3)의 사이를 선택적으로 연결하는 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와, 상기 제1 캐리어(PC1)의 회전을 로크 가능한 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]와, 상기 제3 링 기어(R3)의 회전을 로크 가능한 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]에 의해 구성되고, 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속 및 후진 1속을 달성한다.

이로 인해, 3유성 6마찰 요소에 의해 전진 8속을 달성하면서, 마찰 손실을 작게 억제함으로써 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있다. 덧붙여 말하면, 더블 피니언 유성 기어의 사용수가 종래예에 비해 감소하므로, 내구 신뢰성이 향상되어, 비용 절감을 달성할 수 있다. 그리고 선 기어(S1, S2, S3)의 내측을 통과하는 연결 멤버의 수가 종래예에 비교해서 적어져, 자동 변속기의 유닛 사이즈(＝몸통 직경)를 작게 할 수 있다. 또한, 유성 기어의 3개의 회전 요소 중, 부품 강도가 가장 높은 제3 캐리어(PC3)로부터의 출력 구성이므로, 출력축(OUT)의 강성을 확보할 수 있다.

(2) 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속은, 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제1속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제2속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제3속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제4속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제5속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제6속과, 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제7속과, 상기 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제8속으로 이루어진다.

이로 인해, 인접단으로의 변속이, 하나의 마찰 요소의 체결과 하나의 마찰 요소의 해방에 의한 1중 절환에 의해 달성되어, 변속 제어가 단순화되어 유리하다. 덧붙여 말하면, 적정한 단간비를 유지하면서도 RC값을, 최저 변속단 기어비에서의 발진 성능과 최고 변속단 기어비에서의 고속 연비의 양립을 도모하는 요구값에 도달하는 설정으로 할 수 있다.

(3) 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해 달성되는 후진 1속은, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성된다.

이로 인해, 적절한 RC값 및 단간비를 달성하는 것과 같은 기어비를 선택해도, 후진 기어비 평가값(＝후진 기어비/1속 기어비)을 1 근방의 값으로 할 수 있고, 이 결과 전후진 절환시에 구동력차가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 후진 발진 가속성이나 오르막 성능을 확보할 수 있다.

[제2 실시예]

제2 실시예는, 제1 실시예와 동일한 골격 구성이지만, 체결 작동표 중 제5속에서의 체결 요소를 제1 실시예와는 다르게 한 예이다.

우선, 구성을 설명한다.

도 15는, 제2 실시예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 3개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 1속을 달성하는 체결 작동표를 나타내는 도면이다. 이하, 도 15에 기초하여, 제2 실시예의 자동 변속기의 각 변속단을 성립시키는 변속 구성을 설명한다.

제2 실시예의 자동 변속기는, 6개의 마찰 요소(C1, C2, C3, C4, B1, B2) 중 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 하기에 서술하는 바와 같이 전진 8속 및 후진 1속의 각 변속단을 달성한다.

제1속(1st)의 변속단은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)[또는, 원웨이 클러치(OWC)]와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제2속(2nd)의 변속단은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제3속(3rd)의 변속단은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제4속(4th)의 변속단은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제5속(5th)의 변속단은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제6속(6th)의 변속단은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제7속(7th)의 변속단은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성된다.

제8속(8th)의 변속단은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성된다.

후진속(Rev)의 변속단은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성된다.

또한, 다른 구성에 대해서는, 제1 실시예와 동일하므로, 도시 및 설명을 생략한다.

다음에, 작용을 설명한다.

도 16은, 제2 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제5속(5th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도이다. 이하, 도 16에 기초하여, 제5속(5th)의 변속단에서의 변속 작용을 설명한다.

(제5속의 변속단)

제5속(5th)의 변속단에서는, 도 16의 빗금으로 나타내는 바와 같이, 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결과 제1 회전 멤버(M1)와 제2 회전 멤버(M2)에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 3개의 회전 요소(S1, PC1, R1)가 일체로 회전하고, 제2 유성 기어(PG2)의 3개의 회전 요소(S2, PC2, R2)가 일체로 회전하고, 제3 유성 기어(PG3)의 3개의 회전 요소(S3, PC3, R3)가 일체로 회전한다.

따라서, 제1 링 기어(R1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)가 입력 회전수에 의해 일체로 회전하므로, 출력축(OUT)의 회전수는 입력축(IN)으로부터의 입력 회전수와 동일한 회전수가 되어, 변속비 1의 제5속의 변속단(직결 변속단)이 달성된다.

(g) 건너뛰기 변속에 대해

예를 들어, 평탄로로부터 내리막길 등으로 이행할 때 등에서의 주행 상황으로서, 변속단이 언더 드라이브측의 제2속이나 제3속에 의한 주행 중, 차속 유지 등을 의도하여 액셀러레이터 발 이격 조작을 행하면, 제2속으로부터 직결단(제5속)으로의 2단 건너뛰기 업 변속이나 제3속으로부터 직결단(제5속)으로의 1단 건너뛰기 업 변속에 의한 발 이격 업 변속이 행해진다.

