KR102412171B1

KR102412171B1 - 차량용 자동변속장치

Info

Publication number: KR102412171B1
Application number: KR1020200109316A
Authority: KR
Inventors: 장성봉
Original assignee: 현대트랜시스 주식회사
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2022-06-22
Also published as: KR20220028384A

Abstract

본 발명은 차량용 자동변속장치에 관한 것으로, 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축과, 변속된 회전동력을 출력하는 출력축과, 입력축 상에 배치되며, 제1회전요소와 제2회전요소와 제3회전요소를 구비하는 제1유성기어부와, 제1유성기어부에 연이어 입력축 상에 배치되며 제4회전요소와 제5회전요소와 제6회전요소를 구비하는 제2유성기어부와, 제2유성기어부에 연이어 입력축 상에 배치되며, 제7회전요소와 제8회전요소와 제9회전요소를 구비하는 제3유성기어부와, 입력축에 끼워지도록 중공의 원통 형상으로 형성되고, 외측면이 변속기하우징에 결합되며 내측에 베어링부재가 설치되는 베어링하우징과, 제2회전요소와 변속기하우징을 선택적으로 연결하거나 해제하고 베어링하우징의 내측에 결합되는 제1브레이크와, 베어링하우징의 내측에 배치되어 유입되는 작동유체의 유압에 따라 이동되는 제1피스톤과, 제1피스톤의 이동에 연동되어 이동되고 제1브레이크를 가압하게 구비되는 제2피스톤을 포함하는 브레이크피스톤부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 자동변속장치{AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 자동변속장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 더블피스톤구조를 적용하여 컴팩트한 구조를 구현한 차량용 자동변속장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 주행속도를 자동으로 제어할 수 있는 자동변속장치가 설치되어 있으며, 자동변속장치의 다단변속 메커니즘은 복수의 유성기어세트의 조합으로 이루어진다.

복수의 유성기어세트가 조합된 자동변속장치는 엔진 토크를 변환하여 전달하는 토크 컨버터로부터 회전동력이 입력되면, 이를 다단으로 변속하여 출력축으로 전달하는 기능을 수행하게 된다. 자동변속장치의 파워 트레인은 많은 변속단을 보유할수록 동력 성능 및 연료 소비율 면에서 유리하기 때문에 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워 트레인이 요구된다.

자동변속장치에 사용되는 체결요소는 회전축 사이를 선택적으로 연결하는 복수 개의 클러치와, 회전축과 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 브레이크가 사용된다. 그리고 클러치와 브레이크는 피스톤에 의해 가압된다.

종래 자동변속장치는 높은 토크값을 가지기 위해, 경이 큰 피스톤이 설치되므로 변속장치의 외경이 증가하게 되고, 이로 인해 차량의 탑재성이 저하되는 문제점이 있었다. 그리고 경이 큰 피스톤의 내구성을 위해 두께가 크거나 강도가 높은 재질을 사용하게 되어 재료비가 증가되는 문제가 있었다.

또한 자동변속장치는 출력축으로 변속된 회전동력을 전달하기 위해 드라이브 기어(T/F Drive Gear)와, 이를 지지하기 위해 변속기하우징의 내부에 설치되는 베어링서포트를 포함한다.

