KR20050068991A

KR20050068991A - 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인

Info

Publication number: KR20050068991A
Application number: KR1020030100809A
Authority: KR
Inventors: 박종술
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-05
Also published as: KR100534778B1

Abstract

3개의 유성기어셋트와 5개의 마찰요소를 조합하여 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하되, 전장 및 중량을 작게하여 컴팩트화 하며, 고속 회전 요소를 억제하고, 마찰요소의 슬립을 작게하여 내구성을 증대시키고, 마찰요소의 슬립 속도를 저하시키고, 동력 전달 경로를 단순화함으로써, 내구성 향상 및 동력 손실을 줄일 수 있는 파워 트레인을 제공할 목적으로:

싱글 피니언 유성기어셋트인 제1,2,3 유성기어셋트를 조합하여 이루어지는 자동 변속기의 파워 트레인에 있어서,

상기 제1,2,3 유성기어셋트의 9개의 작동요소 중 각 유성기어셋트당 2개의 작동요소를 다른 2개 유성기어셋트의 작동요소와 각각 상호 1개씩 고정적으로 연결하여 6개의 작동요소를 보유하도록 조합하되, 상기 작동요소 중 제1 작동요소는 상시 입력요소로 작동하도록 하고, 제2 작동요소는 상시 출력요소로 작동하도록 하며, 제3 작동요소는 선택적으로 입력요소로 작동하도록 하고, 제4, 5 작동요소는 선택적으로 고정요소로 작동하도록 하며, 제6 작동요소는 선택적으로 입력요소 및 고정요소로 작동하도록 구성한 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인{A SIX-SPEED POWER TRAIN OF AN AUTOMATIC TRANSMISSION FOR A VEHICLE}

본 발명은 차량용 자동 변속기에 적용되어 6속의 변속단을 구현할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인에 관한 것이다.

예컨대, 자동 변속기의 다단 변속기어 메카니즘은, 복수의 유성기어셋트의 조합으로 이루어져 있으며, 이러한 복수의 유성기어셋트가 조합된 파워 트레인은 엔진 토크를 변환하여 전달하는 토크 컨버터로부터 회전 동력이 입력되면 이를 다단으로 변속하여 출력측으로 전달하는 기능을 수행하게 된다.

이러한 자동 변속기의 파워 트레인은 많은 변속단을 보유할수록 동력 성능 및 연료 소비율면에서 유리하기 때문에 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워 트레인이 요구되고 있다.

그리고 동일 수의 변속단을 구현하더라도 유성기어셋트의 조합 방법에 따라 내구성 및 동력 전달 효율, 그리고 크기 및 중량등이 크게 달라지기 때문에, 보다 견고하고 동력 손실을 최소화하면서도 컴팩트화 할 수 있는 파워 트레인의 개발을 위한 노력이 계속되고 있다.

그리고 유성기어셋트를 이용하는 파워 트레인을 개발함에 있어서는 어떤 새로운 유성기어셋트를 개발하는 것이 아니라, 기존에 나와 있는 싱글 피니온 유성기어셋트 및 더블 피니온 유성기어셋트를 어떻게 조합하고, 이에 수반되는 클러치와 브레이크, 그리고 원웨이 클러치를 어느 위치에 몇 개를 배치하여 가능한 동력 손실이 없이 원하는 변속단과 이에 따르는 변속비를 구현하여 변속기 성능을 향상시키는 데에 그 목표를 두고 다양한 연구되고 있다.

특히, 수동 변속기의 경우에는 변속단이 지나치게 많으면 운전자가 자주 변속을 해주어야 하는 불편함이 있으나, 자동 변속기의 경우에 있어서는 운전 상태에 따라 트랜스밋션 제어유닛이 자동으로 파워 트레인의 작동을 제어하여 변속을 수행하게 되는 바, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워 트레인을 개발하는 것은 매우 중요한 가치가 있다고 할 수 있다.

이러한 추세에 부응하기 위하여 4속 및 5속 파워 트레인에 관한 다양한 연구가 진행되고 있음과 아울러, 최근에는 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있는 자동 변속기의 파워 트레인이 제공되고 있으며, 그 일예로서는 미국 특허 제6,071,208호에 개시된 파워 트레인을 들 수 가 있다.

