KR20080103059A - 유성기어세트의 윤활장치 - Google Patents

유성기어세트의 윤활장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 유성기어세트 및 자동변속기에서, 피니언 기어 (PG2) 를 회전가능하게 지지하는 피니언 축 (34) 이 베어링 (35) 이 부착되는 베어링 부분 (38) 및 다각형 외주를 구비하는 다각형 부분 (39) 을 포함한다. 축선방향 오일 통로 (34a) 및 축선방향 오일 통로 (34a) 와 연통하는 반경방향 오일 통로 (34b) 가 다각형 부분 (39) 에 형성되어 있고, 피니언 기어 (PG2) 에 형성된 각각의 반경방향 오일 통로 (37) 의 입구는 다각형 부분 (39) 을 향한다.

Description

유성기어세트의 윤활장치{LUBRICATION OF A PLANETARY GEARSET}
본 발명은 유성기어세트 및 자동변속기에 관한 것으로, 구체적으로는 유성기어세트의 캐리어가 회전하지 않을 때 유성기어세트의 각각의 피니언 기어의 외주가 적절하게 윤활될 수 있게 하는 차량에 제공되는 유성기어세트 및 자동변속기에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 자동변속기는, 회전 중심 축에 대해 회전할 수 있는 태양 기어와 태양 기어의 반경방향 외측에 제공되는 링 기어 사이에 제공되어 그들과 맞물리는 피니언 기어; 및 대응하는 베어링을 통해 피니언 기어를 각각 회전가능하게 지지하는 피니언 축을 구비하며 회전 중심 축에 대해 회전가능한 캐리어를 구비하는 유성기어세트를 포함한다.
이러한 유성기어세트에 있어서, 각각의 기어 사이의 맞물림 영역은 각각의 기어의 내구성의 감소를 최소화하면서 각각의 기어의 원활한 회전을 위해 윤활될 필요가 있기 때문에, 다양한 구성이 적절한 윤활을 위해 개발되었다.
도 12A 및 도 12B 는 각각 종래의 유성기어세트 (예컨대, JP-A-2004-270736 참조) 의 윤활 구조를 도시한다. 도 12A 를 참조하면, 캐리어 (2) 가 엔진에 연결되는 회전 중심 축 (1) 에 대해 회전할 수 있고, 캐리어 (2) 는 회전 중심 축 (1) 의 축선 방향에 직교하는 한 쌍의 환상 측벽 (2a, 2b) 을 구비한다. 피니언 축 (3) 은, 피니언 축 (3) 각각이 회전 중심 축 (1) 의 축선 방향에 평행하게 이어지도록 측벽 (2a, 2b) 사이에 제공된다.
피니언 기어 (5) 가 니들 베어링 (4) 을 통해 각각의 피니언 축 (3) 에 회전가능하게 지지된다. 피니언 기어 (5) 는, 피니언 기어 (5) 가 태양 기어 (6) 의 외주 및 링 기어 (7) 의 내주와 맞물리도록 회전 중심 축 (1) 의 외주에 부착되는 태양 기어 (6) 와 태양 기어 (6) 의 반경방향 외측에 제공되는 링 기어 (7) 사이에 배치된다.
각각의 피니언 축 (3) 내에는, 축선 방향으로 이어지며, 피니언 축 (3) 의 반경 방향으로 이어지는 관통 구멍 (9) 을 통해 피니언 축 (3) 의 외주와 피니언 기어 (5) 의 내주 사이의 공간과 연통하는 축선방향 오일 통로 (8) 가 형성되어 있다. 축선방향 오일 통로 (8) 로 안내되는 윤활유는 관통 구멍 (9) 을 통해 니들 베어링 (4) 및 피니언 기어 (5) 가 링 기어 (7) 와 맞물리는 곳으로 공급된다. 안내 플레이트 (10) 가 측벽 (2a) 에 일체로 제공되어, 윤활유를 축선방향 오일 통로 (8) 로 안내한다.
안내 플레이트 (10) 는 회전 중심 축 (1) 과 동심이 되도록 환상이며 측벽 (2a) 에 친밀하게 부착된다. 안내 플레이트 (10) 에는 안내 플레이트 (10) 와 측벽 (2a) 사이에 안내 통로 (11) 가 형성되도록 홈이 형성되어 있다. 도 12B 에 도시되어 있는 바와 같이, 안내 통로 (11) 는, 전체적으로 축선방향 오일 통로 (8) 의 입구를 가로질러 안내 플레이트 (10) 의 내주측과 외주측 사이에서 대각선 방향으로 일직선으로 이어지는 중간 통로 (12); 중간 통로 (12) 의 외주측 단부에서 날카로운 곡선인 제 1 곡선 (13) 으로부터 내주측 쪽으로 일직선으로 이어지는 제 1 안내부 (14); 및 중간 통로 (12) 의 내주측 단부에서 날카로운 곡선인 제 2 곡선 (15) 으로부터 외주측 쪽으로 일직선으로 이어지는 제 2 안내부 (16) 를 구비하는 문자 "S" 모양으로 형성된다. 이와 같이 형성되기 때문에, 제 1 안내부 (14) 의 개구부는 축선방향 오일 통로 (8) 의 내주측에 위치되고, 제 2 안내부 (16) 의 개구부는 축선방향 오일 통로 (8) 의 외주측에 위치된다.
상기와 같이 형성된 안내 통로 (11) 에서, 자동변속기가 캐리어 (2) 가 회전하도록 구동되는 속도에 있을 때, 윤활유는 원심력에 의해 외주측 쪽으로 이동하고 제 1 안내부 (14) 로 들어간다. 그 다음, 이 윤활유는 제 1 곡선 (13) 에 의해 수용되고, 중간 통로 (12) 로부터 축선방향 오일 통로 (8) 로 안내되며, 관통 구멍 (9) 으로부터 흘러나가서, 피니언 기어 (5) 와 링 기어 (7) 사이의 맞물림 영역 및 니들 베어링 (4) 을 윤활한다.
예컨대, 윤활유는 오일 펌프로부터 회전 중심 축 (1) 에 형성된 축선방향 오일 통로 공급되고, 그 다음 윤활유는 회전 중심 축 (1) 의 회전에 의해 발생되는 원심력 및 캐리어 (2) 의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 회전 중심 축 (1) 으로부터 외주측 쪽으로 이동한다.