그런데 종래 자동변속장치는 드라이브 기어(T/F Drive Gear)와 베어링서포트로 인해 자동변속장치의 전장이 길어지고 장치의 외경이 증가하며, 이로 인하여 차량의 탑재성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0057929호(2012. 06. 07 공개, 발명의 명칭: 자동변속기)에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 브레이크피스톤부재가 베어링하우징 내에 더블피스톤 구조로 장착됨으로써 브레이크피스톤부재의 경을 크게 하지 않아도 작동력을 배가시킬 수 있고, 이에 따라 제한된 크기의 구조 내에서 높은 토크 값을 구현하는 차량용 자동변속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 제3회전요소에 제1링기어와 드라이브기어가 일체로 형성됨으로써 최외경을 감소시켜 탑재성을 향상되는 차량용 자동변속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 베어링부재를 지지하는 베어링하우징의 위치와 형상이 변경됨으로써 변속기하우징의 경 방향의 크기가 축소될 수 있고, 이에 의해 자동변속장치의 최외경을 대폭 감소시키는 차량용 자동변속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차량용 자동변속장치는 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축과, 변속된 회전동력을 출력하는 출력축과, 상기 입력축 상에 배치되며, 제1회전요소와 제2회전요소와 제3회전요소를 구비하는 제1유성기어부와, 상기 제1유성기어부에 연이어 상기 입력축 상에 배치되며 제4회전요소와 제5회전요소와 제6회전요소를 구비하는 제2유성기어부와, 상기 제2유성기어부에 연이어 상기 입력축 상에 배치되며, 제7회전요소와 제8회전요소와 제9회전요소를 구비하는 제3유성기어부와, 상기 입력축에 끼워지도록 중공의 원통 형상으로 형성되고, 외측면이 변속기하우징에 결합되며 내측에 베어링부재가 설치되는 베어링하우징과, 상기 제2회전요소와 상기 변속기하우징을 선택적으로 연결하거나 해제하고 상기 베어링하우징의 내측에 결합되는 제1브레이크와, 상기 베어링하우징의 내측에 배치되어 유입되는 작동유체의 유압에 따라 이동되는 제1피스톤과, 상기 제1피스톤의 이동에 연동되어 이동되고 상기 제1브레이크를 가압하게 구비되는 제2피스톤을 포함하는 브레이크피스톤부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 베어링하우징은 상기 베어링부재를 지지하는 베어링지지부와, 상기 베어링지지부에서 연장되고 상기 브레이크피스톤부재가 장착되는 피스톤챔버부와, 상기 피스톤챔버부에서 연장되고 상기 제1브레이크가 스플라인 결합되는 브레이크결합부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 상기 피스톤챔버부의 내부에 장착되고 상기 제1피스톤과 상기 제2피스톤의 사이에 설치되는 리테이너부재를 더 포함하고, 상기 제1피스톤은 상기 피스톤챔버부의 내면과의 사이에 제1유압공간을 형성하고, 상기 제1유압공간에 입력되는 유압에 의해 작동되게 구비되고, 상기 제2피스톤은 상기 리테이너부재와의 사이에 상기 제1유압공간과 연통되는 제2유압공간을 형성하고, 상기 제2유압공간에 입력되는 유압과 상기 제1피스톤의 이동력에 의해 작동되어 상기 제1브레이크를 가압하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 상기 제7회전요소와 상기 변속기하우징을 직접 연결되는 제1회전축과, 상기 제9회전요소와 상기 제4회전요소를 직접 연결하는 제2회전축과, 상기 제8회전요소와 상기 입력축을 직접 연결하는 제3회전축과, 상기 제3회전요소와 상기 출력축을 직접 연결하는 제4회전축과, 상기 제5회전요소와 상기 제2회전요소를 직접 연결하며, 상기 입력축 또는 상기 변속기하우징에 선택적으로 연결되는 제5회전축과, 상기 제6회전요소에 연결되는 제6회전축과, 상기 제1회전요소에 연결되며, 상기 제2회전축과 상기 제3회전축과 상기 제6회전축에 선택적으로 연결되거나, 상기 변속기하우징과 선택적으로 연결되는 제7회전축을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 상기 제1유성기어부와 상기 제2유성기어부와 상기 제3유성기어부에 구비된 각 회전요소를 직접 연결하거나 선택적으로 연결하는 7개의 회전축과 6개의 체결요소를 포함하며, 상기 체결요소 가운데 2개가 선택적으로 작동되어 다단의 변속단을 구현하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제3회전요소는 제1링기어와, 상기 출력축에 회전동력을 전달하게 구비되고 상기 제1링기어에 일체로 형성되는 드라이브기어를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1회전요소는 제1선기어를 포함하고, 상기 제2회전요소는 제1피니언기어를 포함하고, 상기 제3회전요소는 링 형상의 기어몸체를 더 포함하고, 상기 제1링기어는 상기 제1피니언기어와 맞물리도록 상기 기어몸체의 내주면에 구비되고, 상기 드라이브기어는 상기 기어몸체의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제4회전요소는 제2선기어로 이루어지며, 상기 제5회전요소는 제2피니언기어로 이루어지며, 상기 제6회전요소는 제2링기어로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제7회전요소는 제3선기어로 이루어지며, 상기 제8회전요소는 제3피니언기어로 이루어지며, 상기 제9회전요소는 제3링기어로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 차량용 자동변속장치는 브레이크피스톤부재가 베어링하우징 내에 더블피스톤 구조로 장착됨으로써 브레이크피스톤부재의 경을 크게 하지 않아도 작동력을 배가시킬 수 있고, 이에 따라 제한된 크기의 구조 내에서 높은 토크 값을 구현할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 브레이크피스톤부재가 베어링하우징 내에 위치함으로써 자동변속장치의 전장을 획기적으로 줄일 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 제3회전요소에 제1링기어와 드라이브기어가 일체로 형성됨으로써 최외경을 감소시켜 탑재성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 베어링부재를 지지하는 베어링하우징의 위치와 형상이 변경됨으로써 변속기하우징의 경 방향의 크기가 축소될 수 있고, 이에 의해 자동변속장치의 최외경을 대폭 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치에 적용되는 체결요소의 변속단별 작동표이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치의 요부구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링하우징을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1피스톤을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2피스톤을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링하우징에 제1피스톤과 제2피스톤을 장착한 상태를 도시한 부분 단면 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 회전요소를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 차량용 자동변속장치의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치에 적용되는 체결요소의 변속단별 작동표이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치의 요부구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4는 도 1의 A 부분을 확대하여 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링하우징을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1피스톤을 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2피스톤을 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링하우징에 제1피스톤과 제2피스톤을 장착한 상태를 도시한 부분 단면 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 회전요소를 도시한 사시도이다.

도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치(1)는 전진 8단 후진 1단을 구현하며 전륜구동형 차량에 적용될 수 있다. 차량용 자동변속장치(1)는 싱글피니언을 사용하는 제1,2유성기어부(PG1,PG2)와 더블피니언을 사용하는 제3유성기어부(PG3)와 6개의 체결요소와 리테이너부(10)와, 체결요소를 동작시키는 구동부를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치(1)는, 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축(IS)과 변속된 회전동력을 출력하는 출력축(OS)을 구비한다.

입력축(IS) 상에는 제1유성기어부(PG1)와 제2유성기어부(PG2)와 제3유성기어부(PG3)와, 상기 제1,2,3유성기어부(PG1,PG2,PG3)의 각 회전요소를 상호 직접 연결하거나 선택적으로 연결하는 7개의 회전축 및 6개의 체결요소를 포함한다.