상기 종래의 파워 트레인은 도 12 및 도 13에서와 같이, 1개의 더블 피니언 유성기어셋트(PG1)와 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트(PG2)(PG3)를 조합하되, 입력축(2)에는 제1 유성 캐리어(4)와 고정 연결되고, 제2 클러치(C2)를 통해 제3 유성 캐리어(14)와 제2 링기어(16)가 가변 연결되어 입력요소로 작용하고, 제2 유성 캐리어(22)가 항시 출력요소로 작용하게 된다.

그리고 제1 링기어(6)와 제3 링기어(8), 제2 선기어(12)와 제3 선기어(10), 제2 링기어(16)와 제3 유성 캐리어(14)가 각각 고정 연결되고, 상기 제1 유성 캐리어는 제1 클러치(C1)을 통해 제1 선기어(18)와 가변적으로 연결된다.

또한, 상호 고정 연결되어 있는 상기 제2, 3선기어(12)(10)는 제1 브레이크(B1), 제2 링기어(16)와 제3 유성 캐리어(14)는 제2 브레이크(B2), 제1, 3 링기어(6)(8)는 제3 브레이크(B3)를 구비하여 선택적으로 고정요소로 작용할 수 있도록 하며, 가변 연결되는 제1 유성 캐리어(4)와 제1 선기어(18)는 제1 선기어(18)측으로 제4 브레이크(B4)가 구비된다.

이에 따라 상기 마찰요소는 도 10에 도시된 바와 같이, 제1속에서 제1, 4 브레이크(B1)(B4), 제2속에서 제1 클러치(C1)과 제1 브레이크(B1), 제3속에서 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1), 제4속에서 제1,2 클러치(C1)(C2), 제5속에서 제2 클러치(C2)와 제4 브레이크(B4), 제6속에서 제2 클러치(C2)와 제3 브레이크(B3)를 작동시키고, 후진 변속단에서는 제2, 4 브레이크(B2)(B4)를 작동시키면서 변속이 이루어지게 된다.

즉, 종래의 파워 트레인은 1개의 더블 피니언 유성기어셋트와 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 2개의 클러치와 4개의 브레이크로 조합하여 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.

그러나 상기 종래의 파워 트레인은 6개의 마찰요소를 사용하고 있는 바, 부피가 커지고, 중량이 커진다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 상기 종래 파워 트레인은 도 7의 B에서와 같이 세부 제원(각 유성기어셋트의 기어비)과 각 변속단의 변속비를 얻을 수 있는데, 도 8의 B에서와 같이, 통상적으로 4속에서 1 : 1의 변속비를 이루는 6속 자동 변속기에서 추월 가속시에 자주 사용되는 전진 3속에서 제1 선기어(18)가 입력축의 회전속도에 비해 2배 이상의 속도로 회전하고, 도 9의 B에서와 같이, 비작동 마찰요소인 제4 브레이크(B4) 또한 같은 속도로 슬립이 발생되어 내구성을 저하시키는 원인이 된다.

그리고 모든 변속단에 걸쳐 마찰요소의 슬립이 과다하게 발생되어 내구성을 저하시킴은 물론 동력 손실을 초래하는 바, 전진 2속 내지 전진 6속에서 전반적으로 마찰요소의 슬립 속도를 저하시키는 방향으로의 개선이 요구되고 있다.

특히, 전진 6속에서 마찰요소의 슬립 속도의 합이 지나치게 크기 때문에 내구성에 대한 문제점이 크다는 것을 알 수 있다.

또한, 도 10의 B에서와 같이, 동력 전달에 관여하여 부하를 담당하는 유성기어셋트의 수를 고려할 때, 전진 5,6속에서 두 개 이상의 유성기어셋트가 동력 전달에 관여하기 때문에 동력 전달 효율이 저하되므로, 보다 높은 동력 전달 효율을 제공하는 자동 변속기용 파워 트레인이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 요구에 부응하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 3개의 유성기어셋트와 5개의 마찰요소를 조합하여 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현하되, 전장 및 중량을 작게하여 컴팩트화 할 수 있는 자동 변속기의 파워 트레인을 제공함에 있다.

