KR101976616B1 - 외접기어를 이용한 11속 at 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부축의 공간에 외접기어와 유성기어/클러치 세트를 구성하여 전장을 늘리지 않으면서 고단화를 구현한 외접기어를 이용한 11속 AT 시스템에 대한 것으로 많이 사용되지 않는 부축의 공간에 외접기어와 유성기어/클러치 세트를 구성하여 전장을 늘리지 않으면서 고단화를 구현하였다.

Description

외접기어를 이용한 11속 AT 시스템{11 speed AT system using outer gears}

본 발명은 부축의 공간에 외접기어와 유성기어/클러치 세트를 구성하여 전장을 늘리지 않으면서 고단화를 구현한 외접기어를 이용한 11속 AT 시스템에 대한 것이다.

차량에 탑재되는 자동변속기는 엔진으로부터 발생된 동력을 구동륜으로 적절히 변속하여 전달할 수 있도록 함으로써, 엔진이 가급적 효율이 우수한 운전 영역에서 운전되도록 한다.

특히, 자동변속기의 구현 가능한 변속단 수가 많을수록 차량이 주행하고자 하는 전체 속도범위에서 엔진을 효율이 높은 운전영역에서 보다 많이 운전될 수 있도록 함으로써, 차량의 연비를 향상시키고 원활한 주행성능을 확보하도록 할 수 있다

일반적으로 자동변속기의 파워트레인은 복수의 유성기어세트 조합에 의해 구현되며, 토크 컨버터로부터 전달되는 회전동력을 다단으로 자동 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 한다.

파워트레인은 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.

파워트레인은 동일 변속단을 구현하더라도 회전요소(선기어, 유성캐리어, 링기어)의 연결구성에 따라 상이한 작동 매커니즘을 갖는다

그러나 연비 향상을 위한 자동변속기의 고단화가 진행되고 있으나, 이에 따른 자동변속기의 전장 증대로 인해 차량 탑재성이 나빠지고 있었다.

따라서 많이 사용하지 않는 부축의 공간을 활용하지 못한 문제점이 있었다.

한국특허공보 10-2015-0059909 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 부축에 외접기어와 유성기어/클러치 세트를 구성하여 고단화 및 전장 단축을 구현하고, 유성기어 3세트, 클러치/브레이크 7요소를 이용하여 전진 11속, 후진1속의 자동변속기를 구현하였다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 부축의 공간에 외접기어와 유성기어/클러치 세트를 구성하여 전장을 늘리지 않으면서 고단화를 구현한다.

본 발명에 따른 주축에서 나오는 주축 OUT2를 부축 IN2와 외접기어를 통해 연결하고, 상기 외접기어는 감속을 시킨다.

본 발명에 따른 주축에서 나오는 주축 OUT1을 부축 IN1과 상기 외접기어를 통해 연결하고, 상기 부축IN1의 회전속도는 부축IN2의 회전속도보다 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 부축 IN1은 클러치(C4)를 통해 부축 싱글유성기어의 캐리어와 연결하고, 부축IN2은 부축 싱글유성기어의 링기어와 직결하며, 부축 싱글유성기어의 썬기어를 통해 최종 출력한다.

상기 부축의 또 하나의 클러치(C5)는 상기 부축의 싱글유성기어의 링기어와 캐리어를 연결하거나 상기 캐리어와 썬기어를 연결한다.

상기 부축에 더블 유성기어를 적용 할 경우, 부축 IN1은 C4를 통해 더블유성기어의 링기어와 연결되고, 부축 IN2는 캐리어 또는 썬기어와 연결되며, 캐리어와 연결시 출력은 썬기어로 나가고, 부축 IN2가 썬기어와 연결시 출력은 캐리어로 나가며, C5는 부축 더블 유성기어의 세가지 요소 중 임의의 두가지 요소와 연결된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 많이 사용되지 않는 부축의 공간에 외접기어와 유성기어/클러치 세트를 구성하여 전장을 늘리지 않으면서 고단화를 구현하였다.

또한 본 발명은 많이 사용하지 않는 부축의 공간을 활용함으로써 고단화 및 전장 단축의 효과가 있다.

또한 본 발명은 주축부에 기존 저단 변속기 구조를 사용하므로 각 단별 스킵시프트에 유리하다.

도 1은 종래 발명에 따른 주축과 부축 공간을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 주축과 부축의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 3(a)(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따라 부축부 연결 구조가 실시예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 작동 요소표를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 단간비 그래프를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 기어비 그래프를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 속도 선도를 보여주는 도면이다.

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 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명은 부축에 외접기어와 유성기어/클러치 세트를 구성하여 고단화 및 전장 단축을 구현하고, 유성기어 3세트, 클러치/브레이크 7요소를 이용하여 전진 11속, 후진1속의 자동변속기를 구현하였다.

따라서 자동변속기의 전장 증대로 인한 차량 탑재성을 개선하였고, 많이 사용하지 않는 부축의 공간을 활용할 수 있다.

일실시예로서, 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이 주축에서 나오는 주축OUT2를 부축IN2와 외접기어를 통해 연결할 때 외접기어는 감속을 시킨다.