이에 따라, 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전동력이 제1유성기어부(PG1)와 제2유성기어부(PG2)와 제3유성기어부(PG3)의 상호 보완 작동에 의해 변속되어 출력축(OS)을 통해 출력된다.

그리고 각 유성기어부는 엔진 측을 향한 후방(도 1기준 좌측)에 제3유성기어부(PG3)가 위치하며, 전방(도 1기준 우측)으로 가면서 제2유성기어부(PG2)와 제1유성기어부(PG1)가 순차적으로 배치된다.

엔진의 회전동력을 전달받는 입력축(IS)은 동력을 전달하는 입력부재이며, 엔진의 회전동력이 토크컨버터를 통해 토크변환이 이루어지면서 입력된다. 변속된 회전동력을 출력하는 출력축(OS)은 차동장치를 통해 구동륜을 구동시키도록 구동력을 출력한다.

제1유성기어부(PG1)는 입력축(IS) 상에 배치되며, 제1회전요소와 제2회전요소와 제3회전요소를 구비한다. 제1회전요소는 제1선기어(S1)로 이루어지며, 제2회전요소는 제1피니언기어(C1)로 이루어지며, 제3회전요소는 제1링기어(R1)로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 제1유성기어부(PG1)는 싱글 피니언 유성기어부로서, 제1회전요소인 제1선기어(S1), 제1선기어(S1)와 외접으로 맞물리는 제1피니언기어(P1)을 제2회전요소로 하며, 제1피니언기어(P1)과 내접으로 맞물리는 제3회전요소인 제1링기어(R1)를 회전요소로 포함한다.

또한 제1유성기어부(PG1)의 제1선기어(S1)는 체결요소인 제2클러치(C2), 제3클러치(C3), 제4클러치(C4)에 의해, 제2유성기어부(PG2)의 제2링기어(R2)와 제2선기어(S2) 제3유성기어부(PG3) 및 제3링기어(R3)와 제3피니언기어(P3)에 선택적으로 체결 및 해제된다. 또한 제1선기어(S1)는 제2브레이크(B2) 체결요소에 의해 선택적으로 고정 및 해제된다.

제1유성기어부(PG1)의 제1피니언기어(C1)는 체결요소인 제1클러치(C1)에 의해 선택적으로 입력측과 체결 및 해제되며, 다른 체결요소인 제2브레이크(B2)에 의해 선택적으로 고정 및 해제된다.

제2유성기어부(PG2)는 제1유성기어부(PG1)에 연이어 입력축(IS) 상에 배치되며, 제4회전요소와 제5회전요소와 제6회전요소를 구비한다. 제4회전요소는 제2선기어(S2)로 이루어지며, 제5회전요소는 제2피니언기어(P2)로 이루어지며, 제6회전요소는 제2링기어(R2)로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 제2유성기어부(PG2)는 싱글 피니언 유성기어부로서, 제4회전요소인 제2선기어(S2), 제2선기어(S2)와 외접으로 맞물리는 제2피니언기어(P2)을 제5회전요소로 하며, 제2피니언(P2)과 내접으로 맞물리는 제6회전요소인 제2링기어(R2)를 회전요소로 포함한다.

또한 제2유성기어부(PG2)의 제2선기어(S2)는 제3유성기어부(PG3)의 제3링기어(R3)와 상시 연결되며, 제1유성기어부(PG1)의 제1피니언기어(C1)은 제2유성기어부(PG2)의 제2피니언기어(P2)와 상시 연결된다. 또한 제2유성기어부(PG2)의 출력은 제1유성기어부(PG1)의 제1링기어(R1)로 상시 이루어진다.

제3유성기어부(PG3)는 제2유성기어부(PG2)에 연이어 입력축(IS) 상에 배치되며, 제7회전요소와 제8회전요소와 제9회전요소를 구비한다. 제7회전요소는 제3선기어(S3)로 이루어지며, 제8회전요소는 제3피니언기어(P3)로 이루어지며, 제9회전요소는 제3링기어(R3)로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 제3유성기어부(PG3)는 더블 피니언 유성기어부로서, 제7회전요소인 제3선기어(S3)와, 제3선기어(S3)의 외주 측에 배치되는 제9회전요소인 제3링기어(R3)와, 상호 치합된 상태로 제3선기어(S3)와 제3링기어(R3)에 각각 외접 및 내접으로 맞물리는 제8회전요소인 2개의 제3피니언기어(P3)을 회전요소로 포함한다.

또한 제3유성기어부(PG3)는 제3링기어(R3)와 제2선기어(S2)가 직접 연결된 상태로, 제1회전축(TM1)과 제2회전축(TM2) 및 제3회전축(TM3)에 연결된다. 제2유성기어부(PG2)는 제3링기어(R3)와 제2선기어(S2)가 직접 연결된됨과 동시에, 제2회전축(TM2)과 제5회전축(TM5) 및 제6회전축(TM6)에 연결된다. 또한 제1유성기어부(PG1)는 제4회전축(TM4)과 제5회전축(TM5) 및 제7회전축(TM7)에 연결된다.