또한, 고속 회전 요소를 억제하고, 마찰요소의 슬립을 작게하여 내구성을 증대시키고, 마찰요소의 슬립 속도를 저하시키고, 동력 전달 경로를 단순화함으로써, 내구성 향상 및 동력 손실을 줄일 수 있는 파워 트레인을 제공한다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 싱글 피니언 유성기어셋트인 제1,2,3 유성기어셋트를 조합하여 이루어지는 자동 변속기의 파워 트레인에 있어서,

상기 제1,2,3 유성기어셋트의 9개의 작동요소 중 각 유성기어셋트당 2개의 작동요소를 다른 2개 유성기어셋트의 작동요소와 각각 상호 1개씩 고정적으로 연결하여 6개의 작동요소를 보유하도록 조합하되,

상기 작동요소 중 제1 작동요소는 상시 입력요소로 작동하도록 하고, 제2 작동요소는 상시 출력요소로 작동하도록 하며, 제3 작동요소는 선택적으로 입력요소로 작동하도록 하고, 제4, 5 작동요소는 선택적으로 고정요소로 작동하도록 하며, 제6 작동요소는 선택적으로 입력요소 및 고정요소로 작동하도록 구성한 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인을 제공한다.

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

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 일 실시예를 도시한 것으로서, 본 발명의 파워 트레인은 토크 컨버터를 통하여 엔진 출력측에 접속되는 입력축(100)상에 제1, 2, 3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)가 조합되어 배치된다.

상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 제1 선기어(S1)와, 제1 링기어(R1)와, 이들 제1 선기어(S1)와 제1 링기어(R1) 사이에 치합되는 피니언(P1)을 회전 가능하게 지지하여 주는 제1 유성 캐리어(PC1)를 포함하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어진다.

상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 제2 선기어(S2)와, 제2 링기어(R2)와, 이들 제2 선기어(S2)와 제2 링기어(R2) 사이에 치합되는 피니언(P2)을 회전 가능하게 지지하여 주는 제2 유성 캐리어(PC2)를 포함하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어진다.

상기 제3 유성기어셋트(PG3)는 상기 제3 유성기어셋트(PG3)는 제3 선기어(S3)와, 제3 링기어(R3)와, 이들 제3 선기어(S3)와 제3 링기어(R3) 사이에 치합되는 피니언(P3)을 회전 가능하게 지지하여 주는 제3 유성 캐리어(PC3)를 포함하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어진다.

상기 제1, 2, 3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 배열은 엔진측으로부터 제1, 3, 2 유성기어셋트(PG1)(PG3)(PG2)의 순서로 배치되며, 상기 작동요소들 중 제1 유성 캐리어(PC1)와 제2 링기어(R2), 제1 링기어(R1)과 제3 유성 캐리어(PC3), 제3 링기어(R3)와 제2 유성 캐리어(PC3)는 각각 고정적으로 연결된다.

그리고 상기 입력축(100)에는 제3 선기어(S3)가 고정적으로 연결되어 항시 입력요소로 작동하고, 제1 유성 캐리어(PC1)과 제1 선기어(S1)가 제 1, 2 클러치(C1)(C2)를 개재시켜 가변 연결되어 입력요소로 작동하게 된다.

또한, 상기 제1 유성 캐리어(PC1)와 제2 링기어(R2)를 연결하는 연결부재(102)는 제1 브레이크(B1)를 개재시켜 하우징(104)에 가변적으로 연결되며, 제1 선기어(S1)와 제2 선기어(S2)는 각각 제2,3 브레이크(B2)(B3)를 개재시켜 하우징(104)과 연결되며, 제3 유성 캐리어(PC3)에는 출력기어(106)가 장착되어 항시 출력요소로 작동한다.

그리고 상기의 구성에 의하여 제1, 2 클러치(C1)(C2)는 변속기 앞쪽에 위치하며, 제1,2,3 브레이크(B1)(B2)(B3)는 제1 브레이크(B1)를 중앙에 두고, 제2 브레이크(B2)는 제2 클러치(C2)와 제1 선기어(S2)를 연결하는 연결부재(108)를 하우징(104)과 가변적으로 연결하여 주고, 제3 브레이크(B3)는 제3 선기어(S3)를 직접 하우징(104)에 가변 연결하게 된다.