한편, 자동변속기가 캐리어 (2) 가 회전하지 않는 속도에 있을 때, 윤활유는 자중으로 인해 제 1 안내부 (14) 또는 제 2 안내부 (16) 로 흘러내리고, 그 다음 중간 통로 (12) 를 통해 축선방향 오일 통로 (8) 로 흐른다. 그 다음, 윤활유 는 관통 구멍 (9) 을 통해 흘러나와, 피니언 기어 (5) 와 링 기어 (7) 사이의 맞물림 영역 및 니들 베어링 (4) 을 윤활한다.
즉, 회전 중심 축 (1) 위에 정지해 있는 피니언 기어 (5) 에서, 윤활유는 자중으로 인해 이때 상방을 향하고 있는 제 2 안내부 (16) 의 개구부로 흘러내리고, 그 다음 윤활유는 제 2 곡선 (15) 에 의해 수용된다. 그 후, 윤활유는 중간 통로 (12) 를 통해 흐르고, 축선방향 오일 통로 (8) 로 들어가며, 그 결과 피니언 기어 (5) 는 윤활된다. 한편, 회전 중심 축 (1) 아래에 정지해 있는 피니언 기어 (5) 에서, 윤활유는 자중으로 인해 이때 상방을 향하고 있는 제 1 안내부 (14) 의 개구부로 흘러내리고, 그 다음 윤활유는 제 1 곡선 (13) 에 의해 수용된다. 그 후, 윤활유는 중간 통로 (12) 를 통해 흐르고, 축선방향 오일 통로 (8) 로 들어가며, 그 결과 피니언 기어 (5) 는 윤활된다.
그러나, 안내 플레이트 (10) 를 사용하면서, 자중으로 인해 제 1 안내부 (14) 또는 제 2 안내부 (16) 로 흘러내리는 윤활유가 중간 오일 통로 (12) 를 통해 축선방향 오일 통로 (8) 로 안내되고 그 다음 관통 구멍 (9) 으로부터 배출되는 유성기어세트를 위한 이러한 종래의 윤활 구조에 있어서, 각각의 피니언 기어 (5) 로부터 피니언 기어 (5) 와 링 기어 (7) 사이의 맞물림 영역으로 충분한 양의 윤활유를 공급하는 것은 어렵다.
즉, 관통 구멍 (9) 은 피니언 축 (3) 의 반경 방향으로 이어지기 때문에, 자중으로 인해 흘러내리는 윤활유가 상기와 같이 이용되는 경우에도, 캐리어 (2) 가 회전하지 않으면, 피니언 기어 (5) 의 반경방향 외측에 위치하는 피니언 기어 (5) 와 링 기어 (7) 사이의 맞물림 영역으로 관통 구멍 (9) 을 통해 충분한 양의 윤활유가 공급될 수 없다. 따라서, 여전히 개선의 여지가 남아있다.
한편, 예컨대 회전 중심 축 (1) 및 태양 기어 (6) 의 회전에 의해 발생되는 원심력을 이용하여, 태양 기어 (6) 의 반경 방향으로 이어지도록 형성되어 있는 오일 통로를 통해 회전 중심 축 (1) 으로부터 맞물림 영역으로 윤활유를 공급함으로써, 각각의 피니언 기어 (5) 와 태양 기어 (6) 사이의 맞물림 영역이 윤활될 수 있는 것으로 고려된다.
그러나, 윤활유를 안내하기 위한 너무 많은 오일 통로가 유성기어세트에 형성되어 있으면, 윤활유를 많은 오일 통로에 공급해야하기 때문에, 오일 펌프로부터 각각의 오일 통로로 공급되는 윤활유의 압력은 상대적으로 낮아지게 된다. 이는 피니언 기어 (5) 의 반경방향 외측에 위치되면서 각각의 피니언 기어 (5) 와 링 기어 (7) 사이에 있는 맞물림 영역으로 충분한 양의 윤활유를 공급하는 것을 더 어렵게 만들며, 이는 피니언 기어 (5) 및 태양 기어 (6) 의 마모를 가속화할 수도 있다.
본 발명은, 피니언 축이 회전하면서 캐리어가 회전하지 않을 때, 윤활유를 회전 중심 축으로부터 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 확실하게 안내할 수 있는 유성기어세트 및 자동변속기를 제공한다. 따라서, 윤활 성능이 향상되고, 피니언 기어, 태양 기어, 및 링 기어의 마모가 최소화된다.
본 발명의 일 양태는, 회전 중심 축에 대해 회전하는 태양 기어, 태양 기어의 반경방향 외측에 제공되는 링 기어, 태양 기어와 링 기어 사이에 제공되며 태양 기어 및 링 기어와 맞물리는 피니언 기어, 회전 중심 축에 실질적으로 평행하게 이어지며 베어링을 통해 피니언 기어를 회전가능하게 지지하는 피니언 축, 및 회전 중심 축에 대해 회전하는 캐리어를 포함하는 유성기어세트에 관한 것이다. 피니언 축은 피니언 축의 축선 방향으로 이어지며 회전 중심 축으로부터 윤활유가 안내되는 제 1 안내 통로, 및 피니언 축의 반경방향 외측으로 이어지며 윤활유를 제 1 안내 통로로부터 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내하는 제 2 안내 통로를 구비한다. 피니언 기어는, 피니언 기어의 반경 방향으로 이어지며, 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내되는 윤활유를 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 공급하는 제 3 안내 통로를 구비한다. 피니언 축은, 베어링이 부착되는 외주의 베어링 부분 및 다각형 외주를 구비하는 다각형 부분을 구비함으로, 피니언 축의 원주 방향으로 다각형 부분의 외주와 피니언 기어의 내주 사이에 다수의 공간이 형성된다. 제 2 안내 통로는 다각형 부분에 형성되고, 제 3 안내 통로의 입구는 다각형 부분을 향한다.
이러한 구조에 따르면, 자동변속기가 캐리어 및 피니언 기어가 회전하는 속도에 있을 때, 즉 자동변속기가 피니언 기어가 태양 기어 주위를 공전하는 속도에 있을 때, 회전 중심 축의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 회전 중심 축으로부터 제 1 안내 통로로 안내되는 윤활유는 제 2 안내 통로를 통해 피니언 축과 피니언 기어 사이로도 안내되어, 베어링이 윤활된다.
그 다음, 캐리어에 의해 발생되는 원심력으로 인해, 윤활유는 제 3 안내 통로를 통해 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로도 안내된다.
한편, 자동변속기가 캐리어는 회전하지 않지만 피니언 기어는 회전하는 속도에 있을 때, 즉 자동변속기가 피니언 기어가 태양 기어 주위를 공전하지 않는 상태에서 회전하는 속도에 있을 때, 회전 중심 축의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 회전 중심 축으로부터 제 1 안내 통로로 안내되는 윤활유는 제 2 안내 통로를 통해 피니언 축과 피니언 기어 사이의 공간으로도 안내되어, 베어링이 윤활된다.
