KR200234193Y1 - 자동변속기용파워트레인 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 전(全) 변속단에서 넌 싱크로너스 시프팅을 실현하여 제어를 용이하게 하고, 변속감을 향상시키는 자동변속기용 파워 트레인을 제공하는 데 있다.

본 고안에 따른 자동변속기용 파워 트레인은 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어 셋트의 유성 캐리어를 공유하고, 링기어를 공유하며, 이 링기어를 출력 요소로 하는 복합 유성기어 셋트;

상기 더블 피니언 유성기어셋트의 선기어를 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 연결할 수 있도록 이들 사이에 가변적으로 연결되는 제1클러치;

상기 유성 캐리어를 토오크 컨버터의 펌프 임펠러에 연결할 수 있도록 이들 사이에 가변적으로 연결되는 제2클러치;

상기 싱글 피니언 유성기어 셋트의 선기어를 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 연결할 수 있도록 이들 사이에 가변적으로 연결하는 제3클러치;

상기 유성 캐리어의 회전을 제한하도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제1일방향 클러치;

상기 유성 캐리어의 회전을 제한하여 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제1브레이크;

상기 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어의 회전을 제한하여 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제2브레이크;

상기 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어의 회전을 제한하면서 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 제2일방향 클러치를 개재하여 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제3브레이크;

3-4 변속단에서도 넌 싱크로너스 시프팅을 실현할 수 있도록 토오크 컨버터의 터어빈 런너와 싱글 피니언 유성기어 셋트의 선기어 사이에 가변적으로 연결되는 3-4 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단을 포함하여 구성된다.

Description

자동변속기용 파워 트레인

본 고안은 차량용 자동변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전(全) 변속단에서 넌 싱크로너스(non-syncronous;비동기) 시프팅을 실현하는 자동변속기용 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 사용되는 자동변속기용 파워 트레인에는 다단 변속 메카니즘으로 복합 유성기어셋트가 적용되고 있다.

이러한 유성기어셋트는 엔진의 회전 동력을 전달받는 입력 요소, 변속된 회전 동력을 종감속장치로 전달하는 출력 요소 그리고 상기 입력 요소로 전달된 엔진의 회전 동력이 변속되어 출력 요소로 전달될 수 있도록 반력을 제공하는 반력 요소를 구비하게 된다.

통상적으로 출력 요소는 종감속장치와 고정 연결되지만, 입력 요소는 가변되기 때문에 엔진의 동력을 전달하는 부분과 마찰요소를 개재하여 연결되고, 반력 요소도 가변되기 때문에 변속기 하우징과 다른 마찰요소를 개재하여 연결된다.

상기 마찰요소는 크게 클러치와 브레이크로 대별되며, 입력 요소에는 클러치를 사용하고, 반력 요소에는 브레이크를 사용하고 있다. 그리고 마찰요소에는 클러치와 브레이크의 넌 싱크로너스 시프팅(non-syncronous shifting;비동기 변속), 즉 제어를 용이하게 하기 위하여 일방향 클러치를 사용하기도 한다.

이와 같은 자동변속기용 파워 트레인은 상당수 공지되어 있으며, 특히 도 5에 도시된 파워 트레인은 복합 유성기어셋트(PG)를 구비하여, D레인지 1속에서는 제1클러치(c1), 제1일방향 클러치(o1)가 작동되고, 2속에서는 제1클러치(c1), 제3브레이크(b3), 제2일방향 클러치(o2)가 작동되며, 3속에서는 제1,2클러치(c1,c2)가 작동되고, 4속에서는 제2클러치(c2), 제2,3브레이크(b2,b3)가 작동되며, R레인지에서는 제3클러치(c3), 제1브레이크(b1)가 작동되어 각각 자동변속을 실현한다.

그러나 상기와 같은 자동변속기용 파워 트레인은 D레인지 대부분의 변속단에서 일방향 클러치의 작동으로 넌 싱크로너스 시프팅을 실현하지만, 3-4 변속시에는 싱크로너스 시프팅을 실현하지만 3-4 변속사에는 싱크로너스 시프팅을 실현하기 때문에 제어가 어려울뿐만 아니라 싱크로너스 시프팅이 원활하지 않을 시 변속충격의 발생으로 변속감을 저하시키는 단점이 있다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 단점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 전(全) 변속단에서 넌 싱크로너스 시프팅을 실현하여 제어를 용이하게 하고, 변속감을 향상시키는 자동변속기용 파워 트레인을 제공하는 데 있다.