상기와 같이 이루어지는 구성되는 파워 트레인은 도 2의 작동 요소표와 같이, 전진 1속에서는 제1 브레이크(B1)과 제3 브레이크(B3), 전진 2속에서는 제2 브레이크(B2)와 제3 브레이크(B3), 전진 3속에서는 제2 클러치(C2)와 제3 브레이크(B3), 전진 4속에서는 제1 클러치(C1)와 제3 브레이크(B3), 전진 5속에서는 제1, 2클러치(C1)(C2), 전진 6속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2), 후진에서는 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)를 작동시킴으로써, 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 파워 트레인은 3개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 제1 유성 캐리어(PC1)와 제2 링기어(R2), 제1 링기어(R1)과 제3 유성 캐리어(PC3), 제3 링기어(R3)와 제2 유성 캐리어(PC3)가 각각 고정적으로 연결되는 바, 도 3에서와 같이 6개의 작동요소를 갖게 된다.

이에 따라 제1 노드(N1)는 제3 선기어(S3), 제2 노드(N2)는 제3 유성 캐리어(PC3)와 제1 링기어(R1), 제3노드(N3)는 제1 유성 캐리어(PC1)와 제2 링기어(R2), 제4 노드(N4)는 제3 링기어(R3)와 제2 유성 캐리어(PC2), 제5 노드(N5)는 제2 선기어(S2), 제6 노드(N6)는 제1 선기어(S1)로 설정된다.

또한, 도 3은 각 유성기어셋트의 기어비가 도 7의 A에 도시한 바와 같이 설정된 경우의 변속선도를 도시한 것이며, 이를 참조하여 변속 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 전진 1속에서는 제1 브레이크(B1)와 제3 브레이크(B3)가 작동하게 된다.

그러면, 제3 선기어(S3)인 제1노드(N1)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제1, 3 브레이크(B1)(B3)가 작동되는 바, 제2 유성기어셋트(PG2)는 전체가 고정된 상태가 되므로 제4 노드(N4)가 고정요소로 작용하게 된다.

이에 따라 상기 제1 노드(N1)와 제4 노드(N4)를 연결하는 1속 속도선(L1)과 출력요소인 제2 노드(N2) 사이의 D1 만큼 출력이 이루어지면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 된다.

이때, 제1 유성기어셋트(PG1)는 1속 변속에 영향을 미치지는 않으며, 제2, 3 유성기어셋트(PG2)(PG3)와 보완적으로 연결되어 있는 바, 회전만 할 뿐이다.

그리고 전진 2속에서는 상기 제1속의 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동이 해제되고, 제2 브레이크(B2)가 작동 제어된다.

그러면, 고정요소가 제2 선기어(S2)와 제1 선기어(S1)로 변환된 상태에서 제3 선기어(S3)를 통해 입력이 이루어지게 됨으로써, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제2속 속도선(L2)을 형성하게 되며, 이의 제2속 속도선과 출력요소인 제2노드(N2) 사이의 D2 만큼 출력이 이루어지면서 제2속으로의 변속이 이루어지게 된다.

그리고 전진 3속에서는 상기 제2속의 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동이 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

그러면, 제1노드(N1)와 제6 노드(N6)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제2 선기어(S2)가 고정요소로 작용하면서 도 4에서와 같이, 3개의 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제3속 속도선(L3)을 형성하게 되며, 이의 제3속 속도선과 출력요소인 제2노드(N2) 사이의 D3 만큼 출력이 이루어지면서 제3속으로의 변속이 이루어지게 된다.

그리고 전진 4속에서는 상기 제3속의 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동이 해제되고, 제1 클러치(C1)가 작동 제어된다.

그러면, 제1노드(N1)와 제3 노드(N3)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제2 선기어(S2)가 고정요소로 작용하게 되는데, 이때에는 제2 유성기어셋트(PG2)는 제2 선기어(S2)가 고정요소로 작동하고, 제2 링기어(R2)가 입력요소로 작동하게 된다.

