KR20060017107A

KR20060017107A - 자동변속기의 파워 트레인

Info

Publication number: KR20060017107A
Application number: KR1020040065650A
Authority: KR
Inventors: 이경철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-02-23
Also published as: KR100986055B1

Abstract

본 발명은 라비뉴 유성기어셋트와 5개의 클러치 및 2개의 브레이크를 통하여 전진 11속 및 후진 2속의 변속단을 구현할 수 있도록 하며, 클러치요소 혹은 브레이크요소 중에, 2개의 요소로 해당 변속단을 유지하도록 조합하며, 이로써 하나의 요소만을 결합 제어함으로써 변속을 가능하게 하여 변속제어가 간단하고, 이에 따라 변속감을 향상시킬 수 있도록 하는 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

자동 변속기. 클러치. 유성기어셋트

Description

자동변속기의 파워 트레인{A POWER TRAIN OF AN AUTOMATIC TRANSMISSION}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 개략도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 작동 요소표,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 변속선도,

도 4는 종래 기술에 따른 파워 트레인의 개략도,

도 5는 종래 기술에 따른 파워 트레인의 변속선도, 및

도 6은 종래 기술에 따른 파워 트레인의 작동 요소표이다.

본 발명은 차량용 자동 변속기에 적용되어 전진 11속 및 후진 2속의 변속단을 구현할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 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 중량 등이 크게 달라지기 때문에, 보다 견고하고 동력 손실을 최소화하면서도 컴팩트화 할 수 있는 파워 트레인의 개발을 위한 노력이 계속되고 있다.

이와 같이, 유성기어셋트를 이용하는 파워 트레인을 개발함에 있어서는 어떤 새로운 유성기어셋트를 개발하는 것이 아니라, 기존에 나와 있는 싱글 피니온 유성기어셋트, 더블 피니온 유성기어셋트 혹은 싱글 및 더블 피니온 유성기어셋트를 조합한 라비뉴 타입의 유성기어셋트를 어떻게 조합하고, 이에 수반되는 클러치와 브레이크, 그리고 원웨이 클러치를 어느 위치에 몇 개를 배치하여 가능한 동력 손실 없이 원하는 변속단과 이에 따르는 변속비를 구현하여 변속기의 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 이상의 다단 변속단을 구현할 수 있는 자동 변속기의 파워 트레인이 제공되고 있다.

그 일례로서, 도 4와 같이, 미국특허 US 6,723,018(2004.04.20 등록)에 의하면, 스텝 피니언 기어(25)를 갖는 하나의 복합 유성기어셋트(16)와 하나의 라비뉴 유성기어셋트(17), 그리고 3개의 클러치, 4개의 브레이크 및 하나의 원웨이 클러치를 조합하여, 도 5에서와 같이, 최대 전진 12속 및 후진 2속의 변속단을 구현하는 자동변속기의 파워 트레인을 게시하고 있다.

즉, 도 5에서 알 수 있듯이, 상기 복합 유성기어셋트(16)에서, 일대일(1:1) 동속 및 2개의 감속 입력이 라비뉴 유성기어셋트(17)에 전달되는 구조로 되어 있으며, 상기 라비뉴 유성기어셋트(17)의 링기어(R3,R4)를 통하여 최종 출력이 이루어지도록 구성된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 전진 12속 및 후진 2속의 변속단을 이루는 자동변속기의 파워 트레인은, 도 6에서와 같이, 변속을 위한 클러치요소와 브레이크요소의 조합이 복잡하여 변속제어에 불리하고, 변속감에 있어서 불리한 단점을 내포하고 있다.