이를 실현하기 위하여 본 고안에 따른 자동변속기용 파워 트레인은 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 각 유성 캐리어를 공유하고, 링기어를 공유하며, 이 링기어를 출력 요소로 하는 복합 유성기어셋트;

상기 복합 유성기어셋트에 특정 요소를 입력요소로 하여 엔진의 회전 동력을 선택적으로 전달 및 차단시킬 수 있도록 엔진과 복합 유성기어셋트의 입력요소 사이에 가변적으로 개재되는 클러치 수단;

상기 클러치 수단을 통하여 전달되는 회전 동력을 변속시켜 출력요소로 전달할 수 있도록 복합 유성기어셋트의 특정 요소를 반력요소로 할 수 있도록 변속기 하우징과 반력사이에 가변적으로 개재되는 브레이크 수단을 포함하며,

상기 클러치 수단과 브레이크 수단이 작동되어 변속을 실현할 때 D레인지 전(全) 변속단에서 넌 싱크로너스 시프팅을 실현할 수 있도록 복합 유성기어셋트의 특정 요소, 클러치 수단, 브레이크 수단, 변속기 하우징 각각의 사이에 가변적으로 개재되는 전 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단을 포함한다.

또 본 고안에 따른 자동변속기용 파워 트레인은 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 유성 캐리어를 공유하고, 링기어를 공유하며, 이 링기어를 출력 요소로 하는 복합 유성기어셋트;

상기 더블 피니언 유성기어셋트의 선기어를 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 연결할 수 있도록 이들 사이에 가변적으로 연결되는 제1클러치;

상기 유성 캐리어를 토오크 컨버터의 펌프 임펠러에 연결할 수 있도록 이들 사이에 가변적으로 연결되는 제2클러치;

상기 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어를 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 연결할 수 있도록 이들 사이에 가변적으로 연결하는 제3클러치;

상기 유성 캐리어의 회전을 제한하도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제1일방향 클러치;

상기 유성 캐리어의 회전을 제한하여 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제1브레이크;

상기 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어의 회전을 제한하여 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제2브레이크;

상기 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어의 회전을 제한하면서 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 제2일방향 클러치를 개재하여 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제3브레이크;

3-4 변속단에서도 넌 싱크로너스 시프팅을 실현할 수 있도록 토오크 컨버터의 터어빈 런너와 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어 사이에 제4클러치를 개재하여 가변적으로 연결되는 3-4 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단을 포함한다.

이하 본 고안의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 관련하는 자동변속기용 파워 트레인의 제1구성도이다.

도 2는 본 고안에 관련하는 자동변속기용 파워 트레인 제1구성의 각 변속단별 마찰요소 작동표이다.

도 3은 본 고안에 관련하는 자동변속기용 파워 트레인의 제2구성도이다.

도 4는 본 고안에 관련하는 자동변속기용 파워 트레인 제2구성의 각 변속단별 마찰요소 작동표이다.

도 5은 종래기술에 관련하는 자동변속기용 파워 트레인의 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

C1,C2,C3,C4:제1,2,3,4클러치 B1,B2,B3:제1,2,3브레이크 O1,O2,O3:제1,2,3일방향 클러치 S1,S2:제1,2선기어 R:링기어 Ca:유성 케리어

도 1은 본 고안에 관련하는 자동변속기용 파워 트레인의 제1구성도로서, D레인지 전(全) 변속단에서 넌 싱크로너스 시프팅을 실현할 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 엔진(E)의 회전 동력을 토오크 컨버터(T)에서 변환 및 비변환시켜 복합 유성기어셋트(1)로 전달하고, 각 마찰요소들을 작동 및 비작동시켜 변속된 회전 동력을 종감속장치(미도시)로 전달가능하게 연결되는 트랜스퍼 드라이브 기어(3)로 전달할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고 상기 토오크 컨버터(T)는 변환된 회전 동력을 터어빈 런너(TR)를 통하여 유성기어셋트(1)로 전달할 수도 있고, 변환되지 않은 엔진의 회전 동력을 펌프 임펠러(PI)를 통하여 직접 유성기어셋트(1)로 전달할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 회전 동력을 전달받을 수 있는 복합 유성기어셋트(1)는 더블 피니언 유성기어셋트(7)측과 싱글 피니언 유성기어셋트(5)측으로 구성되며, 이들 양측 유성기어셋트(5,7)는 유성 캐리어(Ca)와 링기어(R)를 공유하도록 구성되어 있다.