이에 따라 제2 유성 캐리어(PC2)와 연결되어 있는 제3 선기어(S3)가 제2 유성 캐리어(PC2) 만큼 회전하는 상태에서 제3 선기어(S3)로 입력이 이루어지기 때문에 도4에서와 같이 제4속 속도선(L4)을 형성하게 되며, 이의 제4속 속도선과 출력요소인 제2노드(N2) 사이의 D4 만큼 출력이 이루어지면서 제4속으로의 변속이 이루어지게 된다.

그리고 전진 5속에서는 상기 제4속의 상태에서 제3 브레이크(B3)의 작동이 해제되고, 제1, 2 클러치(C1)(C2)가 작동 제어된다.

그러면, 제1 유성기어셋트(PG1)는 제1 선기어(S1)와 제1 유성 캐리어(PC1)로 입력이 이루어지고, 제3 유성기어셋트(PG3)는 제3 선기어(S3)와 제3 유성 캐리어(PC3)로 입력이 이루어지며, 제2 유성기어셋트(PG2)는 제2 유성 캐리어(PC2)와 제2 링기어(R2)로 입력이 이루어짐으로써, 모두 직결 상태가 되어 도 5에서와 같이 입력된 그대로 출력이 이루어지면서 5속 변속이 이루어지게 된다.

그리고 전진 6속에서는 상기 제5속의 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동이 해제되고, 제2 브레이크(B2)가 작동 제어된다.

그러면, 제1노드(N1)와 제3 노드(N3)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제1 선기어(S1)가 고정요소로 작용하게 되는데, 이때에는 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 선기어(S1)가 고정요소로 작동하고, 제1 유성 캐리어(PC1)가 입력요소로 작동하게 된다.

이에 따라 제3노드(N3)와 제6 노드(N6)를 연결하는 제6속 속도선(L6)이 형성되며, 이의 속도선과 제2 노드(N2)의 D6 만큼의 출력이 이루어지면서 제6속으로의 변속이 이루어지게 되며, 오버 드라이버 상태가 된다.

이때, 제2 유성기어셋트(PG2)는 제1 유성 캐리어(PC1)과 제3 링기어(R3)의 회전에 의하여 도 5에서와 같이 변속에는 영향을 미치지 않으면서 회전을 하게 된다

그리고 후진 변속단에서는 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)를 작동 제어하게 된다.

그러면, 제1 유성기어셋트(PG1)의 선기어(S1)가 입력요소로 작동하고 있는 과정에서 제1 유성 캐리어(PC1)이 고정요소로 작동하게 되는 바, 도 6에서와 같이 후진 속도선(Lr)이 형성되며, 이의 후진 속도선과 제2 노드(N2)의 R 만큼 역회전 출력이 이루어지면서 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

이때, 제2 유성기어셋트(PG2)와 제3 유성기어셋트(PG3)는 후진 변속에 직접적인 영향을 미치지는 않고, 서로 연결되어 있기 때문에 회전만 할 뿐이다.

그리고 도 7내지 도 10은 본 발명과 종래 발명에 의한 파워 트레인을 동작시키는 경우의 작동 상태를 도표화하여 비교가 용이하도록 한 것이다.

즉, 도 7은 파워 트레인의 각 유성기어셋트의 기어비와 각 변속단의 변속비를 표시한 것으로서, 이는 종래 기술과의 비교가 용이하도록 각 변속단의 변속비와 동일한 변속비가 구현될 수 있도록 설정하였다.

그리고 도 8는 입력 속도의 회전속도에 대비한 각 작동요소의 회전 속도를 변속단별로 정리한 것이며, 도 9은 각 변속단별 마찰요소의 슬립 속도를 계산한 결과표이고, 도 10은 동력 전달에 관여하여 부하를 담당하는 유성기어셋트를 각 변속단별로 정리한 것이다.

또한, 상기에서 도7, 8, 9의 각 수치는 본 발명의 실시예의 파워 트레인 구성 및 작동표로부터 당업자가 용이하게 계산할 수 있는 것이다.

상기 도면을 참조하여 본 발명과 종래기술을 비교하여 보면, 본 발명의 파워 트레인에 있어서는, 추월 가속시 자주 사용되는 제3속에서 입력축보다 빠르게 회전하는 마찰요소가 없으며(도 8참조), 비작동 마찰요소의 슬립 속도 또한 입력축 회전속도 보다 작다는 사실을 알 수 있다(도9 참조).

