KR19980017178A - 차량용 자동 변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

2개의 더블 피니온 유성기어 셋트의 조합으로 이루어지는 복합 유성기어 장치를 갖는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인에 있어서, 전진 4속 변속단에서 작동하지 않는 클러치와 브레이크의 마찰손실을 최소화하기 위한 목적으로; 토오크 컨버터의 터어빈으로부터 엔진의 회전동력을 전달받아 회전하는 입력축과; 상기한 입력축의 회전동력을 적어도 1개 이상의 요소로 입력받아 이의 입력에 대하여 전진 1속에서 방향전환, 전진 2속과 후진 변속에서 동일방향, 전진 3,4속에서 직결되는 형태로 출력하는 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트와; 상기한 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 출력을 전달받아 전진 3속을 제외한 모든 각 변속단에서 2개의 요소 중 선택적으로 1개의 요소가 반력요소로 작용하여 전진 1속 및 후진 변속에서 방향절환, 전진 2,4속에서 동일방향, 전진 3속에서 직결의 상태가 되면서 각 변속단에 따른 다른 변속비를 트랜스퍼 드라이브 기어로 전달하는 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트와; 상기한 입력축의 회전동력이 상기 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 요소 중 어느 하나의 요소 또는 2개의 요소에 동시에 입력될 수 있도록 선택하는 클러치 수단들과; 상기한 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 어느 하나의 요소와 상기한 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 어느 하나의 요소를 선택적으로 연결하여 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트만이 일체로 회전할 수 있도록 하거나 동시에 반력 또는 입력이 선택될 수 있도록 하는 또 다른 클러치 수단과; 상기한 클러치 수단들에 의해 입력이 선택될 때 다른 요소를 반력요소로 선택하기 위하여 작동하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 파워 트레인

제 1 도는 본 발명에 의한 변속장치의 파워 트레인을 나타내는 도면.

제 2 도는 본 발명에 의한 변속장치의 변속단별 마찰요소 작동표를 나타낸다.

본 발명은 자동 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 더블 피니온 유성기어 셋트의 조합으로 이루어지는 복합 유성기어 장치를 적용하는 파워 트레인에서 작동하지 않는 마찰요소의 마찰손실을 최소화할 수 있도록 한 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동 변속장치는, 차량의 주행속도와 부하의 변동에 따라 변속비를 자동적으로 제어하는 트랜스밋션 제어 유닛을 구비하고 있다.

상기한 트랜스밋션 제어 유닛은 기어 트레인에 설치된 다수개의 마찰요소들을 작동 또는 비작동 상태로 제어하여 유성기어 셋트의 3요소(선기어, 링기어, 유성 캐리어)중 어느 요소를 입력요소로 하고, 다른 요소를 반력요소로 선택하여 출력단 회전수를 조절하게 된다.

실질적으로 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있는 기어 트레인을 설계하기 위해서는 1개의 복합 유성기어 장치와, 최소한 5개의 마찰요소들을 사용하여야 한다.

이러한 마찰요소들 중에서 클러치 수단으로 사용되는 마찰요소의 회전반경은 클러치 수단이 입력축과 연결되기 위하여 출력요소의 회전반경보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전반경보다도 작아야 하는 구조적 제약조건을 갖는다.

일반적으로 복합 유성기어 장치는 적어도 서로 다른 2개의 요소가 서로 공용으로 사용될 수 있는 직결구조를 갖추고 있다.

그것은 4속 자동 변속장치의 경우 복합 유성기어 장치는 4개의 독립속도를 갖기 때문에, 3개의 독립속도를 갖는 단순 유성기어 장치를 2개 사용하는 복합 유성기어 장치는 6개의 독립속도가 얻어질 수 없기 때문이다.

일반적으로 차량의 자동 변속장치로 사용되는 복합 유성기어 장치로는 라비뉴 타입과, 심프슨 차입, 그리고 2심프슨 타입의 유성기어 장치가 있다.

이러한 복합 유성기어 장치는 차량의 변속수단으로 사용되기 위하여 유성 캐리어가 서로 연결되는 구조를 갖거나, 선기어를 공용으로 하고 유성 캐리어와 링기어가 직결되는 구조를 갖거나, 유성 캐리어와 링기어가 상호간 직결되는 구조를 갖는다.

