KR20050095963A

KR20050095963A - 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인

Info

Publication number: KR20050095963A
Application number: KR1020040021185A
Authority: KR
Inventors: 심휴태
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-05
Also published as: KR100551311B1

Abstract

2축상에 전 부품을 분할 배치함으로써, 전장을 짧게 하여 레이아웃 설계가 용이하면서 전진 7 단화를 실현할 수 있도록;

서로 평행하게 배치되는 입력축과 출력축을 구비하며; 상기 입력축상에는 1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트가 상호 조합되어 7개의 제1작동요소 내지 제7작동요소 중 3개의 작동요소가 선택적인 입력요소로 작동하고, 2개의 작동요소가 선택적인 반력요소로 작동할 수 있도록 3개의 클러치와 2개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치로 조합되는 주변속부가 배치되며,

상기 출력축상에는 1개의 단순 유성기어셋트로 구성되어 3개의 제8작동요소 내지 제10작동요소 중 1개의 작동요소는 선택적인 반력요소로 작동하고, 1개의 작동요소는 출력요소로 작용하도록 1개의 클러치와 1개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치로 조합되는 부변속부가 배치되며,

상기 주변속부와 부변속부 각각 1개씩의 작동요소는 주변속부에서 부변속부로 동력전달이 가능하도록 상호 매개기어수단을 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인{7-SHIFT POWER TRAIN IN AN AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 전륜구동 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인에 관한 것이다.

예컨대, 차량용 자동 변속기의 파워 트레인은 각 자동차 메이커에 따라 형식을 달리하면서 개발되어 적용되고 있는데, 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동 변속기는 4속 및 5속 변속기가 주류를 이루고 있으나, 최근에는 6속 자동 변속기가 개발되어 일부 차량에 적용되는 한편으로 7속 자동 변속기의 개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.

그 일 예로서는 도 5에서와 같이, 하나의 싱글 피니언 유성기어셋트와 라비뉴 타입 복합 유성기어셋트를 3개의 클러치와 3개의 브레이크를 통해 조합하여 7속 변속이 가능하도록 구성하고 있다,

보다 구체적으로는 싱글 피니언 유성기어셋트(200)를 복합 유성기어셋트 (202)의 후측에 배치하되, 상기 싱글 피니언 유성기어셋트(200)의 제1유성 캐리어(PC1)를 항상 입력요소로 작동하도록 입력축(204)과 직접적으로 연결하고, 상기 싱글 피니언 유성기어셋트(200)의 제1링기어(R1)를 제1클러치(C1)를 개재시켜 복합 유성기어셋트(202)의 제3선기어(S3)와 연결함과 동시에, 제2클러치(C2)를 개재시켜 복합 유성기어셋트(202)의 제2선기어(S2)에 가변적으로 연결하였다.

그리고 상기 복합 유성기어셋트(202)의 제3유성 캐리어(PC3)를 제3클러치(C3)를 개재시켜 입력축(204)과 연결하여 가변적인 입력요소로 작동토록 함과 동시에, 반대측 제2유성 캐리어(PC2)는 제1브레이크(B1)를 개재시켜 변속기 케이스(206)에 가변적으로 연결하여 선택적인 반력요소로 작동할 수 있도록 하고, 복합 유성기어셋트(202)의 제3링기어(R3)를 출력기어(208)와 연결하여 출력요소로 작동할 수 있도록 하였다.

또한, 상기 복합 유성기어셋트(202)의 제2유성 캐리어(PC2)는 변속기 케이스(206)와의 사이에 원웨이 클러치(OWC)를 개재시켜 연결하여 역회전을 방지할 수 있도록 하였으며, 상기 제2클러치(C2)와 복합 유성기어셋트(202)의 제2선기어(S2) 사이는 제2브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 케이스(206)과 연결하여 복합 유성기어셋트(202)의 제2선기어(S2)가 선택적인 반력요소로 작동할 수 있도록 하고, 싱글 피니언 유성기어셋트(200)의 제1선기어(S1)는 제3브레이크(B3)를 개재시켜 변속기 케이스(206)와 연결하여 싱글 피니언 유성기어셋트(200)의 제1선기어(S1)가 선택적인 반력요소로 작동할 수 있도록 구성하고 있다.