또한, 도 9에서와 같이 전진 변속단에서 전반적으로 마찰요소의 슬립 속도가 작다는 것을 알 수 있다.

그리고 도10 에서와 같이 본 발명의 파워 트레인은 다수의 변속단에서 변속을 위한 동력 전달에 관여하는 유성기어셋트의 수가 적다는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 보다 높은 동력 전달 효율을 제공한다는 것을 알 수 있다.

도 11은 본 발명에 의한 파워 트레인의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 상기 본 발명의 실시예와 동일하게 3개의 싱글 피니언 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)를 사용하되, 배열시 엔진측으로부터 제3, 1, 2 유성기어셋트(PG3)(PG1)(PG2)의 순서로 배치한 것이다.

그리고, 본 실시예와 동일하게 제1 유성 캐리어(PC1)와 제2 링기어(R2), 제1 링기어(R1)과 제3 유성 캐리어(PC3), 제3 링기어(R3)와 제2 유성 캐리어(PC3)를 각각 고정적으로 연결한 것이다.

본 발명과 다른 것은 상기의 배열에 의하여 제1,2,3 브레이크(B1)(B2)(B3)를 제2 유성기어셋트(PG2)의 후측에 한데 모아 배치할 수 있으며, 제1 클러치(C1)는 전방에 배치하고, 제2 클러치(C2)는 상기 브레이크들과 함께 후측에 배치할 수 있는 것이다.

이에 따라 상기 마찰요소들의 작동은 본 발명의 실시예와 동일하게 이루어지면서, 변속이 이루어지게 되는 바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기에서 본 발명의 파워 트레인에 대한 바람직한 실시예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

이상에서와 같이 본 발명의 파워 트레인은, 3개의 유성기어셋트와 5개의 마찰요소를 조합하여 전진 6속과 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 하여 전장 및 중량을 작게 하여 컴팩트화할 수 있다.

그리고 가속시 자주 사용되는 저속 변속단에서 작동요소의 회전속도를 낮춤으로써, 내구성을 증가시키고, 마찰요소의 슬립 속도를 저하와 동력 전달 경로를 단순화함으로써, 내구성을 향상시킴과 동시에 동력 손실을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 복합 유성기어셋트를 형성하는 유성기어셋트는 모두 싱글 피니언 유성기어셋트로 형성함으로써, 동력 손실을 줄이고, 상기 제2 유성기어셋트의 고정적 작동요소는 유성 캐리어로 형성함으로써, 회전요소의 회전 관성을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 파워 트레인의 일 실시예를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 의한 파워 트레인의 작동표.

도 3은 본 발명에 의한 파워 트레인의 전진 1, 2속 변속선도.

도 4는 본 발명에 의한 파워 트레인의 전진 3, 4속 변속선도.

도 6은 본 발명에 의한 파워 트레인의 전진 5, 6속 변속선도.

도 7은 본 발명에 의한 파워 트레인의 후진 변속선도.

도 8의 A,B는 본 발명과 종래기술의 기어비를 비교 설명하기 위한 도면.

도 9의 A,B는 본 발명과 종래기술의 각 마찰요소의 회전속도를 비교 설명하기 위한 도면.

도 10의 A,B는 본 발명과 종래기술의 비작동 마찰요소의 슬립 속도를 비교 설명하기 위한 도면.

도 11의 A,B는 본 발명과 종래기술의 동력 전달 경로를 비교 설명하기 위한 도면.

도 12는 종래 파워 트레인의 일 실시예도.

도 13은 도 12에 의한 파워 트레인의 작동 요소표이다.