피니언 기어가 회전함에 따라, 다각형 부분의 외주와 피니언 기어의 내주 사이의 공간의 용적은 제 3 안내 통로에 대해 변하고, 이는 펌핑 효과를 제공한다. 펌핑 효과 때문에, 피니언 축과 피니언 기어 사이의 공간으로 안내된 윤활유는 제 3 안내 통로로 공급된다. 그 다음, 윤활유는 제 3 안내 통로로부터 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 공급된다. 이와 같이, 윤활유는 회전 중심 축으로부터 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 각각 확실하게 안내될 수도 있다.
또한, 상기 구조에 있어서, 윤활유는 회전 중심 축 이후에 연속해서 제공되는 제 1 안내 통로, 제 2 안내 통로, 및 제 3 안내 통로를 통해 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 각각 안내된다. 따라서, 윤활유는, 오일 펌프로부터 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역으로 안내될 때, 그리고 오일 펌프로부터 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 안내될 때 하나의 윤활유 경로를 흐른다.
이는 오일 펌프로부터 각각의 안내 통로로 공급되는 윤활유의 압력의 감소를 방지하여, 펌핑 효과를 향상시킨다. 그 결과, 윤활 성능은 향상되고, 따라서 피니언 기어, 태양 기어, 및 링 기어의 마모는 최소화된다.
상기 유성기어세트는, 다각형 부분이 피니언 축과 별개로 제공되고 다각형 외주를 구비하며 피니언 축을 덮도록 배치되는 다각형 부재를 포함하도록, 그리고 제 2 안내 통로는 피니언 축 및 다각형 부재에 형성되도록 구성될 수도 있다.
이러한 구조에 따르면, 다각형 부재는 피니언 축과 별개로 제공되기 때문에, 피니언 축의 외주는 다각형 형상으로 형성될 필요가 없고, 그러므로 종래의 피니언 축이 사용될 수도 있다.
또한, 상기 유성기어세트는, 다각형 부분을 향하는 피니언 기어의 내주가 다각형이도록 구성될 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이의 공간은 피니언 축의 원주 방향을 따라 다수의 공간으로 분할된다.
이러한 구조에 따르면, 피니언 기어가 회전함에 따라, 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이의 공간의 용적은 제 3 안내 통로에 대해 더 급격하게 변한다. 이는 제 2 안내 통로를 통해 피니언 축과 피니언 기어 사이의 공간으로 안내되는 윤활유를 위한 펌핑 효과를 더 향상시킨다. 이에 따라, 윤활유는 제 3 안내 통로를 통해 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 역역 각각으로 더 확실하게 공급된다.
본 발명의 다른 양태는, 상기와 같이 구성되는 복수의 유성기어세트를 포함하며, 복수의 유성기어세트를 통해 내연기관으로부터 회전 중심 축으로 입력되는 회전 속도를 변화시키고 그 회전을 출력하는 자동변속기에 관한 것이다. 이와 같이 구성되는 자동변속기에 따르면, 윤활 성능이 향상되고, 그러므로 피니언 기어, 태양 기어, 및 링 기어의 마모는 최소화될 수도 있다.
본 발명의 다른 양태는, 회전 중심 축에 대해 회전하는 태양 기어; 태양 기어의 반경방향 외측에 제공되는 링 기어; 태양 기어와 링 기어 사이에 제공되고 태양 기어 및 링 기어와 맞물리는 피니언 기어; 및 회전 중심 축에 실질적으로 평행하게 이어지고 베어링을 통해 피니언 기어를 회전가능하게 지지하는 피니언 축을 포함하는 유성기어세트에 관한 것이다. 피니언 축은 피니언 축의 외주에 형성되며 베어링이 부착되는 베어링 부분; 피니언 축의 축선 방향으로 베어링 부분과 상이한 위치에 위치되며, 피니언 축의 축 중심과 비균일 부분의 외주 사이의 거리가 균일하지 않은 비균일 부분; 피니언 축의 축선 방향으로 이어지며 회전 중심 축으로부터 윤활유가 안내되는 제 1 안내 통로; 및 비균일 부분에 형성되고 제 1 안내 통로로부터 피니언 축의 반경 방향으로 이어지며 윤활유를 제 1 안내 통로로부터 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내하는 제 2 안내 통로를 포함한다. 피니언 기어의 반경 방향으로 이어지는 제 3 안내 통로가 피니언 기어에 형성되어 있으며, 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내된 윤활유는 제 3 안내 통로를 통해 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 공급된다. 제 3 안내 통로의 입구는 비균일 부분을 향한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부의 도면을 참조하는 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이며, 동일한 도면부호가 동일한 요소를 나타내는데 사용된다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동변속기에 제공되는 유성기어세트의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동변속기의 유성기어세트에서 성립되는 각각의 속도를 위한 결속 상태를 나타내는 결속 차트이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동변속기의 유성기어세트에서 성립되는 각각의 속도를 나타내는 정렬 차트이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동변속기의 제 2 유성기어세트를 보여주는 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동변속기의 제 2 유성기어세트의 피니언 축 및 피니언 기어를 보여주는 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동변속기의 제 2 유성기어세트의 피니언 축 및 피니언 기어를 보여주는 사시도이다.
도 7 은 도 5 의 선 Ⅶ-Ⅶ 을 따라 취한 단면도이다.
도 8A 내지 도 8E 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동변속기의 유성기어세트의 피니언 축과 피니언 기어 사이의 공간으로 윤활유가 안내될 때 나타나는 펌핑 효과를 각각 보여주는 도면이다.
도 9 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동변속기의 제 1 유성기어세트를 위한 윤활 구조를 보여주는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동변속기의 제 2 유성기어세트의 피니언 축 및 피니언 기어의 주요 부분을 보여주는 단면도이다.
도 11 은 본 발명의 제 1 실시예에 다른 자동변속기의 다른 구조에서의 제 2 유성기어세트의 피니언 축 및 피니언 기어의 주요 부분을 보여주는 단면도이다.
도 12A 는 종래의 유성기어세트의 주요 부분을 보여주는 단면도이다.
도 12B 는 종래의 유성기어세트에 결합된 안내 플레이트에 형성된 홈의 형상을 보여주는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 유성기어세트 및 자동변속기를 첨부의 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1 내지 도 9 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유성기어세트 및 자동변속기를 보여주는 도면이다. 제 1 실시예는 유성기어세트가 자동변속기에 결합되어 있는 예이다.