따라서 어떠한 변속단에서는 실질적으로 변속에 영향을 주지 않는 클러치 수단 또는 브레이크 수단이 구동측과 피동측 사이에서 마찰을 일으켜 동력손실을 초래하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 지금까지 제안되지 않았던 클러치 후크 업(clutch hook up)을 제안하여 작동하지 않는 마찰요소의 마찰손실을 최소화하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명이 제공하는 클러치 후크 업은 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 링기어와 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 링기어를 직결하고, 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어와 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어가 가변적으로 연결되는 구조로서, 전진 4속 변속시 마찰요소의 마찰손실을 최소화하는 파워 트레인을 제공하는데 가장 중요한 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 토오크 컨버터의 터어빈으로부터 엔진의 회전동력을 전달받아 회전하는 입력축과; 상기한 입력축의 회전동력을 적어도 1개 이상의 요소로 입력받아 이의 입력에 대하여 전진 1속에서 방향전환, 전진 2속과 후진 변속에서 동일방향, 전진 3,4속에서 직결되는 형태로 출력하는 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트와; 상기한 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 출력을 전달받아 전진 3속을 제외한 모든 각 변속단에서 2개의 요소 중 선택적으로 1개의 요소가 반력요소로 작용하여 전진 1속 및 후진 변속에서 방향절환, 전진 2,4속에서 동일방향, 전진 3속에서 직결의 상태가 되면서 각 변속단에 따른 다른 변속비를 트랜스퍼 드라이브 기어로 전달하는 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트와; 상기한 입력축의 회전동력이 상기 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 요소 중 어느 하나의 요소 또는 2개의 요소에 입력될 수 있도록 선택하는 클러치 수단들과; 상기한 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 어느 하나의 요소와 상기한 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 어느 하나의 요소를 선택적으로 연결하여 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트만이 일체로 회전할 수 있도록 하거나 동시에 반력 또는 입력이 선택될 수 있도록 하는 또 다른 클러치 수단과; 상기한 클러치 수단들에 의해 입력이 선택될 때 다른 요소를 반력요소로 선택하기 위하여 작동하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 클러치 수단들은, 입력축과 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 유성 캐리어의 사이에서 동력을 전달하는 제 1 클러치 수단과; 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어와 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어 사이에서 동력을 선택적으로 전달하는 제 2 클러치 수단과; 상기한 입력축과 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어 사이에서 동력을 선택적으로 전달하는 제 3 클러치를 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공함에 특징이 있다.

상기한 브레이크 수단들은, 제 1,2 더블 피니온 유성기어 셋트의 링기어를 상호 연결하는 동력전달 부재와 변속기 하우징 사이에서 이들 유성 캐리어를 반력요소로 선택하는 제 1 브레이크 수단과; 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어와 변속기 하우징 사이에서 이 선기어 반력요소로 선택하는 제 2 브레이크 수단을 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공함에 특징이 있다.

상기한 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 링기어와 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 링기어는 동력전달부재에 의해 고정 결합구조를 갖는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어와 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어는 클러치 수단에 의해 가변 결합구조를 갖는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

이하 본 발명이 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 발명에 의한 자동 변속기의 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 엔진(E)의 회전동력이 토오크 컨버터(T)에서 토오크 변환되어 변속부의 입력축(2)으로 전달될 수 있는 구조를 갖는다.

본 실시예에서 상기한 입력축(2)은 토오크 컨버터(T)의 터어빈으로부터 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)로 토오크를 전달하고, 이 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)는 트랜스퍼 드라이브 기어(6)와 직결되는 유성 캐리어(8)를 갖는 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(10)로 토오크를 전달할 수 있도록 클러치 후크 업이 이루어진다.

상기한 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 링기어(12)와 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(10)의 링기어(14)는 동력전달부재(16)를 통하여 직결되어 회전동력을 전달할 수 있도록 구성된다.

그리고 상기 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(18)는 입력축(2)과의 사이에 설치되는 제 1 클러치 수단(20)을 통하여 회전동력을 전달받을 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 선기어(22)는 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(6)의 선기어(24)와의 사이에 설치되는 제 2 클러치 수단(26)에 의해 상호간 일체로 회전하거나 개별적으로 회전할 수 있는 구조를 갖는다.

그리고 상기 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)는 일체로 회전하기 위하여 2개의 요소가 입력으로 선택될 수 있도록 입력축(2)과 선기어(22) 사이에 제 3 클러치 수단(28)이 제공된다.

상기한 제 1,2,3 클러치 수단들은 일반적으로 사용되는 다판식 클러치가 사용될 수 있다.

상기한 클러치 수단들이 1개 또는 1개 이상 작동시 유성기어 셋트가 입력에 대한 출력의 회전수를 조절할 수 있도록 하기 위하여 브레이크 수단들이 제공된다.