상기와 같이 이루어지는 파워 트레인은 도 6에서와 같이, 제1속에서는 제1 클러치(C1)와 제1,3브레이크(B1)(B3)가 작동하면서 변속이 이루어지고, 제2속에서는 상기의 제1속의 상태에서 제1브레이크(B1)의 작동이 해제되면서 제2브레이크(B2)가 작동하여 변속이 이루어진다.

제3속에서는 상기의 제2속의 상태에서 제2브레이크(B2)의 작동이 해제되면서 제2클러치(C2)가 작동하여 변속이 이루어지고, 제4속에서는 상기의 제3속의 상태에서 제2클러치(C2)의 작동이 해제되면서 제3클러치(C3)가 작동하여 변속이 이루어진다.

제5속에서는 상기의 제4속의 상태에서 제3브레이크(B3)의 작동이 해제되면서 제2클러치(C2)가 작동하여 변속이 이루어지고, 제6속에서는 상기의 제5속의 상태에서 제1클러치(C1)의 작동이 해제되면서 제3브레이크(B3)가 작동하여 변속이 이루어진다.

제7속에서는 상기의 제6속의 상태에서 제2클러치(C2)의 작동이 해제되면서 제2브레이크(B2)가 작동하여 변속이 이루어지고, 후진 변속단에서는 제2 클러치(C2) 및 제1,3브레이크(B1)(B3)가 작동되면서 변속이 이루어지게 된다.

그러나 상기와 같은 파워 트레인은 전진 7속 및 후진 1속을 실현할 수는 있으나, 기존 6속 자동 변속기에 1매의 브레이크를 추가하여 1축상에 전 부품이 길이방향으로 배열되는 바, 전장이 길어지는 문제점이 있으며, 기어비의 증대로 각 유성기어 및 클러치 등에 분배되는 분담하중이 증가하여 내구력이 떨어지고, 설계 자유도의 확보에 불리한 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은, 2축상에 전 부품을 분할 배치함으로써, 전장을 짧게 하여 레이아웃 설계가 용이하면서 전진 7 단화를 실현할 수 있는 7속 자동 변속기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 각 변속단에서 부변속부를 일체로 회전시켜 하중 분담을 가능하게 하여 유성기어의 내구력을 향상시킬 수 있도록 함과 동시에, 기어비 선정의 자유도를 증대시키며, 3단 이내의 스킵 시프트가 가능하여 응답성을 향상시킴으로써, 자동변속기의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 7속 자동변속기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 서로 평행하게 배치되는 입력축과 출력축을 구비하며; 상기 입력축상에는 1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트가 상호 조합되어 7개의 제1작동요소 내지 제7작동요소 중 3개의 작동요소가 선택적인 입력요소로 작동하고, 2개의 작동요소가 선택적인 반력요소로 작동할 수 있도록 3개의 클러치와 2개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치로 조합되는 주변속부가 배치되며,

상기 주변속부와 부변속부 각각 1개씩의 작동요소는 주변속부에서 부변속부로 동력전달이 가능하도록 상호 매개기어수단을 통하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 스틱 다이어그램이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 변속 과정에서의 마찰요소 작동 요소표로써, 본 발명의 구성은 서로 평행하게 배치되는 입력축(1)과 출력축(3)을 구비하며, 상기 입력축(1)상에는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 1개의 단순 유성기어셋트(SPG1)와 라비뉴 타입 유성기어셋트로 이루어지는 1개의 복합 유성기어셋트(LPG)를 포함하는 주변속부(A)와, 출력축(3)상에는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 1개의 단순 유성기어셋트(SPG2)로 구성되는 부변속부(B)와, 상기 주변속부(A)의 출력을 부변속부(B)로 전달하기 위한 매개기어수단(C), 및 4개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와 3개의 브레이크(B1)(B2)(B3)를 포함하여 이루어진다.

상기 주변속부(A)는 1개의 단순 유성기어셋트(SPG1)와 1개의 복합 유성기어셋트(LPG)가 상호 조합되어 7개의 작동요소로 나누어지는데, 복합 유성기어셋트(LPG)에서 제3선기어(S3)를 제1작동요소로 하고, 제3링기어(R3)를 제2작동요소로 하고, 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)를 제3작동요소로 하고, 제2선기어(S2)를 제4작동요소로 설정한다.