우선, 자동변속기 (21) 의 구성을 설명할 것이다. 도 1 을 참조하면, 자동변속기 (21) 는 제 1 유성기어세트 (100), 제 2 유성기어세트 (110), 및 제 3 유 성기어세트 (120) 를 구비하는 다중 변속 기구 (22) 및 토크컨버터 (TC) 를 포함한다. 토크컨버터 (TC) 및 다중 변속 기구 (22) 는 동일한 축선에 직렬로 배열된다. 토크컨버터 (TC) 는 컨버터 하우징 (23) 및 변속기 케이스 (24) 로 구성되는 일체형 케이싱 (25) 내에 배치된다.
토크컨버터 (TC) 는 엔진 (26) 의 출력축에 연결되는 임펠러 (28), 및 유체 커플링을 통해 임펠러 (28) 에 연결되는 터빈 (29) 을 포함한다. 터빈 (29) 의 입력축 (30) 은 다중 변속 기구 (22) 의 회전중심축을 구성하는 중간 축 (31) 에 연결된다.
중간 축 (31) 은 출력축 (32) 에 연결된다. 출력축 (32) 은 차동 유닛을 통해 좌우 구동륜에 연결된다. 차동 유닛 및 좌우 구동륜은 도면에 도시되지 않았다. 중간 축 (31) 은 그 양측에서 각각 입력축 (30) 및 출력축 (32) 을 통해 변속기 케이스 (24) 에 회전가능하게 지지된다.
차량의 전방측에 대응하는 토크컨버터 (TC) 측에 있는 다중 변속 기구 (22) 의 구역은 클러치 구역 (CP) 으로 구성되며, 차량의 후방측에 대응하는 출력축 (32) 측에 있는 구역은 기어 구역 (GP) 으로 구성된다. 클러치 구역 (CP) 에 있어서, 3 개의 클러치, 즉 제 1 클러치 (C1), 제 2 클러치 (C2) 및 제 3 클러치 (C3) 에 유압식 엑츄에이터 (도면에는 도시하지 않음) 가 공동으로 제공된다.
3 개의 클러치 중에서, 제 2 클러치 (C2) 및 제 3 클러치 (C3) 는, 제 2 클러치 (C2) 가 차량의 전방측 쪽에 위치하고 제 3 클러치 (C3) 가 차량의 후방측 쪽에 위치하도록 클러치 구역 (CP) 의 외주측에 배치된다. 즉, 클러치 구역 (CP) 의 외주측에서, 제 2 클러치 (C2) 및 제 3 클러치 (C3) 는, 제 2 클러치 (C2) 의 후방측과 제 3 클러치 (C3) 의 전방측이 서로 바라보도록 축선 방향으로 실질적으로 일렬로 배치된다. 제 1 클러치 (C1) 는 제 2 클러치 (C2) 및 제 3 클러치 (C3) 의 내주측에 배치된다.
기어 구역 (GP) 에 있어서, 제 1 유성기어세트 (100), 제 2 유성기어세트 (110), 및 제 3 유성기어세트 (120) 는 이 순서로 차량의 전방측으로부터 배치된다. 제 1 유성기어세트 (100) 는 슬리브 축 (SL1) 에 형성되어 있는 태양 기어 (S1) 를 포함한다. 제 2 유성기어세트 (110) 는 슬리브 축 (SL2) 과 연결되는 캐리어 (CR2) 를 포함한다. 제 3 유성기어세트 (120) 는 중간 축 (31) 에 형성되어 있는 태양 기어 (S3) 를 포함한다.
제 3 브레이크 (B3), 제 1 일방 클러치 (F1), 및 제 2 일방 클러치 (F2) 는 중간 축 (31) 의 축선 방향으로 볼 때 클러치 구역 (CP) 과 제 1 유성기어세트 (100) 사이에 제공된다. 제 3 일방 클러치 (F3) 가 제 2 유성기어세트 (110) 와 제 3 유성기어세트 (120) 사이에 제공된다.
제 1 브레이크 (B1) 는 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 를 회전가능하게 지지하는 캐리어 (CR1) 를 변속기 케이스 (24) 에 대해 제동한다. 제 2 브레이크 (B2) 는 제 1 유성기어세트 (100) 의 링 기어 (R1) 및 제 2 유성기어세트 (110) 의 링 기어 (R2) 를 제동한다.
제 3 브레이크 (B3) 는 제 1 일방 클러치 (F1) 와 협력하여 제 1 유성기어세트 (100) 의 캐리어 (CR1) 가 정상 방향으로만 회전할 수 있게 한다. 제 2 일 방 클러치 (F2) 는 슬리브 축 (SL1) 이 정상 방향으로만 회전할 수 있게 하고, 제 3 일방 클러치 (F3) 는 슬리브 축 (SL2) 이 정상 방향으로만 회전할 수 있게 한다.
피니언 기어 (PG1a, PG1b) 는 대응하는 피니언 축을 통해 캐리어 (CR1) 에 회전가능하게 지지되며, 이를 이하에서 설명할 것이다. 캐리어 (CR1) 는 슬리브 축 (SL1) 에 대해 회전한다. 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 는 태양 기어 (S1) 와 링 기어 (R1) 사이에 놓이고, 태양 기어 (S1) 및 링 기어 (R1) 와 맞물린다.
피니언 기어 (PG2) 는 대응하는 피니언 축을 통해 캐리어 (CR2) 에 회전가능하게 지지되며, 이를 이하에서 설명할 것이다. 캐리어 (CR2) 는 중간 축 (31) 에 대해 회전하다. 피니언 기어 (PG2) 는 태양 기어 (S2) 와 링 기어 (R2) 사이에 놓이고, 태양 기어 (S2) 및 링 기어 (R2) 와 맞물린다.
또한, 피니언 기어 (PG3) 는 대응하는 피니언 축을 통해 캐리어 (CR3) 에 회전가능하게 지지되며, 이를 이하에서 설명할 것이다. 캐리어 (CR3) 는 중간 축 (31) 에 대해 회전한다. 피니언 기어 (PG3) 는 태양 기어 (S3) 와 링 기어 (R3) 사이에 놓이고, 태양 기어 (S3) 및 링 기어 (R3) 와 맞물린다.
