KR20010056016A - 차량용 자동 변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

고속 변속단 및 후진 변속단에서 공전요소가 발생되지 않도록 하여 불필요한 동력 손실을 줄임으로써, 연비를 향상시킬 목적으로;

입력축의 회전 동력을 2개의 작동요소에서 가변적으로 전달받고, 하나의 작동요소가 반력요소로 작동하는 제1 싱글 피니온 유성기어셋트와; 상기 입력축의 회전 동력을 2개의 작동요소에서 가변적으로 전달받고, 어느 하나의 작동요소가 반력요소로 작용하고, 또 다른 어느 하나의 작동요소가 출력요소로 작용하는 제2 싱글 피니온 유성기어셋트와; 상기한 입력축과 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트, 그리고 상기 제1 싱글 피니온 유성기어셋트와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트 사이에 배치되어 이들 요소들을 선택적으로 연결하여 주는 클러치 수단과; 상기 제1,2 싱글 피니온 유성기어셋트의 각각 하나씩의 작동요소를 변속기 하우징과 선택적으로 연결하여 주는 브레이크 수단과; 상기 제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 작동요소가 고정요소로 작용할 수 있도록 하고, 이들을 선택적으로 연결하여 주는 원웨이 클러치들로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 파워 트레인{POWER TRAIN OF AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 차량용 자동 변속기의 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 파워 트레인에 설치된 다수개의 마찰요소들을 작동 또는 비작동 상태로 제어하여 유성기어셋트의 3요소(선기어, 링기어, 유성 캐리어)중 어느 요소를 입력요소로 하고, 다른 요소를 고정요소로 선택하여 출력단 회전수를 조절하게 된다.

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

이와 같이, 2개의 단순 유성기어셋트를 1개의 복합 유성기어셋트로 조합하기 위하여는 적어도 서로 다른 2개의 작동요소가 서로 공용으로 사용될 수 있는 연결 구조를 보유하여야 한다.

이와 같이 2개의 단순 유성기어셋트를 조합함에 있어서는, 2개의 작동요소를 고정적으로 연결하는 구조와, 1개 또는 2개의 작동요소를 가변적으로 연결하는 구조로 이루어지는 것이 통상적이다.

그러나 2개의 단순 유성기어셋트를 복합 유성기어셋트로 조합함에 있어서, 2개의 작동요소를 상호 고정적으로 연결하는 경우에 있어서는, 모두가 고정적으로 연결되어 있는 바, 4개의 작동요소 중 하나의 작동요소는 반드시 공전요소가 되는데, 특히 고속단에서 상기 공전요소의 공전 속도가 입력요소의 회전수 보다 최고 2배 이상의 회전수로 공전하게 됨으로써, 이에 따른 동력 손실이 매우 크고, 내구성을 저하시킨다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 고속 변속단 및 후진 변속단에서 공전요소가 발생되지 않도록 하여 불필요한 동력 손실을 줄임으로써, 연비를 향상시킬 수 있도록 한 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 일 실시예를 나타내는 도면.

도 2 (a)는 본 발명에 의한 파워 트레인의 블록도.

(b)레버 해석법에 의한 속도선도.

도 3은 본 발명의 작동표이다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 엔진으로부터 회전 동력을 전달받아 회전하는 입력축과;

상기 입력축의 회전 동력을 2개의 작동요소에서 가변적으로 전달받고, 하나의 작동요소가 반력요소로 작동하는 제1 싱글 피니온 유성기어셋트와;

상기 입력축의 회전 동력을 2개의 작동요소로부터 가변적으로 회전 동력을 전달받으며, 어느 하나의 작동요소가 반력요소로 작용하고, 또 다른 어느 하나의 작동요소가 출력요소로 작용하는 제2 싱글 피니온 유성기어셋트와;

상기한 입력축과 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트, 그리고 상기 제1 싱글 피니온 유성기어셋트와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트 사이에 배치되어 이들 요소들을 선택적으로 연결하여 주는 클러치 수단과;