그리고 상기 단순 유성기어셋트(SPG1)에서 제1링기어(R1)를 제5작동요소로 하고, 제1유성 캐리어(PC1)를 제6작동요소로 하고, 제1선기어(S1)를 제7작동요소로 설정하여 배치한다.

제5작동요소인 제1링기어(R1)는 고정 입력요소로 작용하도록 입력축(1)과 고정적으로 연결하며, 상기 제7작동요소인 제1선기어(S1)는 항상 변속기 케이스(5)에 고정적으로 연결되어 고정요소로 작용하게 된다.

제1작동요소인 제3선기어(S3)와 제4작동요소인 제2선기어(S2)는 선택적인 입력요소로 작용할 수 있도록 상기 제6작동요소인 제1유성 캐리어(PC1)와의 사이에 각각 제1클러치(C1) 및 제2클러치(C2)를 개재시켜 가변적으로 연결한다.

제3작동요소인 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)는 하나로 구성되는데, 선택적인 입력요소로 작용할 수 있도록 상기 입력축(1)과의 사이에 제3클러치(C3)를 개재시켜 가변적으로 연결하는 한편, 상기 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)는 선택적인 반력요소로도 작용할 수 있도록 병렬 배치되는 제1브레이크(B1)와 제1원웨이 클러치(OWC1)에 의해 변속기 케이스(5)와 연결된다.

또한, 상기 제4작동요소인 제2선기어(S2)는 선택적인 반력요소로도 작용할 수 있도록 제2브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 케이스(5)와 가변적으로 연결하고, 상기 제2작동요소인 제3링기어(R3)는 상기 매개기어수단(C)과 연결되어 주변속부(A)의 출력요소로 작용할 수 있도록 구성된다.

여기서, 상기 매개기어수단(C)은 상기 주변속부(A)에 연결되는 트랜스퍼 드라이버 기어(7)와, 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(7)와 상호 치합되어 상기 부변속부(B)에 연결되는 트랜스퍼 드리븐 기어(9)로 이루어지는데, 상기 주변속부(A)의 제3링기어(R3)가 상기 트랜스퍼 드라이브 기어(7)와 고정적으로 연결된다.

즉, 상기 주변속부(A)는 입력축(1) 상에서 7개의 작동요소 중 3개의 작동요소가 선택적인 입력요소로 작동하고, 2개의 작동요소가 선택적인 반력요소로 작동할 수 있도록 3개의 클러치와 2개의 브레이크 및 원웨이 클러치(OWC1)로 조합된다.

상기 주변속부(A)로부터 동력을 전달받는 부변속부(B)는 상기 입력축(1)과 평행하게 배치되는 출력축(3)에 배치되는 1개의 단순 유성기어셋트(SPG2)로 구성되어 3개의 작동요소로 나누어지는데, 제4링기어(R4)를 제8작동요소로 하고, 제4유성 캐리어(PC4)를 제9작동요소로 하고, 제4선기어(S4)를 제10작동요소로 설정한다.

상기 제8작동요소인 제4링기어(R4)는 부변속부(B)의 입력요소로 작동할 수 있도록 상기 매개기어수단(C)의 트랜스퍼 드리븐 기어(9)와 고정적으로 연결되며, 제9작동요소인 제4유성 캐리어(PC4)는 출력축(3)과 직결되어 출력요소로 작용함과 동시에, 상기 제10작동요소인 제4선기어(S4)와 선택적인 직결이 가능하도록 제4선기어(S4)와의 사이에 제4클러치(C4)를 개재하여 연결되며, 이 제4선기어(S4)는 선택적인 반력요소로도 작용할 수 있도록 병렬 배치되는 제3브레이크와 제2원웨이 클러치(OWC2)에 의해 변속기 케이스(5)와 연결된다.

즉, 상기 부변속부(B)는 출력축(3)상에서 3개의 작동요소 중, 1개의 작동요소가 선택적인 반력요소로 작동하고, 1개의 작동요소는 출력요소로 작용하도록 1개의 클러치와 1개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치(OWC2)로 조합된다.