Claims

싱글 피니언 유성기어셋트인 제1,2,3 유성기어셋트를 조합하여 이루어지는 자동 변속기의 파워 트레인에 있어서,

상기 제1,2,3 유성기어셋트의 9개의 작동요소 중 각 유성기어셋트당 2개의 작동요소를 다른 2개 유성기어셋트의 작동요소와 각각 상호 1개씩 고정적으로 연결하여 6개의 작동요소를 보유하도록 조합하되,

상기 작동요소 중 제1 작동요소는 상시 입력요소로 작동하도록 하고, 제2 작동요소는 상시 출력요소로 작동하도록 하며, 제3 작동요소는 선택적으로 입력요소로 작동하도록 하고, 제4, 5 작동요소는 선택적으로 고정요소로 작동하도록 하며, 제6 작동요소는 선택적으로 입력요소 및 고정요소로 작동하도록 구성함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제1항에 있어서, 제1,2,3 유성기어셋트는 중앙에 제3 유성기어셋트를 두고, 전,후측에 제1, 2 유성기어셋트가 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제1항에 있어서, 제1 작동요소는 제3 선기어, 제2 작동요소는 제1 링기어와 제2 유성 캐리어, 제3 작동요소는 제1 유성 캐리어와 제2 링기어, 제4 작동요소는 제3 링기어와 제2 유성 캐리어, 제5 작동요소는 제2 선기어, 제6 작동요소는 제1 선기어로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제1항 또는 제3항에 있어서, 제1 작동요소는 입력축과 직접 연결되고, 제3 작동요소는 클러치를 통해 입력축과 연결되며, 제4, 5 작동요소는 브레이크를 통해 변속기 하우징에 연결되고, 제6 작동요소는 클러치와 브레이크를 통해 입력축과 변속기 하우징에 연결됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제4항에 있어서, 제3 작동요소와 제6 작동요소를 각각 입력축과 연결하는 클러치는 제1 유성기어셋트와 엔진 사이에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제4항에 있어서, 제4 작동요소의 브레이크는 중앙에 위치하고, 제6 작동요소의 브레이크는 제2 클러치의 후측, 제5 작동요소의 브레이크는 제2 유성기어셋트의 후측에 배치함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제1항에 있어서, 제1,2,3 유성기어셋트는 중앙에 제1 유성기어셋트를 두고, 전,후측에 제3, 2 유성기어셋트가 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제1항 또는 제7항에 있어서, 제3 작동요소를 입력축과 연결하여 주는 클러치는 제3 유성기어셋트의 전측에 배치되고, 제6 작동요소를 입력축과 연결하여 주는 클러치는 제2 유성기어셋트의 후측으로 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제1항 또는 제7항에 있어서, 제3,4,6 작동요소를 각각 변속기 하우징과 연결하여 주는 브레이크는 제1 유성기어셋트의 후측에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제1,2,3 선기어, 제1,2,3 유성 캐리어, 제1,2,3 링기어를 각각 보유하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제1,2,3 유성기어셋트가 입력축상에 전측으로부터 제1, 3, 2 유성기어셋트의 순서로 배치하고,

상기 제1,2,3 유성기어셋트의 9개의 작동요소중 상기 제1 링기어와 제2 유성 캐리어, 제1 유성 캐리어와 제2 링기어, 제3 링기어와 제2 유성 캐리어가 각각 고정적으로 연결하여 6개의 작동요소로 형성하며,

상기 작동요소중 제1 작동요소는 상시 입력요소로 작동하도록 하고, 제2 작동요소는 상시 출력요소로 작동하도록 하며, 제3 작동요소는 선택적으로 입력요소로 작동하도록 하고, 제4, 5 작동요소는 선택적으로 고정요소로 작동하도록 하며, 제6 작동요소는 선택적으로 입력요소 및 고정요소로 작동하도록 구성함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제10항에 있어서, 제1 작동요소는 제3 선기어, 제2 작동요소는 제1 링기어와 제2 유성 캐리어, 제3 작동요소는 제1 유성 캐리어와 제2 링기어, 제4 작동요소는 제3 링기어와 제2 유성 캐리어, 제5 작동요소는 제2 선기어, 제6 작동요소는 제1 선기어로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.
제10항 또는 제11항에 있어서, 제1 작동요소는 입력축과 직접 연결되고, 제3 작동요소는 클러치를 통해 입력축과 연결되며, 제4, 5 작동요소는 브레이크를 통해 변속기 하우징에 연결되고, 제6 작동요소는 클러치와 브레이크를 통해 입력축과 변속기 하우징에 연결됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 6속 파워 트레인.