상기 제1,2 싱글 피니온 유성기어셋트의 각각 하나씩의 작동요소를 변속기 하우징과 선택적으로 연결하여 주는 브레이크 수단과;

상기 제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 작동요소가 고정요소로 작용할 수 있도록 하고, 이들을 선택적으로 연결하여 주는 원웨이 클러치들로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 구성도로서, 입력축(2)은 미도시한 토오크 컨버터의 터어빈으로부터 동력을 전달받아 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트(4)(6)로 토오크를 전달하고, 이들 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트(4)(6)의 상호 보완적인 작동으로 변속이 이루어져 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의링기어(8)와 연결되어 있는 트랜스퍼 드라이브 기어(10)를 통해 출력될 수 있는 클러치 훅 업이 이루어진다.

상기한 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(12)와 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 링기어(14)가 고정적으로 연결됨과 동시에 원웨이 클러치(F)를 통해 변속기 하우징(H)과 연결되어 이들이 엔진 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 것을 억제하게 된다.

그리고 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 선기어(16)는 제1 클러치(C1)를 통해 입력축(2)과 연결되어 후진에서 입력이 이루어지게 되며, 제1 브레이크(B1)을 통해 클러치 하우징(H)과 연결되어 전진 2, 4속에서 반력요소로 작용하게 된다.

상기 제1,2 싱글 피니언 유성기어셋트(4)(6)의 유성 캐리어(12)와 링기어(14)는 제2 클러치(C2)를 개재시켜 전진 3, 4속에서 입력요소로 작동하게 되며, 상기 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 선기어(18)는 제3 클러치(C3)를 개재시켜 입력축(2)과 연결되어 전진 1,2,3속에서 작용하게 된다.

또한, 상기 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(20)와 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 링기어(8)가 제4 클러치(C4)를 개재시켜 연결되어 전진 1,2,3속에서 작용하게 된다.

상기와 같이 이루어지는 파워 트레인을 보다 가시적으로 구성하면, 도 2의 (a)와 같이 이루어지며, 이러한 파워 트레인은 트랜스밋션 제어 유닛(미도시)에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들(클러치 수단 및 브레이크 수단)의 작동 유무에 따라 유성기어셋트의 3요소(선기어, 유성 캐리어, 링기어)중 어느 하나의요소를 입력으로, 그리고 다른 하나의 요소를 고정요소로 선택하여 다음과 같은 전진 4속과 후진 1 속의 변속비를 출력하게 된다.

상기 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들에 관련하는 작동 표가 도 3에 도시되어 있으며, 이의 변속 과정을 도 2의 레버 해석법에 의해 가시적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2 (a)에서와 같이 본 발명의 파워 트레인에 의하면, 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(12)와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)가 고정적으로 연결되고, D 레인지 1, 2, 3속에서 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(8)와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(20)가 가변적으로 연결된다.

이에 따라 도 2의 (b)에서와 같이, 레버의 제1 노드(N1)가 제2 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(18), 제2 노드(N2)가 제2 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(20)와 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(8), 제3 노드(N3)가 제2 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)와 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(12), 제4 노드(N4)가 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(16)로 설정된다.

따라서, 전진 1속에서는 제3, 4 클러치(C3)(C4)가 작동하면서 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(18)를 통해 입력이 이루어지면, 원웨이 클러치(F)의 작동에 의해 제2 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14)와 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(12)가 고정요소로 작동되면서 1속 변속단을 출력하게된다.

이러한 1속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛에서는 1속 제어 상태에서 제1 브레이크(B1)를 작동시켜 제2 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 선기어(16)가 고정요소로 작동되도록 함으로써, 2속 변속을 실시하게 된다.

즉, 도 3에서와 같이, 입력요소인 제1노드(N1)를 통해 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제4 노드(N4)가 고정요소로 작용하면서 2속 변속이 이루어지게 된다.

그리고, 상기한 2속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛에서는 2속 제어 상태에서 제2 클러치(C2)를 작동시킴과 동시에 제1 브레이크(B1)의 작동을 해제하게 된다.