상기와 같이 이루어지는 파워 트레인의 변속 과정을 레버 해석법에 의하여 가시적으로 살펴보면, 도 3 및 도 4와 같이 나타낼 수 있는데, 주변속부(A)는 적어도 2개 이상이 상호 고정적으로 연결되는 구성요소가 존재하지 않은 바, 제1노드(N1)는 제3선기어(S3), 제2노드(N2)는 제3링기어(R3), 제3노드(N3)는 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3), 제4노드(N4)는 제2선기어(S2)로 설정되며, 제5노드(N5)는 제1링기어(R1), 제6노드(N6)는 제1유성 캐리어(PC1), 제7노드(N7)는 제1선기어(S1)로 설정된다.

그리고 부변속부(B)도 2개 이상이 상호 고정적으로 연결되는 구성요소가 존재하지 않은 바, 제8노드(N8)는 제4링기어(R4), 제9노드(N9)는 제4유성 캐리어(PC4)와 제10노드(N10)는 제4선기어(S4)로 설정되는데, 이의 노드 설정에 대한 것은 당업자라면 모두 알고 있는 이미 공지된 방법이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3과 도 4에서 주변속부(A)와 부변속부(B)가 상호 매개기어수단(C)인 트랜스퍼 드라이브 기어(7)와 트랜스퍼 드리븐 기어(9)로 연결되는 바, 부변속부(B)의 입력은 역방향으로 입력되지만, 설명의 편의상 정방향으로 입력되는 것으로 도시하고 있다.

상기와 같이 레버 해석법에 의한 각 노드가 설정된 본 발명의 파워 트레인은 각 변속단에서 도 2과 같이 각각의 마찰부재가 작동하면서 변속이 이루어지게 된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 전진 1속에서는 주변속부(A)의 제1클러치(C1)와 제1원웨이 클러치(OWC1)가 작동하고, 부변속부(B)에서는 제2원웨이 클러치(OWC2)가 작동하게 된다.

그러면 주변속부(A)에서는 제7노드인 제1선기어(S1)가 상시 고정요소로 작용하고 동시에, 제1링기어(R1)를 통하여 입력이 이루어지는 상태에서, 제1클러치(C1)의 작동으로 제1노드(N1)인 제3선기어(S3)와 제6노드인 제1유성 캐리어(PC1)가 상호 동력전달 가능하게 연결되고, 제1원웨이 클러치(OWC1)의 작동으로 제3노드(N3)인 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)가 반력요소로 작동하게 되어 제2노드(N2)인 제3링기어(R3)를 통해 최고로 감속된 상태의 출력이 이루어진다.

상기 주변속부(A)로부터 감속된 동력이 부변속부(B)의 제8노드(N8)인 제4링기어(R4)를 통해 입력이 이루어지고, 제2원웨이 클러치(OWC2)의 작동으로 제10노드(N10)인 제4선기어(S4)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 출력요소인 제9노드(N6)에서는 다시 최고로 감속된 상태에서 전진 1속의 출력이 이루어지게 된다.

이러한 전진 1속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 전진 1속 제어 상태에서 주변속부(A)의 제2브레이크(B2)를 작동 제어하여 제2속으로 변속이 이루어지도록 제어한다.

그러면, 주변속부(A)에서는 상기 제1속의 상태에서 제4노드(N4)인 제2선기어(S2)가 반력요소로 작용하면서 제2노드(N2)인 제3링기어(R3)를 통해 전진 1속 보다 감속비가 작은 상태로 출력이 이루어진다.

따라서 상기 주변속부(A)로부터 감속된 동력이 부변속부(B)의 제8노드(N8)인 제4링기어(R4)를 통해 입력이 이루어지면, 부변속부(B)에서는 상기 전진 1속과 같은 조건으로 출력요소인 제9노드(N6)를 통하여 상기 전진 1속보다는 감속비가 작은 상태의 전진 2속 출력이 이루어지게 된다.

이러한 전진 2속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 전진 2속 제어 상태에서 주변속부(A)의 제2브레이크(B2)의 작동을 해제하고, 제2클러치(C2)를 작동 제어하여 제3속으로 변속이 이루어지도록 제어한다.

그러면, 주변속부(A)에서는 상기 제2속의 상태에서, 제1노드인 제3선기어(S3)와 제4노드인 제2선기어(S2)가 동시에 제6노드인 제1유성 캐리어(PC1)에 연결되어 복합 유성기어셋트는 전체가 직결 상태가 되면서 제2노드(N2)인 제3링기어(R3)를 통해 전진 2속 보다 감속비가 작은 상태로 출력이 이루어진다.