즉, 도 6에서와 같이, 각 변속단에서는 클러치요소 혹은 브레이크요소 중에서 항상 3개의 요소가 결합 제어되는 되는 상태를 유지하여야 함으로, 타단으로 변속을 위해서는 클러치요소 혹은 브레이크요소 중에서, 항상 2개의 요소가 해방 및 결합 제어되어야 하며, 이에 따라 변속제어가 복잡하고, 변속감을 저하시키게 되는 단점을 갖는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 2개의 라비뉴 유성기어셋트와 5개의 클러치 및 2개의 브레이크를 통하여 전진 11속 및 후진 2속의 변속단을 구현할 수 있도록 하는 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 클러치요소 혹은 브레이크요소 중에, 2개의 요소로 해당 변속단을 유지하도록 조합하며, 이로써 하나의 요소만을 결합 제어함으로써 변속을 가능하게 하여 변속제어가 간단하고, 이에 따라 변속감을 향상시킬 수 있도록 하는 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 자동변속기의 파워 트레인은, 엔진의 회전력이 입력되는 입력축(3); 상기 입력축(3)의 전방에서, 2조의 유성기어(P1,P2) 및 제1선기어(S1)를 각각 공유하며, 상기 공유하는 2조의 유성기어를 지지하는 제1유성 캐리어(PC1)를 포함하여, 상기 유성 캐리어(PC1)는 입력축(3)에 직결되어 상시 입력요소로 조합되고, 상기 공유하는 제1선기어(S1)는 변속기 케이스(1)에 고정되어 상시 고정요소로 조합되고, 제1링기어(R1)는 하나의 유성기어(P1)과 치합되어 증속요소로, 제2링기어(R2)는 다른 하나의 유성기어(P2)와 치합되어 감속요소로 조합되어 4개의 작동요소를 구현하는 제1복합 유성기어셋트; 상기 입력축(3)의 후방에서, 2조의 유성기어(P3,P4) 및 제3링기어(R3)를 각각 공유하며, 상기 공유하는 2조의 유성기어를 지지하는 제3,4유성 캐리어를 포함하여, 상기 제3유성 캐리어(PC3)는 상기 제1복합 유성기어셋트의 제1,2링기어(R1,R2)에 각각 제4클러치 (C4), 제2클러치(C2)를 통하여 가변 연결되어 가변 입력요소로 조합되고, 상기 제4유성 캐리어(PC4)는 변속기 케이스(1)에 제1브레이크(B1)를 통하여 가변 연결되어 가변 고정요소로 조합되며, 상기 공유하는 제3링기어(R3)는 출력요소로 조합되고, 공유하지 않는 제3선기어(S3)는 상기 제1복합 유성기어셋트의 감속요소인 제2링기어(R2) 및 입력축(3)에 각각 제1클러치(C1), 제3클러치(C3)를 통하여 가변 연결되어 가변 입력요소로 조합되며, 공유하지 않는 제4선기어(S4)는 상기 입력축(3)에 제5클러치(C5)를 통하여 가변 연결되어 가변 입력요소로 조합되거나, 변속기 케이스(1)에 제2브레이크(B2)를 통하여 가변 연결되어 가변 고정요소로 조합되어 4개의 작동요소를 구현하며, 상기 입력축(3)과 제1복합 유성기어셋트로부터 5가지의 입력경로를 통하여 동력이 입력되는 제2복합 유성기어셋트;를 통하여 전진 11속 및 후진 2속의 변속단을 구현하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 제1실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 개략도로써, 본 발명의 제1실시예에 따른 파워 트레인은 토크 컨버터(미도시)를 통하여 엔진 출력측에 접속되는 입력축(3)상의 전방에 제1복합 유성기어셋트(LPG1)와, 그 후방에 제2복합 유성기어셋트(LPG2)가 구비된다.

상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)는 제1선기어(S1)를 공유하며, 상기 제1선기어(S1)와 제1,2링기어(R1,R2) 사이에 치합되는 2조의 유성기어(P1,P2)를 자전 가능하게 지지하며 동시에, 그 공전에 의해 구동하는 제1유성 캐리어(PC1)를 공유하 는 라비뉴 유성기어셋트로 조합되어 이루어진다.

상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)는 제3링기어(R3)를 공유하며, 제3,4선기어(S3,S4)와 상기 제3링기어(R3) 사이에 치합되는 2조의 유성기어(P3,P4)를 자전 가능하게 지지하며 동시에, 그 공전에 의해 구동하는 제3,4유성 캐리어(PC3,PC4)를 공유하는 라비뉴 유성기어셋트로 조합되어 이루어진다.

상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)는 상기 제1유성 캐리어(PC1)가 입력축(3)에 직결되어 상시 입력요소로 조합되고 상기 공유하는 제1선기어(S1)는 변속기 케이스(1)에 고정되어 상시 고정요소로 조합된다.

그리고 제1링기어(R1)는 하나의 유성기어(P1)과 치합되어 증속요소로 조합되고, 제2링기어(R2)는 다른 하나의 유성기어(P2)와 치합되어 감속요소로 조합되어 전부 4개의 작동요소를 구현하게 된다.

상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)는 상기 제3유성 캐리어(PC3)가 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제1,2링기어(R1,R2)에 각각 제4클러치(C4), 제2클러치(C2)를 통하여 가변 연결되어 가변 입력요소로 조합되고, 상기 제4유성 캐리어(PC4)는 변속기 케이스(1)에 제1브레이크(B1)를 통하여 가변 연결되어 가변 고정요소로 조합된다.