다음으로, 다중 변속 기구 (22) 의 다중 변속 작용을 도 2 의 결속차트 및 도 3 의 정렬차트를 참조하여 설명할 것이다. 다중 변속 기구 (22) 는, 상이한 기능을 하는 부분으로서, 제 1 유성기어세트 (100) 로 구성되는 전방 기어 유닛 (FGU), 및 제 2 유성기어세트 (110) 와 제 3 유성기어세트 (120) 로 구성되는 후방 기어 유닛 (RGU) 을 구비한다.
후방 기어 유닛 (RGU) 은, 총 4 개의 회전 요소로서, 중간 축 (31) 을 통해 서로 연결되는 태양 기어 (S2) 와 태양 기어 (S3) 로 구성되는 제 1 회전 요소 (RM1), 연결 부재 (33) 를 통해 서로 연결되는 캐리어 (CR2) 와 링 기어 (R3) 로 구성되는 제 2 회전 요소 (RM2), 서로 연결되는 링 기어 (R1) 와 링 기어 (R2) 로 구성되는 제 3 회전 요소 (RM3), 및 출력축 (32) 과 연결되는 캐리어 (CR3) 로 구성되는 제 4 회전 요소 (RM4) 를 구비한다. 이러한 구조에 있어서, 제 4 회전 요소 (RM4) 는 회전 출력 요소로서 작용한다.
제 1 회전 요소 (RM1) 는 중간 축 (31) 을 통해 제 1 클러치 (C1) 에 연결된다. 제 2 회전 요소 (RM2) 는 슬리브 축 (SL2) 을 통해 제 2 클러치 (C2) 에 연결된다. 피니언 기어 (PG1) 를 위한 입력 부재로서 작용하는 태양 기어 (S1) 는 슬리브 축 (SL1) 을 통해 제 3 클러치 (C3) 에 연결된다.
도 2 를 참조하면, 제 1 전진 속도 (제 1 속도: 1ST) 를 성립시킬 때, 입력 축 (30) 이 태양 기어 (S2, S3) (즉, 제 1 회전 요소 (RM1)) 에 연결되도록 제 1 클러치 (C1) 가 결속된다. 이때, 제 3 일방 클러치 (F3) 는 캐리어 (CR2) 및 링 기어 (R3) (즉, 제 2 회전 요소 (RM2)) 의 역회전을 제한한다. 이에 따라, 캐리어 (CR2) 는 고정되므로, 입력축 (30) 의 회전은 제 1 클러치 (C1) 를 통해 제 3 유성기어세트 (120) 의 태양 기어 (S3) 에 직접 입력된다.
그 결과, 링 기어 (R3) 가 제 3 일방 클러치 (F3) 에 의해 잠금된 상태에서, 도 3 의 정렬차트에서 선 L1 으로 나타낸 상태가 달성되며, 이때 출력축 (32) 과 연결된 캐리어 (CR3) 에서 정상 회전 방향의 제 1 속 회전이 얻어진다. 이때, 제 2 유성기어세트 (110) 는 태양 기어 (S2) 가 회전하는 상태에서 공회전한다.
제 1 속도에서 엔진 브레이크가 가해질 때, 태양 기어 (S2) 를 공회전시키기 위해 링 기어 (R3) 및 캐리어 (CR2) 가 더 확실하게 잠기도록 제 4 브레이크 (134) 가 결속된다. 즉, 제 1 속도에서, 캐리어 (CR2) 는 잠기고, 피니언 기어 (PG2) 는 태양 기어 (S2) 주위를 공전하지 않는 상태로 회전한다.
제 2 전진 속도 (제 2 속도: 2ND) 를 성립시킬 때, 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 속도를 성립시킬 때 결속되는 클러치 (C1) 뿐만 아니라 브레이크 (B3) 도 결속된다. 이에 대응하여, 제 3 일방 클러치 (F3) 는 풀리고, 제 1 일방 클러치 (F1) 및 제 2 일방 클러치 (F2) 는 잠긴다.
이때, 캐리어 (CR1) 는 잠긴 제 1 일방 클러치 (F1) 에 의해 고정되고, 태양 기어 (S1) 는 결속된 브레이크 (B3) 에 의해 잠긴 제 2 일방 클러치 (F2) 에 의해 고정되기 때문에, 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 는 고정이 유지된다. 따라서, 링 기어 (R1) 와 연결되는 제 2 유성기어세트 (110) 의 링 기어 (R2) 또한 고정된다.
이 상태에서, 입력축 (30) 의 회전은 제 1 클러치 (C1) 및 태양 기어 (S2) 를 통해 피니언 기어 (PG2) 에 입력되고, 제 1 클러치 (C1) 및 태양 기어 (S3) 를 통해 피니언 기어 (PG3) 에 입력된다.
이에 따라, 상기와 같이 제동되는 제 2 유성기어세트 (110) 의 링 기어 (R2) 의 회전에 대응하여 (속도 =0), 도 3 의 정렬차트의 선 L2 로 나타낸 상태가 성립되고, 이때 출력축 (32) 과 연결되는 캐리어 (CR3) 에서 정상 회전 방향의 제 2 속 회전이 얻어진다.
제 3 전진 속도 (제 3 속도: 3RD) 를 성립시킬 때, 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 속도 및 제 2 속도를 성립시킬 때 결속되는 제 1 클러치 (C1) 뿐만아니라 제 3 클러치 (C3) 도 결속되며, 브레이크 (B3) 는 결속된 상태로 유지된다. 이에 대응하여, 제 1 일방 클러치 (F1) 는 잠김이 유지되면서, 제 2 일방 클러치 (F2) 는 풀린다.
이 상태에 있어서, 입력축 (30) 의 회전은 제 3 클러치 (C3) 를 통해 전방 기어 유닛 (FGU) 의 태양 기어 (S1) 에 부가적으로 입력되고, 또한 제 1 클러치 (C1) 를 통해 후방 기어 유닛 (RGU) 에도 입력되며, 캐리어 (CR1) 는 제 1 일방 클러치 (F1) 에 의해 고정된다.
따라서, 제 1 유성기어세트 (100) 의 태양 기어 (S1) 에 입력되는 입력축 (30) 의 회전 및 고정되어 있는 제 1 유성기어세트 (100) 의 캐리어 (CR1) 로 인해, 전방 기어 유닛 (FGU) 의 출력 부재로서 작용하는 링 기어 (R1) 로부터 후방 기어 유닛 (RGU) 의 입력 부재로서 작용하는 제 2 유성기어세트 (110) 의 링 기어 (R2) 로 정상 방향 회전 (RV1) 이 출력되는 도 3 의 선 L3 로 나타낸 상태가 성립된다.