따라서 상기 주변속부(A)로부터 감속된 동력이 부변속부(B)의 제8노드(N8)인 제4링기어(R4)를 통해 입력이 이루어지면, 부변속부(B)에서는 상기 전진 1속 및 전진 2속과 같은 조건으로 출력요소인 제9노드(N6)를 통하여 상기 전진 2속보다는 감속비가 작은 상태의 전진 3속 출력이 이루어지게 된다.

이러한 전진 3속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 제3속 제어 상태에서 부변속부(B)의 제4클러치(C4)를 작동 제어하여 제4속으로 변속이 이루어지도록 제어한다.

그러면, 주변속부(A)에서는 전진 3속과 동일한 조건으로 출력이 이루어지고 있는 상태에서 부변속부(B)에서는 제4클러치(C4)의 작동에 의해 부변속부(B) 전체가 직결의 상태가 되어 주변속부(A)에서 입력되는 그대로를 출력하여 상기 전진 제3속보다는 감속비가 작은 상태의 전진 4속 출력이 이루어지게 된다.

이러한 전진 4속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 제4속 제어 상태에서 주변속부(A)의 제2클러치(C2)의 작동을 해제하고, 제3클러치(C3)를 작동 제어하여 제5속으로 변속이 이루어지도록 제어한다.

그러면, 주변속부(A)에서는 제1클러치(C1)의 작동으로 제6노드인 제1유성 캐리어(PC1)를 통하여 제1노드(N1)인 제3선기어(S3)로 입력이 이루어지는 상태에서, 제3클러치(C3)의 작동으로 제3노드(N3)인 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)로도 입력축(1)으로부터의 입력이 이루어지게 되어 제2노드(N2)인 제3링기어(R3)를 통해 상기 제1,2,3,4속 상태보다는 작은 감속비로 출력이 이루어진다.

상기 주변속부(A)로부터 상기 전진 1,2,3,4속보다는 큰 회전수의 동력이 부변속부(B)의 제8노드(N5)인 제4링기어(R4)를 통해 입력이 이루어지고, 제4클러치(C4)의 작동으로 부변속부(B)는 상기 제4속과 동일하게 부변속부(B) 전체가 직결의 상태가 되어 주변속부(A)에서 입력되는 그대로를 출력하여 상기 제4속보다는 감속비가 작은 상태의 전진 5속 출력이 이루어지게 된다.

이러한 전진 5속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 전진 5속 제어 상태에서 주변속부(A)의 제1클러치(C1)의 작동을 해제하고, 제2클러치(C2)를 작동 제어하여 제6속으로 변속이 이루어지도록 제어한다.

그러면, 주변속부(A)에서는 제3클러치(C3)의 작동으로 제3노드(N3)인 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)로 입력축(1)으로부터의 입력이 이루어지는 상태에서, 제2클러치(C2)의 작동으로 제6노드인 제1유성 캐리어(PC1)를 통하여 제4노드(N1)인 제2선기어(S2)로도 입력이 이루어지게 되어 제2노드(N2)인 제3링기어(R3)를 통해 입력 회전수 보다 큰 회전수인 오버 드라이브 상태로 출력이 이루어진다.

그리고, 부변속부(B)에서도 제4클러치(C4)의 작동에 의해 상기 전진 4,5속과 같이, 부변속부(B) 전체가 직결의 상태가 되는바, 주변속부(A)에서 입력되는 그대로 출력하여 상기 전진 5속보다는 감속비가 작은 오버 드라이브 상태의 전진 6속 출력이 이루어지게 된다.

이러한 제6속 제어 상태에서 차속이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어유닛에서는 상기 제6속 제어 상태에서 주변속부(A)의 제2클러치(C2)의 작동을 해제하고, 제2브레이크(B2)를 작동 제어하여 제7속으로 변속이 이루어지도록 제어한다.

그러면, 주변속부(A)에서는 제3클러치(C3)의 작동으로 제3노드(N3)인 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)를 통해 입력이 이루어지는 상태에서 제2브레이크(B2)의 작동으로 제4노드(N4)인 제2선기어(S2)가 반력요소로 작동하게 되어 제2노드(N2)인 제3링기어(R3)를 통해 입력 회전수 보다 큰 회전수인 오버 드라이브 상태로 출력이 이루어진다.