그리고 상기 공유하는 제3링기어(R3)는 출력요소로 조합되고, 공유하지 않는 제3선기어(S3)는 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 감속요소인 제2링기어(R2) 및 입력축(3)에 각각 제1클러치(C1), 제3클러치(C3)를 통하여 가변 연결되어 가변 입력요소로 조합된다.

또한, 공유하지 않는 제4선기어(S4)는 상기 입력축(3)에 제5클러치(C5)를 통하여 가변 연결되어 가변 입력요소로 조합되거나, 변속기 케이스(1)에 제2브레이크(B2)를 통하여 가변 연결되어 가변 고정요소로 조합되어 전부 4개의 작동요소를 구현하게 된다.

여기서, 상기 제1,2,4클러치(C1,C2,C4)는 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 4개의 작동요소와 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 4개의 작동요소 사이에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1,2브레이크(B1,B2)와 제3,5클러치(C3,C5)는 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 4개의 작동요소 외측에 배치되는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 바와 같은 제2복합 유성기어셋트(LPG2)는 입력축(3)과 제1복합 유성기어셋트(LPG1)로부터 5가지의 입력경로를 통하여 동력을 전달받게 된다.

즉, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)에 입력축(3)의 동력이 전달되는 5가지의 입력경로 중에서, 제1입력경로는 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제1유성 캐리어(PC1)로 입력되는 동력이 제2링기어(R2)를 통하여 감속되어 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)로 입력되는 경로로, 상기 제1입력경로는 제1속, 제5속, 제7속, 제11속 및 제1후진속에서, 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)와 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)를 가변 연결하는 제1클러치(C1)의 작동에 의해 구현된다.

제2입력경로는 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제1유성 캐리어(PC1)로 입력되는 동력이 제2링기어(R2)를 통하여 감속되어 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유 성 캐리어(PC3)로 입력되는 경로로, 상기 제2입력경로는 제3속, 제4속, 제5속, 제6속에서, 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)와 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)를 가변 연결하는 제2클러치(C2)의 작동에 의해 구현된다.

제3입력경로는 입력축(3)의 동력이 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)에 동속으로 입력되는 경로로, 상기 제3입력경로는 제2속, 제4속, 제8속, 제10속 및 제2후진속에서, 입력축(3)과 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)를 가변 연결하는 제3클러치(C3)의 작동에 의해 구현된다.

제4입력경로는 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제1유성 캐리어(PC1)로 입력되는 동력이 제1링기어(R1)를 통하여 증속되어 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)로 입력되는 경로로, 상기 제4입력경로는 제9속, 제10속, 제11속에서, 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제1링기어(R1)와 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 공유하는 제3유성 캐리어(PC3)로 가변 연결하는 제4클러치(C4)의 작동에 의해 구현된다.

그리고 제5입력경로는 입력축(3)의 동력이 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)에 동속으로 입력되는 경로 상기 제5입력경로는 제6속, 제7속, 제8속, 제9속에서, 입력축(3)과 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)를 가변 연결하는 제5클러치(C5)의 작동에 의해 구현된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 파워 트레인은 전진 11속 및 후진 2속의 변속단을 구현하게 되는데, 도 2에서 도시한 작동요소표에서와 같이, 제1속단 에서 제1클러치(C1)와 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 이루어지고, 제2속단에서는 제1속단의 상태에서 제1클러치(C1)가 해제되면서 제3클러치(C3)의 작동에 의해 이루어진다.

제3속단에서는 제2속단의 상태에서 제3클러치(C3)가 해제되면서 제2클러치(C2)의 작동에 의해 이루어지고, 제4속단에서는 제3속단의 상태에서, 제2브레이크(B2)가 해제되면서 제3클러치(C3)의 작동에 의해 이루어진다.

제5속단에서는 제4속단의 상태에서 제3클러치(C3)가 해제되면서 제1클러치(C1)의 작동에 의해 이루어지고, 제6속단에서는 제5속단의 상태에서 제1클러치(C1)가 해제되면서 제5클러치(C5)의 작동에 의해 이루어진다.

제7단에서는 제6속단의 상태에서 제2클러치(C2)가 해제되면서 제1클러치(C1)의 작동에 의해 이루어지고, 제8속단에서는 제7속단의 상태에서 제1클러치(C1)가 해제되면서 제3클러치(C3)의 작동에 의해 이루어진다.