도 2은 본 발명의 변속기 구조를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 제1 선기어, 제1 캐리어, 제1 링기어로 이루어진 제1 유성기어세트, 제2 선기어, 제2 캐리어, 제2 링기어로 이루어진 제2 유성기어세트, 제3 선기어, 제3 캐리어, 제3 링기어로 이루어진 제3 유성기어세트를 포함하는 파워 트레인이다.

제1 유성기어세트의 제1 선기어는 주축IN과 선택적으로 연결되며, 제1 유성기어세트의 제1 캐리어는 주축부OUT2와 연결되는 동시에 제2유성기어세트의 제2캐리어와 연결되고, 제1 유성기어세트의 제1 링기어는 제2 유성기어세트의 제2캐리어와 연결되면서 브레이크 B1에 의해 제동될 수 있다. 제2유성기어세트의 제2선기어는 클러치 C3에 의해 주축OUT1와 선택적으로 연결되고 제2유성기어세트의 제2선기어는 브레이크 B2에 의해 제동될 수 있다. 제2유성기어세트의 제2캐리어는 클러치 C2에 의해 주축OUT1과 선택적으로 연결된다.

제3유성기어세트의 제3선기어는 부축부OUT과 연결되고, 제3유성기어세트의 제3캐리어는 부축부 IN1과 클러치C4에 의해, 부축부IN2와는 클러치 C5에 의해 선택적으로 연결된다. 제3유성기어세트의 제3링기어는 부축부IN2와 직결된다.

주축에서 나오는 주축 OUT1을 부축 IN1과 외접기어를 통해 연결하고, 부축IN1의 회전속도는 부축 IN2의 회전속도보다 항상 크다.

도 2와 도 3을 보면, 부축 IN1은 클러치C4를 통해 부축 제3유성기어세트의 제3캐리어와 연결되는 것은 공통이며, 도 2에서는 부축IN2은 부축 제3유성기어세트의 제3링기어와 직결, 부축 제3유성기어세트의 썬기어를 통해 최종 출력하며, 부축의 또 하나의 클러치C5는 부축 제3유성기어세트의 제3링기어와 제3캐리어를 선택적으로 연결한다.

도 3(a)에서는 부축IN2은 부축 제3유성기어세트의 제3링기어와 직결, 부축 제3유성기어세트의 썬기어를 통해 최종 출력하며, 부축의 또 하나의 클러치C5는 부축 제3유성기어세트의 제3선기어와 제3캐리어를 선택적으로 연결하고, 도 3(b)에서는 부축IN2은 부축 제3유성기어세트의 제3선기어와 직결, 부축 제3유성기어세트의 제3링기어를 통해 최종 출력하며, 부축의 또 하나의 클러치C5는 부축 제3유성기어세트의 제3링기어와 제3캐리어를 선택적으로 연결한다.

또한, 부축에 더블 유성기어를 적용 할 경우, 제3유성기어세트가 더블유성기어이며, 부축 IN1은 C4를 통해 더블유성기어의 제3링기어와 연결되고 부축 IN2는 제3캐리어 또는 제3썬기어와 연결된다.

상기 제3캐리어와 연결시 출력은 제3썬기어로 나가고, 부축 IN2가 제3썬기어와 연결시 출력은 제3캐리어로 나간다.

도 4의 C5는 부축 더블 유성기어의 세 가지 요소중 임의의 두가지 요소와 연결된다.

따라서 본 발명은 많이 사용되지 않는 부축의 공간에 외접기어와 유성기어/클러치 세트를 구성하여 전장을 늘리지 않으면서 고단화를 구현하였다.

Claims (13)

1. 제1 선기어, 제1 캐리어, 제1 링기어로 이루어진 제1 유성기어세트, 제2 선기어, 제2 캐리어, 제2 링기어로 이루어진 제2 유성기어세트, 제3 선기어, 제3 캐리어, 제3 링기어로 이루어진 제3 유성기어세트를 포함하고,
   상기 제3유성기어세트는 싱글유성기어이며, 상기 제1유성기어세트 및 제2유성기어세트는 주축으로, 상기 제3유성기어세트는 부축으로 연결되며,
   상기 주축과 상기 부축은 외접기어를 통해 연결되고,
   상기 주축에서 나오는 주축 OUT1을 부축 IN1과 상기 외접기어를 통해 연결하며,
   상기 부축 IN1의 회전속도는 부축IN2의 회전속도보다 크고,
   상기 부축 IN1은 클러치C4를 통해 상기 제3유성기어세트의 제3캐리어와 연결하고, 상기 부축IN2은 상기 제3유성기어세트의 제3링기어와 직결하며,
   상기 제3유성기어세트의 제3선기어를 통해 최종 출력하고,
   상기 제3유성기어세트의 제3캐리어와 상기 제3유성기어세트의 제3링기어는 클러치C5에 의해 선택적으로 연결되는 것
   을 특징으로 하는 외접기어를 이용한 11속 AT 시스템.
   