이 때, 상기 주변속부(A)의 단순 유성기어셋트는 복합 유성기어셋트와의 연결상태가 끊어져 독립적으로 회전하게 된다.

따라서 상기 부변속부(B)에서는 제4클러치(C4)의 작동에 의해 부변속부(B) 전체가 직결의 상태가 되어 주변속부(A)에서 입력되는 그대로를 출력하여 오버 드라이브 상태의 전진 7속 출력이 이루어지게 된다.

그리고 후진으로 변속이 이루어지는 경우에는 트랜스밋션 제어유닛에서는 주변속부(A)의 제2클러치(C2)와 제1브레이크(B1) 만을 작동 제어하고, 부변속부(B)의 제3브레이크(B3)만을 작동 제어하게 된다.

그러면, 제7노드인 제1선기어(S1)가 상시 고정요소로 작용하고 동시에, 제1링기어(R1)를 통하여 입력축(1)으로부터의 입력이 이루어지는 상태에서, 제4노드(N4)인 제2선기어(S2)가 제6노드인 제1유성 캐리어(PC1)와 연결되어 입력이 이루어지는 상태가 된다.

이 때, 제3노드(N3)인 제2,3유성 캐리어(PC2,PC3)는 제1브레이크(B1)의 작동으로 반력요소로 작용하게 되는 바, 출력요소인 제2노드(N2)를 통해 감속된 상태에서 역회전 출력이 이루어지게 된다.

상기 주변속부(A)로부터 역회전 동력이 부변속부(B)의 제8노드(N8)인 제4링기어(R4)를 통해 입력이 이루어지고, 제3브레이크(B3)의 작동으로 제10노드(N10)인 제4선기어(S4)가 반력요소로 작용하게 되는 바, 출력요소인 제9노드(N9)에서는 다시 감소된 상태의 역회전 출력이 이루어짐으로써, 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 변속 과정 즉, 감속, 동속, 증속 관계를 표로서 나타내면 다음과 같다.

	주변속부(A)		부변속부(B)
D(전진)	1	감속	감속
	2	감속	감속
	3	감속	감속
	4	감속(3속과 동일)	동속
	5	감속	동속
	6	증속(오버 드라이브)	동속
	7	증속(오버 드라이브)	동속
R(후진)		역전 감속	감속

그리고 도 3에서와 같이, 3단 이내에서의 스킵 변속이 1개의 작동요소를 작동 해제하고 1개의 작동요소를 작동 제어하거나, 2개의 작용요소를 작동 해제하고 1개 또는 2개의 작동요소를 작동 제어하는 방법으로 스킵 변속이 이루어질 수 있는 바, 자동 변속기의 변속 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 3 → 1 스킵 변속은 3속의 상태에서 주변속부(A)의 제2클러치(C2)의 작동을 해제하고 제1브레이크(B1)를 작동 제어하며, 6 → 4 스킵 변속은 6속의 상태에서 주변속부(A)의 제3클러치(C3)의 작동을 해제하고 제1클러치(C1)를 작동 제어하며, 7 → 5 스킵 변속은 7속의 상태에서 주변속부(A)의 제2브레이크(B2)의 작동을 해제하고 제1클러치(C1)를 작동 제어하면 되는 바와 같이, 1개의 작동요소의 작동을 해제하고 다른 1개의 작동요소를 제어하여 스킵 변속이 가능해진다.

그리고 4 → 2 스킵 변속은 4속의 상태에서 부변속부(B)의 제4클러치(C4)를 작동 해제하고 제2원웨이 클러치(OWC2)를 제어하며 동시에, 주변속부(A)의 제2클러치(C2)를 작동 해제하고 제2브레이크(B2)를 작동 제어하며, 5 → 3 스킵 변속은 5속의 상태에서 부변속부(B)의 제4클러치(C4)를 작동 해제하고 제2원웨이 클러치(OWC2)를 제어하며 동시에, 주변속부(A)의 제3클러치(C3)를 작동 해제하고 제2클러치(C2)를 작동 제어하며, 5 → 2 스킵 변속은 5속의 상태에서 부변속부(B)의 제4클러치(C4)를 작동 해제하고 제2원웨이 클러치(OWC2)를 제어하며 동시에, 주변속부(A)의 제3클러치(C3)를 작동 해제하고 제2브레이크(B2)를 작동 제어하며, 6 → 6 스킵 변속은 6속의 상태에서 부변속부(B)의 제4클러치(C4)를 작동 해제하고 제2원웨이 클러치(OWC2)를 제어하며 동시에, 주변속부(A)의 제3클러치(C3)를 작동 해제하고 제1클러치(C1)를 작동 제어하면 되는 바와 같이, 2개의 작동요소를 해제하고, 1개의 작동요소를 작동 제어하면 스킵 변속이 가능해진다.