한편, 이때, 입력축 (30) 의 회전은 후방 기어 유닛 (RGU) 의 태양 기어 (S2, S3) 에 입력되고, 링 기어 (R2) 에 입력되는 회전 (RV1) 이 도 3 에서 선 L4 로 나타낸 바와 같이 합쳐져, 출력 축 (32) 에 연결된 캐리어 (CR3) 에서 제 3 속 회전이 얻어진다.
제 4 전진 속도 (제 4 속도: 4TH) 를 성립시킬 때, 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 속도, 제 2 속도 및 제 3 속도를 성립시킬 때 결속되는 제 1 클러 치 (C1) 와, 또한 제 3 속도를 성립시킬 때 결속되는 제 3 클러치 (C3) 뿐만 아니라 제 2 클러치 (C2) 도 결속된다. 이에 대응하여, 제 1 일방 클러치 (F1) 는 풀린다.
이 상태에서, 입력축 (30) 의 회전은, 제 2 클러치 (C2) 를 통해 제 2 캐리어 (CR2) 및 링 기어 (R3) 에 입력되고, 또한 제 1 클러치 (C1) 를 통해 후방 기어 유닛 (RGU) 의 태양 기어 (S2) 및 태양 기어 (S3) 에 입력된다. 따라서, 전체 후방 기어 유닛 (RGU), 즉 제 2 유성기어세트 (110) 및 제 3 유성기어세트 (120) 는 직접 연결되고 따라서 함께 회전한다. 이에 따라, 출력축 (32) 에 연결된 캐리어 (CR3) 에서 제 4 속 회전이 얻어지는 도 3 의 선 L5 로 나타낸 상태가 성립된다.
상기 제 2 속도 ~ 제 4 속도에서, 캐리어 (CR2) 는 고정되지 않고, 그러므로 피니언 기어 (PG2) 는 중간축 (31) 주위를 공전한다.
제 5 전진 속도 (제 5 속도: 5TH) 를 성립시킬 때, 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 제 2 클러치 (C2) 및 제 3 클러치 (C3) 는 결속이 유지됨과 동시에 제 1 클러치 (C1) 는 해방되고, 제 1 브레이크 (B1) 는 결속된다.
이 상태에서, 입력축 (30) 의 회전은 후방 기어 유닛 (RGU) 을 형성하는 제 2 유성기어세트 (110) 의 캐리어 (CR2) 및 제 3 유성기어세트 (120) 의 링 기어 (R3) 에 제 2 클러치 (C2) 를 통해 입력되고, 전방 기어 유닛 (FGU) 을 형성하는 제 1 유성기어세트 (100) 의 태양 기어 (S1) 에 제 3 클러치 (C3) 를 통해 입력된다.
이때, 캐리어 (CR1) 는 제 1 브레이크 (B1) 에 의해 고정되기 때문에, 전방 기어 유닛 (FGU) 은 느려진 정상 방향 회전 (RV1) 이 링 기어 (R1) 로부터 후방 기어 유닛 (RGU) 의 링 기어 (R2) 로 출력되는 도 3 의 선 L3 로 표시된 상태에 놓인다.
한편, 상기와 같이, 입력축 (30) 의 회전은 후방 기어 유닛 (RGU) 의 캐리어 (CR2) 및 링 기어 (R3) 에 입력되기 때문에, 제 5 속 회전이 캐리어 (CR3) 에서 얻어지고 캐리어 (CR3) 로부터 출력축 (32) 으로 전달되는 도 3 의 정렬차트의 선 L6 으로 표시된 상태가 성립된다.
제 6 전진 속도 (제 6 속도: 6TH) 를 성립시킬 때, 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 제 2 클러치 (C2) 및 제 3 클러치 (C3) 는 결속이 유지되고, 제 1 브레이크 (B1) 와 제 3 브레이크 (B3) 는 해방되는 동시에 제 2 브레이크 (B2) 는 결속된다.
이 상태에서, 입력축 (30) 의 회전은 후방 기어 유닛 (RGU) 을 형성하는 제 2 유성기어세트 (110) 의 캐리어 (CR2) 및 제 3 유성기어세트 (120) 의 링 기어 (R3) 에 제 2 클러치 (C2) 를 통해 입력된다.
한편, 링 기어 (R2) 는 제 2 브레이크 (B2) 에 의해 고정되기 때문에, 캐리어 (CR2) 의 상기 회전에 의해, 태양 기어 (S2) 및 태양 기어 (S3) 는 그들이 제 5 속도에서 회전할 때보다 더 빠르게 회전한다. 링 기어 (R3) 의 회전 및 태양 기어 (S3) 의 고속 회전으로 인해, 제 5 속 회전보다 더 빠른 제 6 속 회전이 캐리어 (CR3) 에서 얻어지고 캐리어 (CR3) 로부터 출력축 (32) 으로 전달된다.
제 6 속도는 도 3 의 정렬차트의 선 L7 에 대응한다. 선 L7 로 표시된 상태에서, 제 1 브레이크 (B1) 및 제 3 브레이크 (B3) 는 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이 해방되고, 제 1 브레이크 (B1) 및 제 3 브레이크 (B3) 는 자동변속기 (21) 의 변속에 영향을 주지 않는다. 또한, 제 3 클러치 (C3) 는 결속이 유지되어도, 제 2 일방 클러치 (F2) 는 풀리며, 제 1 유성기어세트 (100) 의 캐리어 (CR1) 는 자유로워지기 때문에, 제 3 클러치 (C3) 는 자동변속기 (21) 의 변속에 영향을 주지 않는다. 주차 위치 "P", 중립 위치 "N", 및 후진 위치 "REV" 에 대한 설명은 생략한다. 도 3 에서, "REV" 는 후진 회전 속도를 나타낸다.
도 4 및 도 5 는 피니언 기어 (PG2) 를 지지하는 피니언 축 (34) 주위의 윤활 구조를 보여주기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5 를 참조하면, 제 2 유성기어세트 (110) 는, 양쪽 단부에서 캐리어 (CR2) 에 고정되는 각각의 피니언 축 (34) 에 니들 베어링 (35) 을 통해 각각의 피니언 기어 (PG2) 가 회전가능하게 지지되는 단순한 유성기어세트이다. 캐리어 (CR2) 의 전방측은 슬리브 축 (SL2) 과 연결되고, 캐리어 (CR2) 의 후방측은 연결 부재 (33) 를 통해 링 기어 (R3) 와 연결되며, 피니언 기어 (PG2) 와 맞물리는 링 기어 (R2) 는 링 기어 (R1) 와 연결된다.