제9속단에서는 제8속단의 상태에서, 제3클러치(C3)가 해제되면서 제4클러치(C4)의 작동에 의해 이루어지고, 제10속단에서는 제9속단의 상태에서 제5클러치(C5)가 해제되면서 제3클러치(C3)의 작동에 의해 이루어지고, 제11속단에서는 제10속단의 상태에서 제3클러치(C3)가 해제되면서 제1클러치(C1)의 작동에 의해 이루어진다.

그리고 제1후진단에서는 제1클러치(C1)와 제1브레이크(B1)의 작동에 의해 이루어지며, 제2후진단에서는 제3클러치(C3)와 제1브레이크(B1)의 작동에 의해 이루어진다.

상기한 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 변속과정을, 도 3을 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 상기한 각 작용요소는 상기 도 3의 본 발명에 의한 파워 트레인의 전진 1속 내지 11속 및 후진 2속 선도에서와 같이, 각 노드별로 각 작동요소가 배치된다.

즉, 제1노드(N1)는 공유하는 제1선기어(S1), 제2노드(N2)와 제3노드(N3)는 제2링기어(R2) 및 공유하는 제1유성 캐리어(PC1)가, 제4노드(N4)는 제1링기어(R1)가 설정된다.

그리고, 제5노드(N5)는 제3선기어(S3), 제6노드(N6)는 공유하는 제3,4유성 캐리어(PC3,PC4)가, 제7노드(N7)는 제3링기어(R3)가, 제8노드(N8)는 제4선기어(S4)가 설정된다.

이에, 제1클러치(C1)와 제2브레이크(B2)가 작동하는 상태로, 상기 제1클러치(C1)의 작동에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)로 입력되며, 이 때, 상기 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)가 고정요소로 작동하여, 도 3에서의 속도선(L1)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D1 만큼 출력이 이루어지면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 2속에서는 상기 제1속의 상태에서, 제1클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제3클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 제3클러치(C3)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)에 그대로 입력되며, 작동이 유지되는 제2브레이크(B2)에 의해 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)는 여전히 고정요소로 작동하여 도 3에서의 속도선(L2)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D2만큼 출력이 이루어지면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 3속에서는 상기 제2속의 상태에서, 제3클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제2클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 제2클러치의 작동에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)로 입력되며, 작동이 유지되는 상기 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)는 여전히 고정요소로 작동한다.

이에 따라, 도 3에서의 속도선(L3)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D3만큼 출력이 이루어지면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 4속에서는 상기 제3속의 상태에서, 제2브레이크(B2)의 작동이 해제되고, 제3클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 제3클러치(C3)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)에 그대로 입력되며, 작동이 유지되는 제2클러치(C2)에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)로 입력된다.

이 때, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)는 사실상 고정요소로 작용하여, 도 3에서의 속도선(L4)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D4만큼 출력이 이루어지면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 된다.

그리고 전진 5속에서는 상기 제4속의 상태에서, 제3클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제1클러치(C1)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 제1클러치(C1)의 작동에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)로 입력되며, 작동이 유지되는 제2클러치(C2)에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)로 입력된다.

즉, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)와 제3유성 캐리어(PC3)에는 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 동일하게 적용되어, 도 3에서의 속도선(L5)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D5만큼 출력이 이루어지면서 전진 5속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 6속에서는 상기 제5속의 상태에서, 제1클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제5클러치(C5)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 제5클러치(C5)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)에 그대로 입력되며, 작동이 유지되는 제2클러치(C2)에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)로 입력된다.

이 때, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)는 사실상 고정요소로 작용하여, 도 3에서의 속도선(L6)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D6만큼 출력이 이루어지면서 전진 6속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 7속에서는 상기 제6속의 상태에서, 제2클러치(C2)의 작동이 해제되고, 제1클러치(C1)가 작동 제어된다.

그러면, 작동이 유지되는 제5클러치(C5)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)에 그대로 입력되며, 상기 제1클러치(C1)의 작동에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)로 입력된다.

이 때, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)는 사실상 고정요소로 작용하여, 도 3에서의 속도선(L7)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D7만큼 출력이 이루어지면서 전진 7속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 8속에서는 상기 제7속의 상태에서, 제1클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제3클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면, 작동이 유지되는 제5클러치(C5)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)에 그대로 입력되며, 상기 제3클러치(C3)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)에 그대로 입력된다.