그러면, 제1 싱글 피니온 유성기어셋트(4)의 선기어(18)(N1)와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(14) 및 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(12)(N3)가 동시에 입력요소가 되면서 입력과 동속인 3속 변속이 이루어지게 되면서 직결의 상태로 3속 출력이 이루어지게 된다.

그리고 상기와 같은 3속에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛에서는 3속 제어 상태에서 제3,4 클러치(C3)(C4)의 작동을 해제함과 동시에 제1, 2 브레이크(B1)(B2)를 작동시킴으로써, 제2,1 싱글 피니온 유성기어셋트(6)(4)의 링기어(14)와 유성 캐리어(12)(N3)가 입력요소로 작용하면서 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 선기어(16)(N4)가 고정요소로 작동함으로써, 오버 드라이브 상태인 4속 변속을 실시하게 된다.

이때, 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)의 선기어(18)는 제2 브레이크(B2)의 작동으로 고정되는 바, 제4속에서는 유성 캐리어(20)만이 출력요소와 동일하게 공전하기 때문에 불필요한 동력 손실을 방지하게 된다.

그리고 셀렉터 레버가 후진(R) 레인지로 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1 클러치(C1)를 작동시켜 제1 싱글 피니언 유성기어셋트(4)의 선기어(16)(N4)를 입력요소를 선택하고, 원웨이 클러치(F)의 작동에 의하여 제2, 1 싱글 피니언 유성기어셋트(14)(12)(N3)가 고정요소가 되어 후진 출력이 이루어지게 되는 것이다.

이때에는 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(6)가 아무런 작동을 하지 않음으로써, 불필요한 공전요소가 발생되지 않은 바, 불필요한 동력 손실을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 파워 트레인에 의하면, 고속단 및 후진 변속단에서 불필요한 동력 손실을 방지함으로써, 연비 향상은 물론 내구성 저하를 최소화할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 엔진으로부터 회전 동력을 전달받아 회전하는 입력축과;

   상기 입력축의 회전 동력을 2개의 작동요소에서 가변적으로 전달받고, 하나의 작동요소가 반력요소로 작동하는 제1 싱글 피니온 유성기어셋트와;

   상기 입력축의 회전 동력을 2개의 작동요소로부터 가변적으로 전달받으며, 어느 하나의 작동요소가 반력요소로 작용하고, 또 다른 어느 하나의 작동요소가 출력요소로 작용하는 제2 싱글 피니온 유성기어셋트와;

   상기한 입력축과 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트, 그리고 상기 제1 싱글 피니온 유성기어셋트와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트 사이에 배치되어 이들 요소들을 선택적으로 연결하여 주는 클러치 수단과;

   상기 제1,2 싱글 피니온 유성기어셋트의 각각 하나씩의 작동요소를 변속기 하우징과 선택적으로 연결하여 주는 브레이크 수단과;

   상기 제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 작동요소가 고정요소로 작용할 수 있도록 하고, 이들을 선택적으로 연결하여 주는 원웨이 클러치들로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
2. 청구항 1에 있어서, 제1, 2 싱글 피니온 유성기어셋트는 제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어와 직결되며, 제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어와 제2 싱글 유성기어셋트의 유성 캐리어와가변적으로 연결되어 출력요소가 되며, 제1 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어 및 선기어가 선택적으로 입력요소가 되도록 구성됨을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
3. 청구항 1에 있어서, 클러치 수단은 입력축과 제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어 사이에서 동력을 전달하는 제1 클러치와;

   입력축과 제2 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어와 선기어 사이에서 동력을 선택적으로 전달하는 제2, 3 클러치와;

   제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어 사이에 배치되는 제4 클러치로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
4. 청구항 1에 있어서, 브레이크들은, 제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 선기어와 제2 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어를 각각 변속기 하우징과 선택적으로 연결하여 주는 제1, 2브레이크로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.
5. 청구항 1에 있어서, 원웨이 클러치들은 제1 싱글 피니온 유성기어셋트의 유성 캐리어와 제2 싱글 피니온 유성기어셋트의 링기어가 역전되는 것을 방지할 수 있도록 배치함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인.