브레이크 수단들 중에서 제 1 브레이크 수단(30)은 변속기 하우징(32)과 제 1, 2 더블 피니온 유성기어 셋트(6)(10)의 링기어(12)(14)를 상호 연결하는 동력전달부재(16)와의 사이에서 설치되어 이들 링기어(12)(14)를 반력요소로 선택할 수 있도록 구성된다.

그리고 제 2 브레이크 수단(34)은 변속기 하우징(32)과 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(6)의 선기어(24) 사이에 설치되어 이 선기어(24)를 반력요소로 선택할 수 있도록 구성된다.

제 1 도에서는 파워 트레인의 트랜스퍼 드라이브 기어(6)가 트랜스퍼 드리븐 기어(미도시)와 치차물림되어 최종 감속기어를 통하여 차동장치로 동력을 전달하는 구조를 생략하고 있는데, 그러한 구조는 공지의 것이 사용될 수 있고, 또 그것은 어떠한 구조의 것이 사용되어도 본 발명이 의도하는 목적을 실현할 수 있으므로 설명은 생략한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 자동 변속기의 파워 트레인은, 트랜스밋션 제어 유닛(미도시)에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들(클러치 수단 및 브레이크 수단)의 작동 유무에 따라 유성기어 셋트의 3요소(선기어, 유성 캐리어, 링기어)중 어느 하나의 요소를 입력으로, 그리고 다른 하나의 요소를 반력요소로 선택하여 다음과 같은 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력하게 된다.

트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들에 관련하는 작동표가 제 2 도에 나타나 있다.

셀렉터 레버(미도시)가 전진(D) 레인지로 선택되어 스로틀 밸브의 개도량이 증가하기 시작하면, 트랜스밋션 제어 유닛은 기어 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 유압제어 시스템(미도시)을 통하여 먼저 제 1 클러치 수단(20)으로 유압을 공급하여 이 클러치 수단을 작동시키게 된다.

이하에서 클러치 수단 또는 브레이크 수단이 작동한다는 의미는 유압제어 시스템에서 유압이 공급되는 것을 의미한다.

상기한 제 1 클러치 수단(20)이 작동하게 되면, 입력축(2)의 회전동력은 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(18)로 전달되는데, 이때 제 1 브레이크 수단(30)이 작동하고 있는 바, 링기어(12)가 반력요소로 작용하게 되어 유성 캐리어(18)로 입력된 회전동력은 선기어(22)를 반대방향으로 회전시키게 된다.

그러면 선기어(22)의 회전동력은 제 2 클러치 수단(26)을 통해 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(10)의 선기어(24)로 입력이 이루어지게 되고, 제 1 브레이크 수단(30)의 작동에 의하여 링기어(14)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 이의 유성 캐리어(8)는 선기어(24)의 회전 방향과 반대방향으로 회전하면서 본 실시예의 기어 트레인이 제공할 수 있는 가장 큰 감속비를 출력하여 1속의 변속단을 실현하게 된다.

이러한 1속 제어상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 반력요소를 선택하던 제 1 브레이크 수단(30)의 작동을 중단시키면서 제 2 브레이크 수단(34)을 새로이 작동시키게 된다.

그러면 상기 제 1 속과 같이 동일한 과정을 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제 2 브레이크 수단(34)의 작동에 의하여 제 1,2 더블 피니온 유성기어 셋트(4)(6)의 선기어(22)(24)가 반력요소로 작동하게 된다.

상기의 작동에 의하여 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(18)로 입력된 회전동력은 선기어(22)의 반력작용에 의하여 링기어(12)를 동일방향으로 감속된 상태로 회전시켜 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(10)의 링기어(14)를 회전시켜 주게 되는데, 이때 선기어(24)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 캐리어(8)는 선기어(14)와 동일방향으로 회전하면서 출력이 이루어져 1속 보다 빨리 회전하면서 2속의 변속비를 출력하게 된다.

이러한 2속 제어상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제 2 브레이크 수단(34)의 작동을 해제하면서 새로이 제 3 클러치 수단(28)을 작동시켜 입력이 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)의 유성 캐리어(18)와 선기어(22)로 동시에 이루어지게 하여 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)가 모두 일체로 회전하도록 한다.

그리고 제 2 클러치 수단(26)이 작동하고 있는 바, 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(10)에도 2개의 요소로 입력이 이루어지게 됨으로써, 모두 일체가 되어 입력축(2)과 동일한 회전수로 회전하는 3속의 변속비를 출력하게 된다.