즉, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)와 제4선기어(S4)에는 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 동일하게 입력되어, 도 3에서의 속도선(L8)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D8만큼 출력이 이루어지면서 전진 8속의 변속이 이루어지게 된다.

진 9속에서는 상기 제8속의 상태에서, 제3클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제4클러치(C4)가 작동 제어된다.

그러면, 작동이 유지되는 제5클러치(C5)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)에 그대로 입력되며, 상기 제4클러치(C4)의 작동에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제1링기어(R1)를 통하여 증속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)로 입력된다.

이 때, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4선기어(S4)는 사실상 고정요소로 작용하여, 도 3에서의 속도선(L9)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D9만큼 출력이 이루어지면서 전진 9속의 변속이 이루어지게 된다.

전진 10속에서는 상기 제9속의 상태에서, 제5클러치(C5)의 작동이 해제되고, 제3클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면, 작동이 유지되는 제4클러치(C4)에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제1링기어(R1)를 통하여 증속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)로 입력되고, 상기 제3클러치(C3)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)에 그대로 입력된다.

이 때, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)는 사실상 고정요소로 작용하여, 도 3에서의 속도선(L10)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D10만큼 출력이 이루어지면서 전진 10속의 변속이 이루어지게 된다.

그리고 전진 11속에서는 상기 제10속의 상태에서, 제3클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제1클러치(C1)가 작동 제어된다.

그러면, 작동이 유지되는 제4클러치(C4)에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제1링기어(R1)를 통하여 증속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3유성 캐리어(PC3)로 입력되고, 상기 제1클러치(C1)의 작동에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)로 입력된다.

이 때, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)는 사실상 고정요소로 작용하여, 도 3에서의 속도선(L11)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 D11만큼 출력이 이루어지면서 전진 11속의 변속이 이루어지게 된다.

그리고 후진 1속단에서는 제1클러치(C1)와 제1브레이크(B1)를 작동 제어하게 된다.

그러면, 상기 제1클러치(C1)의 작동에 의해 상기 제1복합 유성기어셋트(LPG1)의 제2링기어(R2)를 통하여 감속된 입력이 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)로 입력되고, 상기 제1브레이크(B1)의 작동에 의해 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4유성 캐리어(PC4)를 고정요소로 작동시키게 된다.

이에 따라, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)는 도 3에서의 후진 1속선(LR1)을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 DR1 만큼 출력이 이루어지면서 후진 1속의 변속이 이루어지게 된다.

또한, 후진 2속단에서는 제3클러치(C3)와 제1브레이크(B1)를 작동 제어하게 된다.

그러면, 상기 제3클러치(C3)의 작동에 의해 상기 입력축(3)의 동력이 동속으로 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제3선기어(S3)에 그대로 입력되며, 상기 제1브레이크(B1)의 작동에 의해 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)의 제4유성 캐리어(PC4)를 고정요소로 작동시키게 된다.

이에 따라, 상기 제2복합 유성기어셋트(LPG2)는 도 3에서의 후진 2속선(LR2) 을 형성하게 되며, 출력요소인 제7노드(N7) 즉, 공유하는 링기어(R3)를 통해 DR2 만큼 출력이 이루어지면서 후진 2속의 변속이 이루어지게 된다.

상기에서 본 발명의 파워 트레인에 대한 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,2개의 라비뉴 유성기어셋트와 5개의 클러치 및 2개의 브레이크를 통하여 전진 11속 및 후진 2속의 변속단을 구현하게 되며, 클러치요소 혹은 브레이크요소 중에, 2개의 요소로 해당 변속단을 유지하도록 조합하며, 이로써 하나의 요소만을 결합 제어함으로써 변속을 가능하게 하여 변속제어가 간단하고, 이에 따라 변속감을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

자동변속기의 파워 트레인에 있어서,

엔진의 회전력이 입력되는 입력축;

상기 입력축의 전방에서, 2조의 유성기어 및 선기어를 각각 공유하며, 상기 공유하는 2조의 유성기어를 지지하는 하나의 유성 캐리어를 포함하여, 상기 유성 캐리어는 상시 입력요소로 조합되고, 상기 공유하는 공유 선기어는 상시 고정요소로 조합되며, 공유하지 않는 하나의 링기어는 증속요소로, 공유하지 않는 다른 하나의 링기어는 감속요소로 조합되어 4개의 작동요소를 구현하는 제1복합 유성기어셋트;