이렇게 구성된 복합 유성기어셋트(1)는 변속을 위하여 각 요소들 중 특정 요소를 입력 요소, 출력 요소 그리고 반력 요소로 작동시킬 수 있으며, 이를 위하여 유성기어셋트(1)의 각 요소들에는 회전 동력을 전달 및 차단시키거나 각 요소들을 고정시킬 수 있는 마찰요소인 클러치 수단, 브레이크 수단, 전 변속단 넌 싱크러너스 시프팅 수단들이 설치된다.

상기 요소들 중 입력 요소와 반력 요소는 각 변속단에 따라 가변적으로 결정되고, 출력 요소는 항상 일정하게 되어 있다. 즉 본 구성에서는 출력 요소를 링기어(R)로 하며, 이를 위하여 링기어(R)는 트랜스퍼 드라이브 기어(3)에 고정 연결된다.

그리고 각 변속단에 따라 가변하는 입력 요소를 결정하기 위하여 클러치 수단인 제1,2,3클러치(C1,C2,C3)가 유성기어셋트(1)의 특정 요소와 터어빈 런너(TR) 및 펌프 임펠러(PI)사이에 설치되고, 반력 요소를 결정하기 위하여 브레이크 수단인 제1,2,3브레이크(B1,B2,B3)가 유성기어셋트(1)의 특정 요소와 변속기 하우징(9)사이에 각각 가변적으로 설치되어 있다.

또 전(全) 변속단에서 넌 싱크로너스 시프팅을 가능하게 하기 위하여, 유성기어셋트(1)의 특정 요소와 특정 클러치사이, 유성기어셋트(1)의 다른 특정 요소와 특정 브레이크사이, 유성기어셋트(1)의 또 다른 특정 요소와 변속기 하우징(9)사이 각각에 이들 요소의 회전을 제한할 수 있도록 전 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단으로 제1,2,3일방향 클러치(O1,O2,O3)가 설치되어 있다.

상기한 제1,2,3클러치(C1,C2,C3)와 제1,2,3브레이크(B1,B2,B3) 및 제1,2,3일방향 클러치(O1,O2,O3)의 구체적인 설치 관계는 도면에 도시된 바와 같다.

즉, 제1클러치(C1)는 매뉴얼 셀렉트에 의한 1속 변속으로 엔진 브레이크 작동시와 D레인지 1,2,3속시 터어빈 런너(TR)의 회전 동력을 더블 피니언 유성기어셋트(5)의 제1선기어(S1)로 전달할 수 있도록 이들 사이에 가변적으로 설치되어 있다.

제2클러치(C2)는 D레인지 3,4속시 펌프 임펠러(PI)의 회전 동력을 유성 캐리어(Ca)로 직접 전달할 수 있도록 이들 사이에 가변적으로 설치되어 있다.

제3클러치(C3)는 후진시 싱글 피니언 유성기어셋트(7)의 선기어(S2)에 터어빈 런너(TR)의 회전 동력을 전달할 수 있도록 이들 사이에 가변적으로 설치되어 있다.

그리고 제1브레이크(B1)는 매뉴얼 셀랙트에 의한 1속 변속으로 엔진 브레이크 작동시, R레인지시 유성 캐리어(Ca)의 회전을 제한하여 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 유성 캐리어(Ca)와 변속기 하우징(9)사이에 가변적으로 설치되어 있다.

제2브레이크(B2)는 매뉴얼 셀랙트에 인한 2속 변속으로 엔진 브레이크 작동시, D레인지 4속에서 싱글 피니언 유성기어셋트(5) 선기어(S2)의 회전을 제한하면서 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 선기어(S2)와 변속기 하우징(9)사이에 가변적으로 설치되어 있다

제3브레이크(B3)는 D레인지 2,3,4속시 싱글 피니언 유성기어셋트(7)의 선기어(S2)의 회전을 제한하면서 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 일방향 클러치를 개재하여 변속기 하우징(9)에 가변적으로 설치되어 있다.