그 외에도 7 → 4 스킵 변속은 7속의 상태에서 제3클러치(C3)와 제2브레이크(B2)의 작동을 해제하고 제1,2클러치(C1)(C2)를 작동 제어하면 스킵 변속을 달성할 수 있으나, 이 경우에는 2개의 작동요소의 작동을 해제하고 2개의 작동요소를 작동 제어해야 하는 바, 제어에 어려움이 있으므로 짧은 시간내에 7 → 5 → 4로 변속이 이루어지도록 하는 것이 바람직할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 2축상에 전 부품을 분할하여 배치함으로써, 전장을 짧게 하여 레이아웃 설계가 용이하면서 전진 7 단화를 실현할 수 있게 된다.

그리고 전진 4, 5, 6, 7 변속단에서 부변속부를 일체로 회전시켜 하중 분담을 가능하게 하여 유성기어의 내구력을 향상시킬 수 있도록 함과 동시에, 기어비 선정의 자유도를 증대시키며, 3단 이내의 스킵 시프트가 가능하여 응답성을 향상시킴으로써 자동변속기의 성능을 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 스틱 다이어그램,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 변속 과정에서의 마찰요소 작동 요소표,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 제1속 내지 제4속까지의 변속 과정을 가시적으로 도시한 레버 해석법의 속도선도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 제5속 내지 제7속 및 후진시의 변속 과정을 가시적으로 도시한 레버 해석법의 속도선도,

도 5는 종래 7속 파워 트레인의 일 실시예를 도시한 스틱 다이어그램, 및

도 6은 도 4의 변속을 위한 마찰요소의 작동 요소표이다.

Claims

서로 평행하게 배치되는 입력축과 출력축을 구비하며;

상기 입력축상에는 1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트가 상호 조합되어 7개의 제1작동요소 내지 제7작동요소 중 3개의 작동요소가 선택적인 입력요소로 작동하고, 2개의 작동요소가 선택적인 반력요소로 작동할 수 있도록 3개의 클러치와 2개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치로 조합되는 주변속부가 배치되며,

상기 출력축상에는 1개의 단순 유성기어셋트로 구성되어 3개의 제8작동요소 내지 제10작동요소 중 1개의 작동요소는 선택적인 반력요소로 작동하고, 1개의 작동요소는 출력요소로 작용하도록 1개의 클러치와 1개의 브레이크 및 1개의 원웨이 클러치로 조합되는 부변속부가 배치되며,

상기 주변속부와 부변속부 각각 1개씩의 작동요소는 주변속부에서 부변속부로 동력전달이 가능하도록 상호 매개기어수단을 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.
제1항에 있어서, 상기 주변속부는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 하나의 단순 유성기어셋트와 라비뉴 타입의 유성기어셋트로 이루어지는 하나의 복합 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되,

복합 유성기어셋트에서 제3선기어를 제1작동요소로 하고, 제3링기어를 제2작동요소로 하고, 제2,3유성 캐리어를 제3작동요소로 하고, 제2선기어를 제4작동요소로 하며,

단순 유성기어셋트에서 제1링기어를 제5작동요소로 하고, 제1유성 캐리어를 제6작동요소로 하고, 제1선기어를 제7작동요소로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제5작동요소는 고정 입력요소로 작용하도록 입력축과 고정적으로 연결되며, 상기 제1,4작동요소는 선택적인 입력요소로 작용할 수 있도록 상기 제6작동요소와의 사이에 각각 클러치를 개재시켜 가변적으로 연결하고, 상기 제3작동요소는 선택적인 입력요소로 작용할 수 있도록 입력축과의 사이에 클러치를 개재시켜 가변적으로 연결하며,