이에 따라, 실시예의 다중 변속 기구 (22) 는, 태양 기어 (S2) 와 태양 기어 (S2) 의 반경방향 외측에 제공되는 링 기어 (R2) 사이에 배치되며 태양 기어 (S2) 및 링 기어 (R2) 와 맞물리는 피니언 기어 (PG2); 및 중간 축 (31) 에 대해 회전가능한 캐리어 (CR2) 로서 중간 축 (31) 과 실질적으로 평행하게 뻗어있고 각각의 피니언 기어 (PG2) 를 니들 베어링 (35) 을 통해 회전가능하게 각각 지지하는 피니언 축 (34) 을 구비하는 캐리어 (CR2) 를 구비하는 제 2 유성기어세트 (110) 를 포함한다.
또한, 중간 축 (31) 에는, 축선방향 오일 통로 (31a) 가 중간축 (31) 의 축선방향으로 이어지도록 형성되어 있고, 윤활유가 오일 펌프 (도면에는 도시하지 않음) 로부터 축선방향 오일 통로 (31a) 에 공급된다. 또한, 중간 축 (31) 에는, 반경방향 오일 통로 (31b) 가 중간축 (31) 의 반경 방향으로 이어지도록 형성되어 있다. 반경방향 오일 통로 (31b) 는 축선방향 오일 통로 (31a) 와 연통한다.
오일 통로 (36) 가 캐리어 (CR2) 에 형성되어 있고, 오일 통로 (36) 는 반경방향 오일 통로 (31b) 와 연통한다. 피니언 축 (34) 각각에는, 피니언 축 (34) 의 축선방향으로 이어지는 축선방향 오일 통로 (34a) 가 제 1 안내 통로로서 형성되어 있다. 축선방향 오일 통로 (34a) 는 오일 통로 (36) 와 연통한다. 또한, 피니언 축 (34) 각각에는, 피니언 축 (34) 의 반경 방향으로 이어지는 제 2 안내 통로로서, 반경방향 오일 통로 (34b) 도 형성되어 있다. 반경방향 오일 통로 (34b) 는 축선방향 오일 통로 (34a) 와 연통한다.
각각의 반경방향 오일 통로 (34b) 는, 반경방향 오일 통로 (34b) 의 개구부가 피니언 축 (34) 의 외주와 피니언 기어 (PG2) 사이의 공간을 향하도록 피니언 축 (34) 의 반경 방향으로 피니언 축 (34) 을 관통한다.
이 실시예에 있어서, 윤활유는 중간 축 (31) 의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해 축선방향 오일 통로 (31a), 반경방향 오일 통로 (31b), 오일 통로 (36), 및 축선방향 오일 통로 (34a) 를 통해 반경방향 오일 통로 (34b) 로 안내된다. 그 다음, 윤활유는 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG2) 사이의 공간으로 안내되고, 니들 베어링 (35) 을 윤활한다.
피니언 기어 (PG2) 각각에는, 피니언 기어 (PG2) 의 반경 방향으로 이어지는 반경방향 오일 통로 (37) 가 제 3 안내 통로로서 형성된다. 반경방향 오일 통로 (37) 각각은 반경 방향으로 피니언 기어 (PG2) 를 관통한다.
반경방향 오일 통로 (37) 각각은, 일 단부에서는 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG2) 사이의 공간과 연통하고, 타 단부에서는 태양 기어 (S2) 가 피니언 기어 (PG2) 와 맞물리는 영역 및 링 기어 (R2) 가 피니언 기어 (PG2) 와 맞물리는 영역과 연통한다. 반경방향 오일 통로 (37) 를 통해, 윤활유는 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG2) 사이의 공간으로부터 태양 기어 (S2) 가 피니언 기어 (PG2) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG2) 가 링 기어 (R2) 와 맞물리는 영역으로 각각 공급된다.
또한, 도 6 및 도 7 을 참조하면, 피니언 축 (34) 각각은 그 외주에 니들 베어링 (35) 이 부착되는 원형 베어링부 (38) 를 구비하며, 다각형 외주를 갖는 다각형 부분 (39) 을 구비한다. 이 실시예에 있어서, 다각형 부분 (39) 은 6각형 외주를 갖는다. 다각형 부분 (39) 의 외주와 피니언 기어 (PG2) 의 내주 사이에 형성된 공간은 피니언 축 (34) 의 원주 방향을 따라 6개의 공간 (40) 으로 분할된다.
반경방향 오일 통로 (34b) 가 다각형 부분 (39) 에 형성되어 있으며, 반경방향 오일 통로 (37) 의 입구는 다각형 부분 (39) 을 향한다.
다음으로, 실시예의 자동변속기 (21) 를 윤활하기 위한 방법을 설명할 것이다. 이 실시예에 있어서, 자동변속기 (21) 가, 중간축 (31) 이 제 1 클러치 (C1) 를 통해 입력축 (30) 에 연결되고 캐리어 (CR2) 및 피니언 기어 (PG2) 가 회전하는 속도, 즉 피니언 기어 (PG2) 가 공전하는 속도에 있을 때, 다시 말해 자동변속기 (21) 가 제 2 속도, 제 3 속도, 또는 제 4 속도에 있을 때, 윤활유는 중간축 (31) 의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 인해 중간축 (31) 의 축선방향 오일 통로 (31a), 반경방향 오일 통로 (31b), 오일 통로 (36), 축선방향 오일 통로 (34a), 및 반경방향 오일 통로 (34b) 를 통해 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG2) 사이의 공간으로 안내되어, 니들 베어링 (35) 이 윤활된다.
또한, 캐리어 (CR2) 의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 인해, 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG2) 사이의 공간으로 안내되는 윤활유는, 태양 기어 (S2) 가 피니언 기어 (PG2) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG2) 가 링 기어 (R2) 와 맞물리는 영역으로도 각각 안내되어, 각각의 맞물림 영역이 윤활된다.
한편, 자동변속기 (21) 가, 중간축 (31) 이 제 1 클러치 (C1) 를 통해 입력축 (30) 에 연결되고 피니언 기어 (PG2) 가 태양 기어 (S2) 주위를 공전하지 않는 상태로 회전하는 속도에 있을 때, 즉 자동변속기 (21) 가 제 1 속도에 있을 때, 캐리어 (CR2) 는 회전하지 않기 때문에, 캐리어 (CR2) 에 의한 원심력은 발생하지 않는다.