종래예의 자동 변속기의 경우, 도 14에 도시하는 바와 같이, 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결이라고 하는 하나의 체결 패턴에 의해 직결단인 제6속을 얻도록 하고 있다. 이로 인해, 제2속으로부터 직결단(제6속)으로의 3단 건너뛰기 업 변속이나 제3속으로부터 직결단(제6속)으로의 2단 건너뛰기 업 변속에 대해서는, 2개의 마찰 요소의 해방과 2개의 마찰 요소의 체결이라고 하는 2중 절환 변속이 된다.

따라서, 감속을 의도하여 액셀러레이터 발 이격 조작을 행하였을 때, 변속 지령에 기초하는 변속 개시로부터 변속 종료까지 시간을 필요로 하여, 드라이버의 액셀러레이터 발 이격 조작에 나타나는 감속 요구에 대한 구동력 저하의 응답이 지연된다.

이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기에서는, 직결단인 제5속을, 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결에 의해 얻는 제1 체결 패턴과(도 2), 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결에 의해 얻는 제2 체결 패턴(도 15)의 2개의 체결 패턴 중 어느 하나에 의해 얻을 수 있다.

이로 인해, 제2속으로부터 직결단(제5속)으로의 2단 건너뛰기 업 변속의 경우에는, 제1 체결 패턴(도 2)을 선택함으로써, 하나의 마찰 요소의 해방과 하나의 마찰 요소의 체결이라고 하는 1중 절환 변속에 의해 달성할 수 있다. 한편, 제3속으로부터 직결단(제5속)으로의 1단 건너뛰기 업 변속의 경우에는, 제2 체결 패턴(도 15)을 선택함으로써, 하나의 마찰 요소의 해방과 하나의 마찰 요소의 체결이라고 하는 1중 절환 변속에 의해 달성할 수 있다.

따라서, 감속을 의도하여 액셀러레이터 발 이격 조작을 행하였을 때, 변속 지령에 기초하는 변속 개시로부터 단시간에 변속이 종료되어, 드라이버의 액셀러레이터 발 이격 조작에 나타나는 감속 요구에 대한 구동력 저하의 응답이 확보된다.

예를 들어, 고속도로 등에서의 주행 상황으로서, 변속단이 오버 드라이브측의 제7속이나 제8속에 의한 정속 주행 중, 자기 차량의 전방 차량의 추월 등을 의도하여 액셀러레이터 스테핑 조작을 행하면, 제7속으로부터 직결단(제5속)으로의 1단 건너뛰기 다운 변속이나 제8속으로부터 직결단(제5속)으로의 2단 건너뛰기 다운 변속에 의한 스테핑 다운 변속이 행해진다.

이로 인해, 제7속으로부터 직결단(제5속)으로의 1단 건너뛰기 다운 변속의 경우에는, 제1 체결 패턴(도 2)을 선택함으로써, 하나의 마찰 요소의 해방과 하나의 마찰 요소의 체결이라고 하는 1중 절환 변속에 의해 달성할 수 있다. 한편, 제8속으로부터 직결단(제5속)으로의 2단 건너뛰기 다운 변속의 경우에는, 제2 체결 패턴(도 15)을 선택함으로써, 하나의 마찰 요소의 해방과 하나의 마찰 요소의 체결이라고 하는 1중 절환 변속에 의해 달성할 수 있다.

따라서, 중간 가속을 의도하여 액셀러레이터 스테핑 조작을 행하였을 때, 변속 지령에 기초하는 변속 개시로부터 단시간에 변속이 종료되어, 드라이버의 액셀러레이터 스테핑 조작에 나타나는 중간 가속 요구에 대한 구동력 상승의 응답이 확보된다.

또한, 다른 작용에 대해서는, 제1 실시예와 동일하므로, 도시 및 설명을 생략한다.

다음에, 효과를 설명한다.

제2 실시예의 자동 변속기에 있어서는, 제1 실시예의 (1) 내지 (3)의 효과에 더하여, 하기의 효과를 얻을 수 있다.

(4) 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속은, 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제1속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제2속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제3속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제4속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제5속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제6속과, 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제7속과, 상기 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성되는 제8속으로 이루어진다.