상기 입력축의 후방에서, 2조의 유성기어 및 링기어를 각각 공유하며, 상기 공유하는 2조의 유성기어를 지지하는 2개의 유성 캐리어를 포함하여, 하나의 유성 캐리어는 상기 제1복합 유성기어셋트의 감속요소 및 증속요소로부터 감속 및 증속의 입력을 선택적으로 전달받는 가변 입력요소로 조합되고, 다른 하나의 유성 캐리어는 가변 고정요소로 조합되며, 상기 공유하는 공유 링기어는 출력요소로 조합되고, 공유하지 않는 하나의 선기어는 상기 제1복합 유성기어셋트의 감속요소 및 입력축으로부터 감속 및 동속의 입력을 선택적으로 전달받는 가변 입력요소로 조합되며, 공유하지 않는 다른 하나의 선기어는 상기 입력축으로부터 동속의 입력을 선택적으로 전달받는 가변 입력요소로 조합되거나, 가변 고정요소로 조합되어 4개의 작동요소를 구현하는 제2복합 유성기어셋트;

를 통하여 전진 11속 및 후진 2속의 변속단을 구현하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 제1복합 유성기어셋트는

하나의 선기어를 공유하며, 상기 하나의 선기어와 2개의 링기어 사이에 치합되어 공유하는 2조의 유성기어를 자전 가능하게 지지하며 동시에, 그 공전에 의해 구동하는 하나의 유성 캐리어를 포함하는 라비뉴 유성기어셋트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 제2복합 유성기어셋트는

하나의 링기어를 공유하며, 상기 2개의 선기어와 하나의 링기어 사이에 치합되어 공유하는 2조의 유성기어를 자전 가능하게 지지하며 동시에, 그 공전에 의해 구동하는 2개의 유성 캐리어를 포함하는 라비뉴 유성기어셋트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 제2복합 유성기어셋트는

그 하나의 유성 캐리어가 상기 제1복합 유성기어셋트의 감속요소인 링기어와 증속요소인 링기어에 각각 제2클러치와 제4클러치를 통하여 가변 연결되고, 다른 하나의 유성 캐리어는 변속기 케이스에 제1브레이크를 통하여 가변 연결되며, 공유하지 않는 하나의 선기어는 상기 제1복합 유성기어셋트의 감속요소인 링기어와 입 력축에 각각 제1클러치와 제3클러치를 통하여 가변 연결되며, 공유하지 않는 다른 하나의 선기어는 상기 입력축에 제5클러치를 통하여 가변 연결됨과 동시에 변속기 케이스에 제2브레이크를 통하여 가변 연결되어 4개의 작동요소를 구현하며, 상기 입력축과 제1복합 유성기어셋트로부터 5가지의 입력경로를 통하여 동력이 입력되어 전진 11속 및 후진 2속의 변속단을 구현하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 4에 있어서, 상기 제2복합 유성기어셋트에 입력축의 동력이 전달되는 5가지의 입력경로는

제1복합 유성기어셋트의 유성 캐리어로 입력되는 동력이 감속요소인 링기어를 통하여 제2복합 유성기어셋트의 하나의 선기어로 입력되는 제1입력경로;

제1복합 유성기어셋트의 유성 캐리어로 입력되는 동력이 감속요소 링기어를 통하여 제2복합 유성기어셋트의 공유하는 하나의 유성 캐리어로 입력되는 제2입력경로;

입력축의 동력이 제2복합 유성기어셋트의 하나의 선기어에 동속으로 입력되는 제3입력경로;

제1복합 유성기어셋트의 유성 캐리어로 입력되는 동력이 증속요소인 링기어를 통하여 제2복합 유성기어셋트의 공유하는 하나의 유성 캐리어로 입력되는 제4입력경로;

입력축의 동력이 제2복합 유성기어셋트의 다른 하나의 선기어에 동속으로 입 력되는 제5입력경로;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 5에 있어서, 상기 제1입력경로는

제1속, 제5속, 제7속, 제11속 및 제1후진속에서, 상기 제1복합 유성기어셋트의 감속요소인 링기어와 제2복합 유성기어셋트의 하나의 선기어를 가변 연결하는 제1클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 5에 있어서, 상기 제2입력경로는

제3속, 제4속, 제5속, 제6속에서, 제1복합 유성기어셋트의 감속요소인 링기어와 제2복합 유성기어셋트의 하나의 유성 캐리어를 가변 연결하는 제2클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 5에 있어서, 상기 제3입력경로는

제2속, 제4속, 제8속, 제10속 및 제2후진속에서, 입력축과 상기 제2복합 유성기어셋트의 하나의 선기어를 가변 연결하는 제3클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 5에 있어서, 상기 제4입력경로는