제3유성기어부(PG3)의 제3선기어(S3)는 상시 고정되며, 제3피니언기어(P3)는 입력축(IS)과 상시 연결되며, 제3링기어(R3)는 입력 대비 상시 감속이 이루어지는 출력요소이다

제1회전축(TM1)은 제7회전요소인 제3선기어(S3)와 변속기하우징(H)을 직접 연결하여 상시 고정요소로 작동된다. 제2회전축(TM2)은 제9회전요소인 제3링기어(R3)와 제4회전요소인 제2선기어(S2)를 직접 연결하므로 감속 출력이 이루어진다. 제3회전축(TM3)은 제8회전요소인 제3피니언기어(P3)과 입력축(IS)을 직접 연결하여 상시 입력요소로 작동한다. 제4회전축(TM4)은 제3회전요소인 제1링기어(R1)와 출력축(OS)을 직접 연결하여 최종 출력요소로 작동한다.

제5회전축(TM5)은 제5회전요소인 제2피니언기어(P2)과 제2회전요소인 제1피니언기어(P1)을 직접 연결하며, 입력축(IS)과 선택적으로 연결되어 입력요소로 작동되거나, 변속기하우징(H)과 선택적으로 연결되어 고정요소로 작동된다. 제6회전축(TM6)은 제6회전요소인 제2링기어(R2)에 연결된다.

제7회전축(TM7)은 제1회전요소인 제1선기어(S1)에 연결된 상태로 제2회전축(TM2), 제3회전축(TM3) 및 제6회전축(TM6)에 선택적으로 연결되거나, 변속기하우징(H)과 선택적으로 연결된다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치(1)는, 제1유성기어부(PG1)와 제2유성기어부(PG2)와 제3유성기어부(PG3)에 구비된 각 회전요소를 직접 연결하거나 선택적으로 연결하는 7개의 회전축과 6개의 체결요소를 포함하며, 체결요소 가운데 2개가 선택적으로 작동되어 다단의 변속단을 구현하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서 사용되는 6개의 체결요소는, 회전축 사이를 선택적으로 연결하는 제1,2,3,4클러치(C1,C2,C3,C4)와, 회전축과 변속기하우징(H) 사이를 선택적으로 연결하는 제1,2브레이크(B1,B2)로 구성된다.

제1클러치(C1)는 제5회전축(TM5)과 입력축(IS)을 선택적으로 연결하며, 제2클러치(C2)는 제6회전축(TM6)과 제7회전축(TM7)을 선택적으로 연결한다. 제3클러치(C3)는 제2회전축(TM2)과 제7회전축(TM7)을 선택적으로 연결하므로, 제1회전요소인 제1선기어(S1)와 제4회전요소인 제2선기어(S2)를 선택적으로 연결하거나 해제시키킨다. 제4클러치(C4)는 제3회전축(TM3)과 제7회전축(TM7)을 선택적으로 연결하므로, 제8회전요소인 제3피니언기어(P3)과 다른 회전요소를 선택적으로 연결하거나 해제시킨다.

제1브레이크(B1)는 제5회전축(TM5)과 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결한다. 제2브레이크(B2)는 제7회전축(TM7)과 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결하므로 제1회전요소인 제1선기어(S1)와 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결하거나 해제한다.

클러치는 회전체와 회전체를 선택적으로 연결하는 체결요소이며, 브레이크는 회전체와 비회전체를 선택적으로 연결하는 체결요소이다. 따라서 클러치가 작동한다고 함은 상호 연결되는 회전축이 회전체로 작동되며, 브레이크가 작동한다고 함은 변속기하우징(H)에 연결되는 회전축이 고정체로 작동된다는 의미이다.

또한 제1,2,3,4클러치(C1,C2,C3,C4)와 제1,2브레이크(B1,B2)로 이루어지는 각 체결요소는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압마찰 결합유닛으로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 자동변속장치(1)에 적용되는 체결요소의 변속단별 작동표로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어트레인은 6개의 체결요소 중 각 변속단에서 2개의 체결요소가 동시 작동하면서 전진 8단과 후진 1단의 변속단을 구현한다. 도 2를 참조하여 각 변속단별 체결요소의 작동 상태를 설명한다.

전진 1단 변속단은 제2클러치(C2)와 제1브레이크(B1)의 동시 작동에 의하여 구현된다. 전진 2단 변속단은 제2클러치(C2)와 제2브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 구현된다. 전진 3단 변속단은 제2클러치(C2)와 제3클러치(C3)의 동시 작동에 의하여 구현된다. 전진 4단 변속단은 제2클러치(C2)와 제4클러치(C4)의 동시 작동에 의하여 구현된다. 전진 5단 변속단은 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)의 동시 작동에 의하여 구현된다. 전진 6단 변속단은 제1클러치(C1)와 제4클러치(C4)의 동시 작동에 의하여 구현된다. 전진 7단 변속단은 제1클러치(C1)와 제3클러치(C3))의 동시 작동에 의하여 구현된다. 전진 8단 변속단은 제1클러치(C1)와 제2브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 구현된다. 후진 1단 변속단은 제3클러치(C3)와 제1브레이크(B1)의 동시 작동에 의하여 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속장치(1)의 각 변속단별 변속과정을 설명한다.

전진 1단 변속단에서는 제2클러치(C2)와 제1브레이크(B1)가 동시에 작동 제어된다. 그러면, 제3유성기어부(PG3)는 제3회전축(TM3)으로 입력이 이루어지고 있는 상태에서, 제1회전축(TM1)이 고정요소로 작동되면서 제2회전축(TM2)을 통해 감속 출력이 이루어진다.