이로 인해, 인접단으로의 변속이, 하나의 마찰 요소의 체결과 하나의 마찰 요소의 해방에 의한 1중 절환에 의해 달성되고, 변속 제어가 단순화되어 유리하다. 덧붙여 말하면, 적정한 단간비를 유지하면서도 RC값을, 최저 변속단 기어비에서의 발진 성능과 최고 변속단 기어비에서의 고속 연비의 양립을 도모하는 요구값에 도달하는 설정으로 할 수 있다. 덧붙여 말하면, 제1 실시예의 체결 패턴과 제2 실시예의 체결 패턴을 선택 가능하게 함으로써, 2단 건너뛰기나 3단 건너뛰기 업 변속이나 다운 변속이 요구된 경우, 하나의 마찰 요소의 체결과 하나의 마찰 요소의 해방에 의한 1중 절환에 의해 응답성 좋게 건너뛰기 변속을 달성할 수 있다.

이상, 본 발명의 자동 변속기를 제1 실시예 및 제2 실시예에 기초하여 설명해 왔지만, 구체적인 구성에 대해서는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.

제1, 제2 실시예에서는, 제1 유성 기어(PG1)의 기어비를 ρ1＝-0.433으로 하고, 제2 유성 기어(PG2)의 기어비를 ρ2＝0.276으로 하고, 제3 유성 기어(PG3)의 기어비를 ρ3＝0.508로 한 예를 나타냈다. 그러나 각 유성 기어(PG1, PG2, PG3)의 기어비(ρ)는, 기어비 설정이 가능한 범위 내의 값이며, RC값이 높은 기어비나 적절한 단간비를 얻도록 설정한 것이면, 구체적인 값은 제1 실시예에 한정되는 것이 아니다.

제1 실시예에서는, 입출력축을 동축 배치로 하는 FR 엔진 차량에 적용되는 자동 변속기의 예를 나타냈지만, FR 엔진 차량에 한정되지 않고, FF 엔진 차량이나 하이브리드 차량이나 전기 자동차나 연료 전지차 등의 다양한 차량의 자동 변속기로서도 적용할 수 있다.

PG1 : 제1 유성 기어
PG2 : 제2 유성 기어
PG3 : 제3 유성 기어
IN : 입력축
OUT : 출력축
M1 : 제1 회전 멤버
M2 : 제2 회전 멤버
C1 : 제1 클러치(제1 마찰 요소)
C2 : 제2 클러치(제2 마찰 요소)
C3 : 제3 클러치(제3 마찰 요소)
C4 : 제4 클러치(제4 마찰 요소)
B1 : 제1 브레이크(제5 마찰 요소)
B2 : 제2 브레이크(제6 마찰 요소)
TC : 트랜스미션 케이스

Claims

제1 선 기어와, 제1 링 기어와, 상기 제1 선 기어와 상기 제1 링 기어의 각각에 맞물리는 제1 더블 피니언을 지지하는 제1 캐리어로 이루어지는 제1 유성 기어와,
제2 선 기어와, 상기 제2 선 기어에 맞물리는 제2 피니언을 지지하는 제2 캐리어와, 상기 제2 피니언에 맞물리는 제2 링 기어로 이루어지는 제2 유성 기어와,
제3 선 기어와, 상기 제3 선 기어에 맞물리는 제3 피니언을 지지하는 제3 캐리어와, 상기 제3 피니언에 맞물리는 제3 링 기어로 이루어지는 제3 유성 기어와,
6개의 마찰 요소를 구비하고,
상기 6개의 마찰 요소를 체결 해방함으로써 적어도 전진 8속의 변속단으로 변속하여 입력축으로부터의 토크를 출력축으로 출력 가능한 자동 변속기에 있어서,
상기 입력축은, 상기 제1 링 기어에 상시 연결되어 있고,
상기 출력축은, 상기 제3 캐리어에 상시 연결되어 있고,
상기 제1 선 기어와 상기 제2 선 기어는, 상시 연결되어 제1 회전 멤버를 구성하고 있고,
상기 제2 링 기어와 상기 제3 선 기어는, 상시 연결되어 제2 회전 멤버를 구성하고 있고,
상기 6개의 마찰 요소는,
상기 제1 캐리어와 상기 제2 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 요소와,
상기 제1 링 기어와 상기 제2 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 요소와,
상기 제1 회전 멤버와 상기 제3 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제3 마찰 요소와,
상기 제1 회전 멤버와 상기 제3 링 기어 사이를 선택적으로 연결하는 제4 마찰 요소와,
상기 제1 캐리어의 회전을 로크 가능한 제5 마찰 요소와,
상기 제3 링 기어의 회전을 로크 가능한 제6 마찰 요소에 의해 구성되고,
상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 전진8속 및 후진 1속을 달성하는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
제1항에 있어서, 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속은,
상기 제2 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제1속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제2 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제2속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제3 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제3속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제4속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제2 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제5속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제6속과,
상기 제2 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제7속과,
상기 제3 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제8속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
제1항에 있어서, 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속은,
상기 제2 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제1속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제2 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제2속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제3 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제3속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제4속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제3 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제5속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제6속과,
상기 제2 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제7속과,
상기 제3 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 제8속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해 달성되는 후진 1속은, 상기 제1 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.