제9속, 제10속, 제11속에서, 상기 제1복합 유성기어셋트의 증속요소인 링기어와 제2복합 유성기어셋트의 하나의 유성 캐리어를 가변 연결하는 제4클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 5에 있어서, 상기 제5입력경로는

제6속, 제7속, 제8속, 제9속에서, 입력축과 상기 제2복합 유성기어셋트의 다른 하나의 선기어를 가변 연결하는 제5클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 4에 있어서, 상기 제1복합 유성기어셋트와 제2복합 유성기어셋트의 조합에 의한 변속은 제1속단에서 제1클러치와 제2브레이크의 작동에 의해 이루어지고, 제2속단에서는 제1속단의 상태에서 제1클러치가 해제되면서 제3클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제3속단에서는 제2속단의 상태에서 제3클러치가 해제되면서 제2클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제4속단에서는 제3속단의 상태에서, 제2브레이크가 해제되면서 제3클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제5속단에서는 제4속단의 상태에서 제3클러치가 해제되면서 제1클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제6속단에서는 제5속단의 상태에서 제1클러치가 해제되면서 제5클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제7단에서는 제6속단의 상태에서 제2클러치가 해제되면서 제1클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제8속단에서는 제7속단의 상태에서 제1클러치가 해제되면서 제3클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제9속단에서는 제8속단의 상태에서, 제3클러 치가 해제되면서 제4클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제10속단에서는 제9속단의 상태에서 제5클러치가 해제되면서 제3클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제11속단에서는 제10속단의 상태에서 제3클러치가 해제되면서 제1클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제1후진단에서는 제1클러치와 제1브레이크의 작동에 의해 이루어지며, 제2후진단에서는 제3클러치와 제1브레이크의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 4에 있어서, 상기 제1,2,4클러치는

상기 제1복합 유성기어셋트의 4개의 작동요소와 상기 제2복합 유성기어셋트의 4개의 작동요소 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 4에 있어서, 상기 제1,2브레이크와 제3,5클러치는

상기 제2복합 유성기어셋트의 4개의 작동요소 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
자동변속기의 파워 트레인에 있어서,

엔진의 회전력이 입력되는 입력축;

상기 입력축의 전방에서, 2조의 유성기어 및 제1선기어를 각각 공유하며, 상기 공유하는 2조의 유성기어를 지지하는 제1유성 캐리어를 포함하여, 상기 제1유성 캐리어는 입력축에 직결되어 상시 입력요소로 조합되고, 상기 공유하는 제1선기어는 변속기 케이스에 고정되어 상시 고정요소로 조합되고, 제1링기어는 하나의 유성기어와 치합되어 증속요소로, 제2링기어는 다른 하나의 유성기어와 치합되어 감속요소로 조합되어 4개의 작동요소를 구현하는 제1복합 유성기어셋트;

상기 입력축의 후방에서, 2조의 유성기어 및 제3링기어를 각각 공유하며, 상기 공유하는 2조의 유성기어를 지지하는 제3,4유성 캐리어를 포함하여, 상기 제3유성 캐리어는 상기 제1복합 유성기어셋트의 제1,2링기어에 각각 제4클러치, 제2클러치를 통하여 가변 연결되어 가변 입력요소로 조합되고, 상기 제4유성 캐리어는 변속기 케이스에 제1브레이크를 통하여 가변 연결되어 가변 고정요소로 조합되며, 상기 공유하는 제3링기어는 출력요소로 조합되고, 공유하지 않는 제3선기어는 상기 제1복합 유성기어셋트의 감속요소인 제2링기어 및 입력축에 각각 제1클러치, 제3클러치를 통하여 가변 연결되어 가변 입력요소로 조합되며, 공유하지 않는 제4선기어는 상기 입력축에 제5클러치를 통하여 가변 연결되어 가변 입력요소로 조합되거나, 변속기 케이스에 제2브레이크를 통하여 가변 연결되어 가변 고정요소로 조합되어 4개의 작동요소를 구현하며, 상기 입력축과 제1복합 유성기어셋트로부터 5가지의 입력경로를 통하여 동력이 입력되는 제2복합 유성기어셋트;를 통하여 전진 11속 및 후진 2속의 변속단을 구현하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 14에 있어서, 상기 제1복합 유성기어셋트는