이때, 제2클러치(C2)의 작동에 의해 제1유성기어부(PG1)와 제2유성기어부(PG2)는 제1피니언기어(P1)과 제2피니언기어(P2)이 직접 연결됨과 동시에, 제2링기어(R2)와 제1선기어(S1)가 연결되어 상호 직결의 상태로 구동한다.

제2회전축(TM2)의 감속 출력이 이루어지는 상태에서, 제1브레이크(B1)의 작동에 의하여 제5회전축(TM5)이 고정요소로 작동하면서 전진 1단의 변속이 이루어진다.

전진 2단 변속단에서는 전진 1단 변속단의 상태에서 작동하던 제1브레이크(B1)의 작동이 해제되고 제2브레이크(B2)가 작동되도록 제어된다.

제3유성기어부(PG3)는 제3회전축(TM3)으로 입력이 이루어지고 있는 상태에서, 제1회전축(TM1)이 고정요소로 작동되면서 제2회전축(TM2)을 통해 감속 출력이 이루어진다.

제2클러치(C2)의 작동에 의해 제1유성기어부(PG1)와 제2유성기어부(PG2)는 제1피니언기어(P1)과 제2피니언기어(P2)이 직접 연결됨과 동시에, 제2링기어(R2)와 제1선기어(S1)가 연결되어 상호 직결의 상태로 구동한다.

제2회전축(TM2)의 감속 출력이 이루어지는 상태에서, 제2브레이크(B2)의 작동에 의하여 제7회전축(TM7)이 고정요소로 작동하면서 전진 2단의 변속이 이루어진다.

전진 3단 변속단에서는 전진 2단 변속단의 상태에서 작동하던 제2브레이크(B2)의 작동이 해제되고 제3클러치(C3)가 작동되도록 제어된다.

제2회전축(TM2)의 감속 출력은 제3클러치(C3)의 작동에 의하여 제7회전축(TM7)에 그대로 입력되면서 전진 3단의 변속이 이루어진다.

전진 4단 변속단에서는 상기 전진 3단 변속단의 상태에서 작동하던 제3클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제4클러치(C4)가 작동되도록 제어된다.

제2회전축(TM2)의 감속 출력이 이루어지는 상태에서, 제4클러치(C4)의 작동에 의하여 제7회전축(TM7)에 제3회전축(TM3)을 통하여 입력축(IS)의 입력이 그대로 전달되면서 전진 4단의 변속이 이루어진다.

전진 5단 변속단에서는 상기 전진 4단 변속단의 상태에서 작동하던 제4클러치(C4)의 작동이 해제되고, 제1클러치(C1)가 작동되도록 제어된다.

제2회전축(TM2)의 감속 출력이 이루어지는 상태에서, 제1클러치(C1)의 작동에 의하여 제5회전축(TM5)에 입력축(IS)의 입력이 그대로 전달되면서 전진 5단의 변속이 이루어진다.

전진 6단 변속단에서는 전진 5단 변속단의 상태에서 작동하던 제2클러치(C2)의 작동이 해제되고, 제1클러치(C1)와 제4클러치(C4)가 작동되도록 제어된다.

그러면, 제1유성기어부(PG1)는 제1클러치(C1)의 작동에 의하여 제5회전축(TM5)에 입력축(IS)의 입력이 그대로 전달되고, 제4클러치(C4)의 작동에 의하여 제7회전축(TM7)에 제3회전축(TM3)을 통하여 입력축(IS)의 입력이 그대로 전달되는 바, 제1유성기어부(PG1)가 입력축(IS)과 함께 직결의 상태가 되면서 전진 6단의 변속이 이루어진다.

전진 7단 변속단에서는 전진 6단 변속단의 상태에서 작동하던 제4클러치(C4)의 작동이 해제되고 제3클러치(C3)가 작동되도록 제어된다.

그러면, 제3유성기어부(PG3)는 제3회전축(TM3)으로 입력이 이루어지고 있는 상태에서, 제1회전축(TM1)이 고정요소로 작동되면서 제2회전축(TM2)을 통해 감속 출력이 이루어진다. 또한, 제1유성기어부(PG1)는 제1클러치(C1)의 작동에 의하여 제5회전축(TM5)에 입력축(IS)의 입력이 그대로 전달되고, 제3클러치(C3)의 작동에 의하여 제7회전축(TM7)에 제2회전축(TM2)의 감속 출력이 입력되면서 전진 7단의 변속이 이루어진다.

전진 8단 변속단에서는 전진 7단 변속단의 상태에서 작동하던 제3클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제2브레이크(B2)가 작동되도록 제어된다.

그러면, 제1유성기어부(PG1)는 제1클러치(C1)의 작동에 의하여 제5회전축(TM5)에 입력축(IS)의 입력이 그대로 전달되고, 제2브레이크(B2)의 작동에 의하여 제7회전축(TM7)이 고정요소로 작동하면서 전진 8단의 변속이 이루어진다.

후진 1단 변속단에서는 제3클러치(C3)와 제1브레이크(B1)가 작동되도록 제어된다.

그러면, 제3유성기어부(PG3)는 제3회전축(TM3)으로 입력이 이루어지고 있는 상태에서, 제1회전축(TM1)이 고정요소로 작동되며 제2회전축(TM2)을 통해 감속 출력이 이루어진다.