이와 같이 입력과 출력의 회전수가 동일한 3속 제어상태에서 차속이 더욱 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제 2 클러치 수단(26)의 작동을 중단시키고 새로이 제 2 브레이크 수단(34)을 작동시키게 된다.

그러면 입력축(2)의 회전동력은 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트(4)에는 상기 제 3 속에서와 같이 2개의 요소로 동시에 입력이 이루어져 직결의 상태로 1 : 1 회전이 이루어지게 되는데, 이때 제 2 클러치 수단(26)의 작동이 정지되는 바, 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(10)의 링기어(14)로 입력이 이루어지게 된다.

그리고 제 2 브레이크 수단(34)의 작동으로 선기어(24)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 출력요소인 유성 캐리어(8)는 링기어(14)와 동일방향으로 회전하면서 입력축(2)의 회전수보다 빠른 속도로 회전하는 4속의 변속비를 출력하게 된다.

상기와는 반대로 셀렉터 레버가 후진(R) 레인지로 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제 2,3 클러치 수단(26)(28)을 작동시켜 입력요소를 선택하고 제 1 브레이크 수단(30)을 작동시켜 반력요소를 선택하게 된다.

따라서 입력축(2)의 회전동력은 선기어(22)로 입력이 이루어지고 제 2 클러치 수단(26)의 작동으로 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(10)의 선기어(24)로 입력이 이루어지게 된다.

이와 같은 상태에서 제 1 브레이크 수단(30)의 작동으로 양 유성기어 셋트(4)(10)의 링기어(12)(14)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트(10)의 캐리어(8)는 입력축(2)과 반대방향으로 회전하면서 감속이 이루어져 후진 주행을 이루게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 파워 트레인은, 4개의 전진 변속단과 1개의 후진 변속단을 제공할 수 있는데, 특히 4속 변속단에서 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트가 일체로 회전토록 함으로써, 마찰요소의 슬립이 이루어지지 않게 되어 마찰요소의 슬립에 따른 마찰손실이 방지되어 동력손실을 최소화할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 토오크 컨버터의 터어빈으로부터 엔진의 회전동력을 전달받아 회전하는 입력축과;

   상기한 입력축의 회전동력을 적어도 1개 이상의 요소로 입력받아 이의 입력에 대하여 전진 1속에서 방향전환, 전진 2속과 후진 변속에서 동일방향, 전진 3,4속에서 직결되는 형태로 출력하는 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트와;

   상기한 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 출력을 전달받아 전진 3속을 제외한 모든 각 변속단에서 2개의 요소 중 선택적으로 1개의 요소가 반력요소로 작용하여 전진 1속 및 후진 변속에서 방향절환, 전진 2,4속에서 동일방향, 전진 3속에서 직결의 상태가 되면서 각 변속단에 따른 다른 변속비를 트랜스퍼 드라이브 기어로 전달하는 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트와;

   상기한 입력축의 회전동력이 상기 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 요소 중 어느 하나의 요소 또는 2개의 요소에 입력될 수 있도록 선택하는 클러치 수단들과;

   상기한 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 어느 하나의 요소와 상기한 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 어느 하나의 요소를 선택적으로 연결하여 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트만이 일체로 회전할 수 있도록 하거나 동시에 반력 또는 입력이 선택될 수 있도록 하는 또 다른 클러치 수단과;

   상기한 클러치 수단들에 의해 입력이 선택될 때 다른 요소를 반력요소로 선택하기 위하여 작동하는 브레이크 수단들을 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
2. 제 1 항에 있어서, 클러치 수단들은, 입력축과 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 유성 캐리어의 사이에서 동력을 전달하는 제 1 클러치 수단과;

   제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어와 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어 사이에서 동력을 선택적으로 전달하는 제 2 클러치 수단과;

   상기한 입력축과 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어 사이에서 동력을 선택적으로 전달하는 제 3 클러치를 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
3. 제 1 항에 있어서, 브레이크 수단들은, 제 1,2 더블 피니온 유성기어 셋트의 링기어를 상호 연결하는 동력전달 부재와 변속기 하우징 사이에서 이들 유성 캐리어를 반력요소로 선택하는 제 1 브레이크 수단과;

   제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어와 변속기 하우징 사이에서 이 선기어 반력요소로 선택하는 제 2 브레이크 수단을 포함하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
4. 제 1 항에 있어서, 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 링기어와 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 링기어는 동력전달부재에 의해 고정 결합구조를 갖는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
5. 제 1 항에 있어서, 제 1 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어와 제 2 더블 피니온 유성기어 셋트의 선기어는 클러치 수단에 의해 가변 결합구조를 갖는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.