상기 제1선기어를 공유하며, 상기 제1선기어와 제1,2링기어 사이에 치합되는 2조의 유성기어를 자전 가능하게 지지하며 동시에, 그 공전에 의해 구동하는 제1유성 캐리어를 공유하는 라비뉴 유성기어셋트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 14에 있어서, 상기 제2복합 유성기어셋트는

상기 제3링기어를 공유하며, 상기 제3,4선기어와 상기 제3링기어 사이에 치합되는 2조의 유성기어를 자전 가능하게 지지하며 동시에, 그 공전에 의해 구동하는 제3,4유성 캐리어를 공유하는 라비뉴 유성기어셋트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 14에 있어서, 상기 제2복합 유성기어셋트에 입력축의 동력이 전달되는 5가지의 입력경로는

제1복합 유성기어셋트의 제1유성 캐리어로 입력되는 동력이 제2링기어를 통하여 감속되어 제2복합 유성기어셋트의 제3선기어로 입력되는 제1입력경로;

제1복합 유성기어셋트의 제1유성 캐리어로 입력되는 동력이 제2링기어를 통하여 감속되어 제2복합 유성기어셋트의 제3유성 캐리어로 입력되는 제2입력경로;

입력축의 동력이 제2복합 유성기어셋트의 제3선기어에 동속으로 입력되는 제3입력경로;

제1복합 유성기어셋트의 제1유성 캐리어로 입력되는 동력이 제1링기어를 통하여 증속되어 제2복합 유성기어셋트의 제3유성 캐리어로 입력되는 제4입력경로;

입력축의 동력이 제2복합 유성기어셋트의 제4선기어에 동속으로 입력되는 제5입력경로;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 17에 있어서, 상기 제1입력경로는

제1속, 제5속, 제7속, 제11속 및 제1후진속에서, 상기 제1복합 유성기어셋트의 제2링기어와 제2복합 유성기어셋트의 제3선기어를 가변 연결하는 제1클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 17에 있어서, 상기 제2입력경로는

제3속, 제4속, 제5속, 제6속에서, 제1복합 유성기어셋트의 제2링기어와 제2복합 유성기어셋트의 제3유성 캐리어를 가변 연결하는 제2클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 17에 있어서, 상기 제3입력경로는

제2속, 제4속, 제8속, 제10속 및 제2후진속에서, 입력축과 상기 제2복합 유성기어셋트의 제3선기어를 가변 연결하는 제3클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 17에 있어서, 상기 제4입력경로는

제9속, 제10속, 제11속에서, 상기 제1복합 유성기어셋트의 제1링기어와 제2복합 유성기어셋트의 공유하는 제3유성 캐리어로 가변 연결하는 제4클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 17에 있어서, 상기 제5입력경로는

제6속, 제7속, 제8속, 제9속에서, 입력축과 상기 제2복합 유성기어셋트의 제4선기어를 가변 연결하는 제5클러치의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 파워 트레인.
청구항 14에 있어서, 상기 제1복합 유성기어셋트와 제2복합 유성기어셋트의 조합에 의한 변속은

제1속단에서 제1클러치와 제2브레이크의 작동에 의해 이루어지고, 제2속단에서는 제1속단의 상태에서 제1클러치가 해제되면서 제3클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제3속단에서는 제2속단의 상태에서 제3클러치가 해제되면서 제2클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제4속단에서는 제3속단의 상태에서, 제2브레이크가 해제되면서 제3클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제5속단에서는 제4속단의 상태에서 제3클러치가 해제되면서 제1클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제6속단에서는 제5속단의 상태에서 제1클러치가 해제되면서 제5클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제7단에서는 제6속단의 상태에서 제2클러치가 해제되면서 제1클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제8속단에서는 제7속단의 상태에서 제1클러치가 해제되면서 제3클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제9속단에서는 제8속단의 상태에서, 제3클러치가 해제되면서 제4클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제10속단에서는 제9속단의 상태에서 제5클러치가 해제되면서 제3클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제11속단에서는 제10속단의 상태에서 제3클러치가 해제되면서 제1클러치의 작동에 의해 이루어지고, 제1후진단에서는 제1클러치와 제1브레이크의 작동에 의해 이루어지며, 제2후진단에서는 제3클러치와 제1브레이크의 작동에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 14에 있어서, 상기 제1,2,4클러치는

상기 제1복합 유성기어셋트의 4개의 작동요소와 상기 제2복합 유성기어셋트의 4개의 작동요소 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.
청구항 14에 있어서, 상기 제1,2브레이크와 제3,5클러치는

상기 제2복합 유성기어셋트의 4개의 작동요소 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 6속 파워 트레인.