제2회전축(TM2)의 감속 출력은 제3클러치(C3)의 작동에 의하여 제1유성기어부(PG1)의 제7회전축(TM7)에 그대로 입력되며, 제1브레이크(B1)의 작동에 의하여 제5회전축(TM6)이 고정요소로 작동하면서 후진 1단의 변속이 이루어진다.

상기와 같은 변속과정에서 전진 6단, 7단, 8단과 후진 1단 변속단에서와 같이 제2클러치(C2)의 작동이 해제되는 경우에는 제2링기어(R2)와 제1선기어(S1)의 연결이 해제되므로 2개의 회전요소로 입력이 이루어지더라도 제1유성기어부(PG1)와 제2유성기어부(PG2)가 직결의 상태가 되지 않는 바, 변속단의 변속이 이루어지게 된다.

상기에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1유성기어부(PG1)와 제2유성기어부(PG2)와 제3유성기어부(PG3)를 4개의 클러치(C1,C2,C3,C4)와 2개의 브레이크(B1,B2)의 작동 제어를 통하여 전진 8단 및 후진 1단의 변속단을 실현할 수 있다.

한편 도 3, 도 4 및 도 9를 참조하면 제3회전요소는 제1링기어(R1)와 드라이브기어(20)가 일체화된 구조로 이루어질 수 있다. 구체적으로 제3회전요소는 제1링기어(R1)와, 출력축(OS)에 회전동력을 전달하게 구비되고 제1링기어(R1)에 일체로 형성되는 드라이브기어(20)를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 제1링기어(R1)는 제1유성기어부(PG1)에 구비된 요소로서 제1피니언기어(P1)에 내접으로 맞물리는 기어일 수 있다. 드라이브기어(20)는 입력축(IS)에 장착되어 변속된 회전동력을 출력축(OS)으로 전달하기 위한 장치일 수 있다. 변속기하우징(H)의 내부에는 드라이브기어(20)의 회전을 지지하는 베어링부재(30)와, 베어링부재(30)의 설치를 위한 베어링하우징(40)이 설치될 수 있다.

종래 자동변속기 구조에서는 드라이브기어(20)와 이를 설치하기 위한 베어링 및 베어링서포트에 의해 변속기의 전장이 길어져서 탑재성이 불리해지는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하고자 본 발명의 일 실시예에 따른 제3회전요소는 제1링기어(R1)와 드라이브기어(20)가 일체화된 형태로 구비될 수 있다.

더욱 구체적으로 제3회전요소는 링 형상의 기어몸체(10)를 더 포함할 수 있다. 그리고 제1링기어(R1)는 제1피니언기어(P1)와 맞물리도록 기어몸체(10)의 내주면에 구비되고, 드라이브기어(20)는 기어몸체(10)의 외주면에 형성될 수 있다(도 9 참조). 여기서 기어몸체(10)의 외주면에는, 드라이브기어(20)와 드라이브기어(20)의 양측에 배치되고 베어링부재(30)와 접촉되는 베어링접촉부(11)가 형성될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 제3회전요소는 제1링기어(R1)와 드라이브기어(20)가 일체로 형성됨으로써 자동변속장치(1)의 최외경을 줄여서 탑재성을 향상시킬 수 있다.

도 3 내지 도 8에 도시된 실시예와 같이, 베어링하우징(40)은 입력축(IS)에 끼워지도록 중공의 원통 형상으로 형성되고, 외측면이 변속기하우징(H)에 결합되며 내측에 베어링부재(30)가 설치된다.

종래 베어링을 지지하기 위한 베어링서포트의 경우, 외측에 베어링이 배치되고 작동유체가 이동하는 통로인 유압 유로가 형성되었고, 이에 의해 베어링서포트의 경 방향의 크기가 커져서 변속기의 크기가 커지고 전장이 길어지는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하고자 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링하우징(40)은 변속기의 최외경을 축소시키기 위한 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로 베어링하우징(40)은 원통 형상으로 형성되고 외측면이 변속기하우징(H)의 내측에 결합되고, 내측에 베어링부재(30)가 설치될 수 있다.

더욱 구체적으로 베어링하우징(40)은 베어링지지부(41)와, 피스톤챔버부(42)와 브레이크결합부(43)를 포함할 수 있다.

베어링지지부(41)는 내측에 설치되는 베어링부재(30)를 지지하도록 구비될 수 있다.

피스톤챔버부(42)는 베어링지지부(41)에서 연장 형성될 수 있고, 제1브레이크(B1)를 작동시키기 위한 브레이크피스톤부재(50)가 장착될 수 있다. 구체적으로 피스톤챔버부(42)는 베어링지지부(41)에서 축 방향으로 연장될 수 있고, 내부에 브레이크피스톤부재(50)를 수용할 수 있는 수용공간이 형성될 수 있다. 여기서 베어링하우징(40)의 내부에는 피스톤챔버부(42)의 내부로 작동유체를 출입시키기 위한 유압 통로가 형성될 수 있다.