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7. 제1 선기어, 제1 캐리어, 제1 링기어로 이루어진 제1 유성기어세트, 제2 선기어, 제2 캐리어, 제2 링기어로 이루어진 제2 유성기어세트, 제3 선기어, 제3 캐리어, 제3 링기어로 이루어진 제3 유성기어세트를 포함하고,
   상기 제3유성기어세트는 싱글유성기어이며,
   상기 제1유성기어세트 및 제2유성기어세트는 주축으로, 상기 제3유성기어세트는 부축으로 연결되며,
   상기 주축과 상기 부축은 외접기어를 통해 연결되고,
   상기 주축에서 나오는 주축 OUT1을 부축 IN1과 상기 외접기어를 통해 연결하며,
   상기 부축 IN1의 회전속도는 부축IN2의 회전속도보다 크고,
   상기 부축 IN1은 클러치C4를 통해 상기 제3유성기어세트의 제3캐리어와 연결하고, 상기 부축IN2은 상기 제3유성기어세트의 제3링기어와 직결하며,
   상기 제3유성기어세트의 제3선기어를 통해 최종 출력하고,
   상기 제3유성기어세트의 제3캐리어와 상기 제3유성기어세트의 제3선기어는 클러치C5에 의해 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 외접기어를 이용한 11속 AT 시스템.
   
8. 제1 선기어, 제1 캐리어, 제1 링기어로 이루어진 제1 유성기어세트, 제2 선기어, 제2 캐리어, 제2 링기어로 이루어진 제2 유성기어세트, 제3 선기어, 제3 캐리어, 제3 링기어로 이루어진 제3 유성기어세트를 포함하고,
   상기 제3유성기어세트는 싱글유성기어이며,
   상기 제1유성기어세트 및 제2유성기어세트는 주축으로, 상기 제3유성기어세트는 부축으로 연결되며,
   상기 주축과 상기 부축은 외접기어를 통해 연결되고,
   상기 주축에서 나오는 주축 OUT1을 부축 IN1과 상기 외접기어를 통해 연결하며,
   상기 부축 IN1의 회전속도는 부축IN2의 회전속도보다 크고,
   상기 부축 IN1은 클러치C4를 통해 상기 제3유성기어세트의 제3캐리어와 연결하고,
   상기 부축IN2은 상기 제3유성기어세트의 제3선기어와 직결하며,
   상기 제3유성기어세트의 제3링기어를 통해 최종 출력하고,
   상기 제3유성기어세트의 제3링기어와 상기 제3유성기어세트의 제3캐리어는 클러치C5에 의해 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 외접기어를 이용한 11속 AT 시스템.
   
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11. 제1 선기어, 제1 캐리어, 제1 링기어로 이루어진 제1 유성기어세트, 제2 선기어, 제2 캐리어, 제2 링기어로 이루어진 제2 유성기어세트, 제3 선기어, 제3 캐리어, 제3 링기어로 이루어진 제3 유성기어세트를 포함하고,
    상기 제1유성기어세트 및 제2유성기어세트는 주축으로, 상기 제3유성기어세트는 부축으로 연결되며,
    상기 주축과 상기 부축은 외접기어를 통해 연결되고,
    상기 주축에서 나오는 주축 OUT1을 부축 IN1과 상기 외접기어를 통해 연결하며,
    상기 부축 IN1의 회전속도는 부축IN2의 회전속도보다 크고,
    상기 부축에 더블유성기어를 적용할 경우,
    상기 부축 IN1은 클러치C4를 통해 더블유성기어의 제3링기어와 연결되고,
    상기 부축 IN2가 상기 더블유성기어의 제3캐리어와 연결 시 상기 제3선기어가 출력이며,
    상기 더블유성기어의 제3선기어, 제3캐리어, 제3링기어 중 어느 2개는 클러치C5에 의해 서로 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 외접기어를 이용한 11속 AT 시스템.
    
12. 제1 선기어, 제1 캐리어, 제1 링기어로 이루어진 제1 유성기어세트, 제2 선기어, 제2 캐리어, 제2 링기어로 이루어진 제2 유성기어세트, 제3 선기어, 제3 캐리어, 제3 링기어로 이루어진 제3 유성기어세트를 포함하고,
    상기 제1유성기어세트 및 제2유성기어세트는 주축으로, 상기 제3유성기어세트는 부축으로 연결되며,
    상기 주축과 상기 부축은 외접기어를 통해 연결되고,
    상기 주축에서 나오는 주축 OUT1을 부축 IN1과 상기 외접기어를 통해 연결하며,
    상기 부축 IN1의 회전속도는 부축IN2의 회전속도보다 크고,
    상기 부축에 더블유성기어를 적용할 경우,
    상기 부축 IN1은 클러치C4를 통해 더블유성기어의 제3링기어와 연결되고,
    상기 부축 IN2가 상기 더블유성기어의 제3선기어와 연결 시 상기 제3캐리어가 출력이며,
    상기 더블유성기어의 제3선기어, 제3캐리어, 제3링기어 중 어느 2개는 클러치C5에 의해 서로 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 외접기어를 이용한 11속 AT 시스템.
    
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