즉, 제1일방향 클러치(O1)는 D레인지 1속에서 유성 캐리어(Ca)의 회전을 제한하여 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 유성 캐리어(Ca)와 변속기 하우징(9)사이에 가변적으로 설치되어 있다.

제2일방향 클러치(O2)는 D레인지 2속에서 싱글 피니언 유성기어셋트(7) 선기어(S2)의 회전을 제한하여 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 상기한 제3브레이크(B3)와 선기어(S2)사이에 가변적으로 설치되어 있다.

제3일방향 클러치(O3)는 D레인지 3-4 변속단에서도 넌 싱크로너스 시프팅을 실현할 수 있도록 토오크 컨버터(T)의 터어빈 런너(TR)와 싱글 피니언 유성기어셋트(7)의 선기어(S2)사이에 제4클러치(C4)를 개재하여 가변적으로 설치된다. 즉 이 제3일방향 클러치(O3)는 3-4 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단의 일예이다.

상술한 바와 같이 구성되는 자동변속기용 파워 트레인은 제4클러치(C4)와 제3일방향 클러치(O3)를 추가한 것을 제외한 나머지 부분은 종래기술과 그 구성이 동일하다.

따라서 본 구성에서는 종래기술과 동일하게 작용하는 부분에 대해서는 생략하고 다른 부분에 대해서만 작용을 설명한다.

즉, 종래기술의 자동변속기용 파워 트레인은 D레인지 1속에서 제1클러치(c1)와 제1일방향 클러치(o1)를 작동시키고, 엔진 브레이크시에는 제1일방향 클러치(o1) 대신에 제1브레이크(b1)를 작동시키며; 2속에서는 제1클러치(c1), 제3브레이크(b3), 제2일방향 클러치(o2)를 작동시키고, 엔진 브레이크시에는 제2브레이크(b2)를 작동시키며; 3속에서는 제1,2클러치(c1,c2)를 작동시키고; 4속에서는 제2클러치(c2)와 제2,3브레이크(b2,b3)를 작동시키며, R레인지에서는 제3클러치(c3)와 제1브레이크(b1)를 작동시켜 각각 자동변속을 실현하였다.

이에 반하여 본 구성의 파워 트레인은 도 2에 도시된 바와 같이, D레인지 1,2,3속에서 제4클러치(C)를 작동시킨다. 그러나 1,2속에서는 제3일방향 클러치(O3)가 해제되어 있기 때문에 변속에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

하지만 본 구성의 파워 트레인은 D레인지 3속에서 제1,2클러치(C1,C2), 제3일방향 클러치(O3), 제4클러치(C4), 4속 예비용인 제3브레이크(B3)를 작동시켜 변속을 실현하고, 다른 변속단에서는 마찰요소를 종래와 동일하게 작동 해제시켜 변속을 실현한다.

따라서 제3일방향 클러치(O3), 제4클러치(C4)와 제1,2클러치(C1,C2)가 작동됨에 따라 복합 유성기어셋트(1) 전체가 일체로 구동되면서 더블 피니언 유성기어셋트(5)의 선기어(S1)와 유성 케리어(Ca)로 전달되는 엔진(E)의 회전 동력은 그대로 링기어(R)를 통하여 트랜스퍼 드라드라이브 기어(3)로 전달되어, D레인지 3속이 실현된다.

이러한 D레인지 3속에서 3-4 변속, 즉 업 시프트하려면, 트랜스밋션제어유닛(TCU)이 제1클러치(C1)를 작동시켰다가 변속 완료시 해제시키고, 제2브레이크(B2)를 작동시킨다.

이와 같이 제1클러치(C1)가 해제되고, 제4클러치(C4)가 변속후에 해제됨에 따라 유성 캐리어(Ca)가 싱글 피니언 유성기어셋트(7)의 선기어(S2)보다 더 빨리 회전하려는 성향을 갖기 때문에 제3일방향 클러치(O3)가 해제된다.

이에 반하여, 도3에 도시된 바와 같은 제2구성의 파워 트레인은 제1구성에서 제4클러치(C4)를 제외하여 형성된 것으로 그 구체적인 것은 제1구성과 동일하므로 생략하고, 다른 부분에 대해서만 설명한다.