브레이크결합부(43)는 피스톤챔버부(42)에서 연장되고 제1브레이크(B1)가 스플라인 결합될 수 있다. 브레이크결합부(43)는 피스톤챔버부(42)에서 축 방향으로 연장될 수 있고, 내측면에 제1브레이크(B1)와 스플라인 결합되는 장공 형상의 결합홈부(44)가 복수로 구비될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링하우징(40)은 베어링부재(30)가 내부에 장착되고 외측이 변속기하우징(H)의 내면에 인접하게 설치됨으로써, 변속기하우징(H)의 경 방향의 크기가 축소될 수 있다. 이에 의해 자동변속장치(1)의 최외경을 대폭 감소시켜서 탑재성을 개선할 수 있다.

또한 상기한 바와 같이 베어링하우징(40)은 3개의 부재를 설치하기 위해 사용될 수 있다. 즉 베어링하우징(40)은 베어링부재(30)와 브레이크피스톤부재(50)와 제1브레이크(B1)를 설치하기 위해 사용될 수 있다. 이에 의해 설치공간을 절약하여 컴팩트한 설계를 할 수 있으므로 전장이 축소되는 효과를 얻을 수 있다. 특히 브레이크피스톤부재(50)를 베어링하우징(40)의 내부에 설치함으로써, 기존 구조에 비해 전장을 획기적으로 축소할 수 있다.

한편 도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크피스톤부재(50)는 하나의 피스톤챔버부(42)에 2 개의 피스톤이 중첩되게 구비된 더블피스톤 구조로 이루어질 수 있다.

브레이크피스톤부재(50)는 제1피스톤(51)과 제2피스톤(55)을 포함할 수 있다.

제1피스톤(51)은 베어링하우징(40)의 내측에 배치되어 유입되는 작동유체의 유압에 따라 이동될 수 있다. 예를 들어 제1피스톤(51)은 링 형상의 제1피스톤몸체(52)와, 제1피스톤몸체(52)에서 제2피스톤(55)을 향하는 방향으로 돌출되어 제2피스톤(55)을 가압하게 구비된 제1가압부(53)를 포함할 수 있다. 단 제1피스톤(51)의 형상은 도시된 실시예에 한정하는 것은 아니다.

제2피스톤(55)은 제1피스톤(51)의 이동에 연동되어 이동되고 제1브레이크(B1)를 가압하게 구비될 수 있다. 예를 들어 제2피스톤(55)은 링 형상의 제2피스톤몸체(56)와, 제2피스톤몸체(56)에서 제1브레이크(B1)를 향하는 방향으로 돌출되어 제1브레이크(B1)를 가압하게 구비된 제2가압부(57)를 포함할 수 있다. 단 제2피스톤(55)의 형상은 도시된 실시예에 한정하는 것은 아니다.

피스톤챔버부(42)의 내부에는 제2피스톤(55)을 설치하기 위한 리테이너부재(60)가 구비될 수 있고, 리테이너부재(60)는 제1피스톤(51)과 제2피스톤(55)의 사이에 설치될 수 있다.

제1피스톤(51)은 피스톤챔버부(42)의 내면과의 사이에 제1유압공간(54)을 형성하고, 제1유압공간(54)에 입력되는 유압에 의해 작동되게 구비될 수 있다. 여기서 브레이크결합부(43)에는 제1유압공간(54)으로 작동유체를 유입시키기 위한 유로가 형성될 수 있다.

제2피스톤(55)은 리테이너부재(60)와의 사이에 제1유압공간(54)과 연통되는 제2유압공간(58)을 형성할 수 있다. 그리고, 제2피스톤(55)은 제2유압공간(58)에 입력되는 유압과 제1피스톤(51)의 이동력에 의해 작동되어 제1브레이크(B1)를 가압할 수 있다.

구체적으로 제1유압공간(54)으로 공급된 유압에 의해 제1피스톤(51)이 이동되면서 제2유압공간(58)에 유압이 공급되어 제2피스톤(55)이 이동시키게 된다. 따라서 제2피스톤(55)은 제1피스톤(51)에 의한 이동력과, 제2유압공간(58)에 공급된 유압에 의한 힘이 합쳐진 힘으로 이동하게 된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크피스톤부재(50)는 피스톤챔버부(42)에 더블피스톤 구조로 구비됨으로써, 브레이크피스톤부재(50)의 경을 크게 하지 않아도 작동력을 배가시킬 수 있다. 이에 의해 본 발명에 따른 자동변속장치(1)는 제한된 크기의 구조 내에서 높은 토크 값을 구현할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 차량용 자동변속장치는 브레이크피스톤부재가 베어링하우징 내에 더블피스톤 구조로 장착됨으로써 브레이크피스톤부재의 경을 크게 하지 않아도 작동력을 배가시킬 수 있고, 이에 의해 제한된 크기의 구조 내에서 높은 토크 값을 구현할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 브레이크피스톤부재가 베어링하우징 내에 위치함으로써 자동변속장치의 전장을 획기적으로 줄일 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 제3회전요소에 제1링기어와 드라이브기어가 일체로 형성됨으로써 최외경을 감소시켜 탑재성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 베어링부재를 지지하는 베어링하우징의 위치와 형상이 변경됨으로써 변속기하우징의 경 방향의 크기가 축소될 수 있고, 이에 의해 자동변속장치의 최외경을 대폭 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.