상기 제4작동요소는 선택적인 반력요소로도 작용할 수 있도록 브레이크를 개재시켜 변속기 케이스와 가변적으로 연결되며, 제3작동요소는 선택적인 반력요소로도 작용할 수 있도록 병렬 배치되는 브레이크와 원웨이 클러치에 의해 변속기 케이스와 연결되고, 제7작동요소는 항시 고정요소로 작용하도록 변속기 케이스 고정 연결되며, 상기 제2작동요소는 상기 매개기어수단과 연결되어 주변속부의 출력요소로 작용할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.
제1항에 있어서, 상기 부변속부는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 하나의 단순 유성기어셋트로 이루어지되,

제4링기어를 제8작동요소로 하고, 제4유성 캐리어를 제9작동요소로 하고, 제4선기어를 제10작동요소로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 제8작동요소는 부변속부의 입력요소로 작동할 수 있도록 상기 매개기어수단과 연결되며, 제9작동요소는 출력요소로 작용함과 동시에, 상기 제10작동요소와 선택적인 직결이 가능하도록 제10작동요소와의 사이에 클러치를 개재하여 연결되며, 제10작동요소는 선택적인 반력요소로도 작용할 수 있도록 병렬 배치되는 브레이크와 원웨이 클러치에 의해 변속기 케이스와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.
제1항에 있어서, 상기 매개기어수단은

상기 주변속부의 제2작동요소와 고정적으로 연결되는 트랜스퍼 드라이브 기어와;

상기 트랜스퍼 드라이브 기어와 상호 치합되어 상기 부변속부의 제8작동요소와 고정적으로 연결되는 트랜스퍼 드리븐 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.
서로 평행하게 배치되는 입력축과 출력축을 가지며,

상기 입력축상에는 주변속부를 배치하고, 상기 출력축상에는 부변속부를 배치하여 상호 매개기어수단을 통하여 동력전달 가능하게 연결되어 다단의 변속단을 구현하는 자동 변속기의 파워 트레인에 있어서,

상기 주변속부는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 하나의 단순 유성기어셋트와 라비뉴 타입 유성기어셋트로 이루어지는 복합 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되,

상기 단순 유성기어셋트의 제1선기어는 변속기 케이스에 고정적으로 연결되며, 제1링기어는 입력축과 고정적으로 연결되며, 상기 복합 유성기어셋트의 제3선기어와 제2선기어는 상기 제1유성 캐리어와의 사이에 각각 제1,2클러치를 개재시켜 가변적으로 연결하고, 제2,3유성 캐리어는 입력축과의 사이에 제3클러치를 개재시켜 가변적으로 연결함과 동시에, 제1브레이크를 개재시켜 변속기 케이스와 가변적으로 연결되며, 제2선기어는 제2브레이크를 개재시켜 변속기 케이스와 가변적으로 연결되며, 제3링기어는 상기 매개기어수단과 연결되어 주변속부의 출력을 부변속부로 전달하도록 구성되며,

상기 부변속부는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 하나의 단순 유성기어셋트로 이루어지되,

제4링기어는 주변속부의 출력을 입력하도록 상기 매개기어수단과 연결되며, 제4유성 캐리어는 부변속부의 출력요소로 작용함과 동시에, 제4선기어와 선택적인 직결이 가능하도록 제4선기어와의 사이에 제4클러치를 개재하여 연결되며, 제4선기어는 제3브레이크를 개재시켜 변속기 케이스와 가변적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.
제7항에 있어서, 상기 제2,3유성 캐리어와 변속기 케이스와의 사이에는 역회전을 방지하는 원웨이 클러치가 개재됨을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.
제7항에 있어서, 상기 제4선기어와 변속기 케이스 사이에는 역회전을 방지하는 원웨이 클러치가 개재됨을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.
제7항에 있어서, 상기 매개기어수단은 상기 주변속부의 제3링기어와 고정적으로 연결되는 트랜스퍼 드라이브 기어와;

상기 트랜스퍼 드라이브 기어와 상호 치합되어 상기 부변속부의 제4링기어와 고정적으로 연결되는 트랜스퍼 드리븐 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 7속 자동 변속기의 파워 트레인.