즉, 제2구성의 파워 트레인은 도 4에 도시된 바와 같이, D레인지 3속에서 제1,2클러치(C1,C2), 제3일방향 클러치(O3), 4속 예비용인 제3브레이크(B3)를 작동시켜 변속을 실현하고, 다른 변속단에서는 마찰요소를 동일하게 작동 해제시켜 변속을 실현한다.

따라서 제3일방향 클러치(O3)와 제1,2클러치(C1,C2)가 작동됨에 따라 복합 유성기어셋트(1) 전체가 일체로 구동되면서 더블 피니언 유성기어셋트(5)의 선기어(S1)와 유성 케리어(Ca)로 전달되는 엔진(E)의 회전 동력은 그대로 링기어(R)를 통하여 트랜스퍼 드라드라이브 기어(3)로 전달되어, D레인지 3속이 실현된다.

이러한 D레인지 3속에서 3-4 변속, 즉 업 시프트하려면, 트랜스밋션제어유닛(TCU)이 제1클러치(C1)를 작동시켰다가 변속 완료시 해제시키고, 제2브레이크(B2)를 작동시킨다.

이와 같이 제1클러치(C1)가 작동되었다가 해제됨에 따라 유성 캐리어(Ca)가 싱글 피니언 유성기어셋트(7)의 선기어(S2)보다 더 빨리 회전하려는 성향을 갖기 때문에 제3일방향 클러치(O3)가 해제된다.

따라서 제1,2구성은 3-4 변속시, 제1클러치(C1)를 해제시키는 시점이 제2브레이크(B2)를 작동시키는 시점을 정확하게 일치시키지 않는 넌 싱크로너스 시프팅을 실현하게 된다.

결국, 제2클러치(C2)를 통하여 유성 캐리어(Ca)로 전달되는 엔진(E)의 회전 동력은 제2브레이크(B2)의 작동으로 선기어(S2)가 반력요소로 작용하므로 증속되어 링기어(R)를 통하여 트랜스퍼 드라드라이브 기어(3)로 전달된다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 자동변속기용 파워 트레인은 전 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단 및 3-4 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단이 작동되므로 3-4 변속단을 포함한 전(全) 변속단에서 넌 싱크로너스 시프팅을 실현하여 제어를 용이하게 하고, 변속감을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트가 결합된 유성기어셋트로서, 유성 캐리어 및 링기어를 공유하며, 상기 링기어를 출력 요소로 하는 복합 유성기어셋트;

   상기 더블 피니언 유성기어셋트의 선기어를 토오크 컨버터의 터어빈 러너에 가변 연결하는 제1클러치;

   상기 유성 캐리어를 토오크 컨버터의 펌프 임펠러에 연결할 수 있도록 이들 사이에 가변 연결하는 제2클러치;

   상기 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어를 토오크 컨버터의 터어빈 런너에 가변 연결하는 제3클러치;

   상기 유성 캐리어의 회전을 제한하도록 변속기 하우징과 가변적으로 연결되는 제1일방향 클러치;

   상기 유성 캐리어의 회전을 제한하여 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 변속기 하우징과 가변 연결하는 제1브레이크;

   상기 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어의 회전을 제한하여 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 변속기 하우징과 가변 연결하는 제2브레이크;

   상기 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어의 회전을 제한하면서 반력 요소로 작용시킬 수 있도록 제2일방향 클러치를 개재하여 변속기 하우징과 가변 연결하는 제3브레이크;

   3-4 변속단에서도 넌 싱크로너스 시프팅을 실현할 수 있도록 토오크 컨버터의 터어빈 런너와 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어 사이를 가변 연결하는 3-4 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단을 포함하는 자동변속기용 파워 트레인.
2. 청구항 1에 있어서, 3-4 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단은 일방향 클러치로 구성됨을 특징으로 하는 자동변속기용 파워 트레인.
3. 청구항 1에 있어서, 3-4 변속단 넌 싱크로너스 시프팅 수단은 터어빈 런너측에 제공되는 일방향 클러치;

   상기 일방향 클러치와 싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어측 사이에 제공되는 제4클러치를 포함하는 자동변속기용 파워 트레인.