1: 차량용 자동변속장치
IS: 입력축 OS: 출력축 H: 변속기하우징
PG1: 제1유성기어부 S1: 제1선기어 P1: 제1피니언기어 R1: 제1링기어
PG2: 제2유성기어부 S2: 제2선기어 P2: 제2피니언기어 R2: 제2링기어
PG3: 제3유성기어부 S3: 제3선기어 P3: 제3피니언기어 R3: 제3링기어
TM1: 제1회전축 TM2: 제2회전축 TM3: 제3회전축 TM4: 제4회전축
TM5: 제5회전축 TM6: 제6회전축 TM7: 제7회전축
C1: 제1클러치 C2: 제2클러치 C3: 제3클러치 C4: 제4클러치
B1: 제1브레이크 B2: 제2브레이크
10: 기어몸체 11: 베어링접촉부
20: 드라이브기어 30: 베어링부재
40: 베어링하우징 41: 베어링지지부
42: 피스톤챔버부 43: 브레이크결합부
44: 결합홈부 50: 브레이크피스톤부재
51: 제1피스톤 52: 제1피스톤몸체
53: 제1가압부 54: 제1유압공간
55: 제2피스톤 56: 제2피스톤몸체
57: 제2가압부 58: 제2유압공간
60: 리테이너부재

Claims

엔진의 회전동력을 전달받는 입력축;
변속된 회전동력을 출력하는 출력축;
상기 입력축 상에 배치되며, 제1회전요소와 제2회전요소와 제3회전요소를 구비하는 제1유성기어부;
상기 제1유성기어부에 연이어 상기 입력축 상에 배치되며 제4회전요소와 제5회전요소와 제6회전요소를 구비하는 제2유성기어부;
상기 제2유성기어부에 연이어 상기 입력축 상에 배치되며, 제7회전요소와 제8회전요소와 제9회전요소를 구비하는 제3유성기어부;
상기 입력축에 끼워지도록 중공의 원통 형상으로 형성되고, 외측면이 변속기하우징에 결합되며 내측에 베어링부재가 설치되는 베어링하우징;
상기 제2회전요소와 상기 변속기하우징을 선택적으로 연결하거나 해제하고 상기 베어링하우징의 내측에 결합되는 제1브레이크; 및
상기 베어링하우징의 내측에 배치되어 유입되는 작동유체의 유압에 따라 이동되는 제1피스톤과, 상기 제1피스톤의 이동에 연동되어 이동되고 상기 제1브레이크를 가압하게 구비되는 제2피스톤을 포함하는 브레이크피스톤부재를 포함하고,
상기 베어링하우징은
상기 베어링부재를 지지하는 베어링지지부;
상기 베어링지지부에서 연장되고 상기 브레이크피스톤부재가 장착되는 피스톤챔버부; 및
상기 피스톤챔버부에서 연장되고 상기 제1브레이크가 스플라인 결합되는 브레이크결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 피스톤챔버부의 내부에 장착되고 상기 제1피스톤과 상기 제2피스톤의 사이에 설치되는 리테이너부재를 더 포함하고,
상기 제1피스톤은 상기 피스톤챔버부의 내면과의 사이에 제1유압공간을 형성하고, 상기 제1유압공간에 입력되는 유압에 의해 작동되게 구비되고,
상기 제2피스톤은 상기 리테이너부재와의 사이에 상기 제1유압공간과 연통되는 제2유압공간을 형성하고, 상기 제2유압공간에 입력되는 유압과 상기 제1피스톤의 이동력에 의해 작동되어 상기 제1브레이크를 가압하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제7회전요소와 상기 변속기하우징을 직접 연결되는 제1회전축;
상기 제9회전요소와 상기 제4회전요소를 직접 연결하는 제2회전축;
상기 제8회전요소와 상기 입력축을 직접 연결하는 제3회전축;
상기 제3회전요소와 상기 출력축을 직접 연결하는 제4회전축;
상기 제5회전요소와 상기 제2회전요소를 직접 연결하며, 상기 입력축 또는 상기 변속기하우징에 선택적으로 연결되는 제5회전축;
상기 제6회전요소에 연결되는 제6회전축; 및
상기 제1회전요소에 연결되며, 상기 제2회전축과 상기 제3회전축과 상기 제6회전축에 선택적으로 연결되거나, 상기 변속기하우징과 선택적으로 연결되는 제7회전축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제1유성기어부와 상기 제2유성기어부와 상기 제3유성기어부에 구비된 각 회전요소를 직접 연결하거나 선택적으로 연결하는 7개의 회전축과 6개의 체결요소를 포함하며, 상기 체결요소 가운데 2개가 선택적으로 작동되어 다단의 변속단을 구현하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제3회전요소는 제1링기어와, 상기 출력축에 회전동력을 전달하게 구비되고 상기 제1링기어에 일체로 형성되는 드라이브기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속장치.
제6항에 있어서,
상기 제1회전요소는 제1선기어를 포함하고, 상기 제2회전요소는 제1피니언기어를 포함하고,
상기 제3회전요소는 링 형상의 기어몸체를 더 포함하고,
상기 제1링기어는 상기 제1피니언기어와 맞물리도록 상기 기어몸체의 내주면에 구비되고, 상기 드라이브기어는 상기 기어몸체의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제4회전요소는 제2선기어로 이루어지며, 상기 제5회전요소는 제2피니언기어로 이루어지며, 상기 제6회전요소는 제2링기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제7회전요소는 제3선기어로 이루어지며, 상기 제8회전요소는 제3피니언기어로 이루어지며, 상기 제9회전요소는 제3링기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속장치.