이 실시예에 있어서, 중간축 (31) 의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 인해 반경방향 오일 통로 (31b), 오일 통로 (36), 축선방향 오일 통로 (34a), 및 반경방 향 오일 통로 (34b) 를 통해 중간축 (31) 의 축선방향 오일 통로 (31a) 로부터 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG2) 사이의 공간으로 안내되는 윤활유는, 다각형 부분 (39) 과 피니언 기어 (PG2) 사이의 공간으로도 안내된다.
이때, 피니언 기어 (PG2) 가 회전하기 때문에, 다각형 부분 (39) 의 외주와 피니언 기어 (PG2) 의 내주 사이의 공간 (40) 각각의 용적은 도 8A ~ 도 8E 에 도시되어 있는 바와 같이 반경방향 오일 통로 (37) 에 대해 변한다. 따라서, 다각형 부분 (39) 에서 회전하는 피니언 기어 (PG2) 에 의해 제공되는 펌핑 효과로 인해, 다각형 부분 (39) 과 피니언 기어 (PG2) 사이의 공간 (40) 으로 안내된 윤활유는 반경방향 오일 통로로 안내되고, 피니언 기어 (PG2) 가 태양 기어 (S2) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG2) 가 링 기어 (R2) 와 맞물리는 영역으로도 각각 공급된다. 도 8A 내지 도 8E 의 화살표는 윤활유 흐름을 나타낸다.
이에 따라, 자동변속기 (21) 가, 피니언 축 (34) 의 외주에 위치되는 각각의 피니언 기어 (PG2) 가 태양 기어 (S2) 주위를 공전하지 않는 상태에서 회전하는 속도에 있을 때에도, 윤활유는 중간축 (31) 으로부터 피니언 기어 (PG2) 가 태양 기어 (S2) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG2) 가 링 기어 (R2) 와 맞물리는 영역으로 각각 확실하게 안내될 수도 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 윤활유는, 중간축 (31) 의 축선방향 오일 통로 (31a) 이후에 연속하여 제공되는 반경방향 오일 통로 (31b), 오일 통로 (36), 축선방향 오일 통로 (34a) 및 반경방향 오일 통로 (34b) 를 통해 피니언 기어 (PG2) 가 태양 기어 (S2) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG2) 가 링 기어 (R2) 와 맞물 리는 영역으로 안내된다. 따라서, 윤활유는, 오일 펌프로부터 피니언 기어 (PG2) 가 태양 기어 (S2) 와 맞물리는 영역으로 안내될 때, 그리고 오일 펌프로부터 피니언 기어 (PG2) 가 링 기어 (R2) 와 맞물리는 영역으로 각각 안내될 때, 하나의 윤활유 경로로 흐르며, 이는 펌핑 효과를 향상시킨다. 그 결과, 윤활 성능은 향상되고, 따라서 피니언 기어 (PG2), 태양 기어 (S2), 및 링 기어 (R2) 의 마모가 최소화된다.
또한, 제 3 유성기어세트 (120) 에 대한 윤활 구조와 관련하여, 피니언 기어 (PG3) 는 자동변속기 (21) 의 임의의 속도에서 회전하기 때문에, 각각의 피니언 기어 (PG3) 가 회전가능하게 지지되는 각각의 피니언 축에 다각형 피니언을 형성할 필요가 없다. 그러나, 윤활 성능을 더 향상시키기 위해서, 제 2 유성기어세트 (110) 의 각각의 피니언 축에서와 같이, 다각형 부분이 제 3 유성기어세트 (120) 의 각각의 피니언 축에 형성될 수도 있다.
또한, 제 1 유성기어세트 (100) 와 관련하여, 도 2 에 도시되어 있는 바와 같이, 제 5 속도 및 제 6 속도에서는 중간축 (31) 이 제 1 클러치 (C1) 를 통해 입력축 (30) 에 연결되지 않기 때문에, 윤활유를 피니언 기어 (PG1) 로 안내하기 위해서 중간축 (31) 의 원심력을 이용하는 것을 불가능하다.
이 실시예에 있어서, 도면에는 도시하지 않았지만, 축선방향 오일 통로가 슬리브 축 (SL1) 에 형성되어 있으며, 이 슬리브 축 (SL1) 은 회전 중심축으로서 작용하고, 그 외주에 태양 기어 (S1) 가 일체로 형성되어 있다. 축선방향 오일 통로는 슬리브 축 (SL1) 의 축선 방향으로 이어지며, 슬리브 축 (SL1) 에 형성된 반경방향 오일 통로와 연통한다. 반경방향 오일 통로는 각각의 피니언 기어 (PG1) 에 형성된 오일 통로와 연통한다.
이하에서, 제 1 유성기어세트 (100) 를 위한 윤활 구조를 도 9 를 참조하여 설명할 것이다. 이하에서, 제 1 유성기어세트 (100) 의 피니언 축은 제 3 유성기어세트 (120) 의 피니언 축과 구조적으로 동일하기 때문에, 제 1 유성기어세트 (100) 의 피니언 축의 구조는 상세하게 설명하지 않을 것이다.
도 9 를 참조하면, 제 1 유성기어세트 (100) 는, 캐리어 (CR1) 가 니들 베어링 (34) 을 통해 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 를 각각 회전가능하게 지지하는 쌍으로 된 피니언 축을 구비하는 더블 피니언 구성을 갖는다.
구체적으로는, 다중 변속 기구 (22) 의 제 1 유성기어세트 (100) 는, 슬리브 축 (SL1) 에 대해 회전하고, 슬리브 축 (SL1) 과 실질적으로 평행하게 각각 이어지는 쌍으로 된 피니언 축을 구비하는 캐리어 (CR1), 및 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 로 구성된다. 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 는 니들 베어링 (35) 을 통해 피니언 축의 각 쌍에 회전가능하게 지지된다. 따라서, 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 는 태양 기어 (S1) 와 태양 기어 (S1) 의 반경방향 외측에 위치되는 링 기어 (R1) 사이에 위치되고, 태양 기어 (S1) 및 링 기어 (R1) 와 각각 맞물린다.
오일 통로 (51) 가 제 1 유성기어세트 (100) 의 캐리어 (CR1) 에 형성되어 있으며, 슬리브 축 (SL1) 의 반경방향 오일 통로와 연통한다. 오일 통로 (51) 는 또한 피니언 축 (34) 의 축선 방향으로 이어지도록 각각의 피니언 축 (34) 에 제1 안내 통로로서 형성되어 있는 축선방향 오일 통로 (34a) 와 연통한다.
축선방향 오일 통로 (34a) 는 반경 방향으로 이어지도록 각각의 피니언 축 (34) 에 제 2 안내 통로로서 형성되어 있는 반경방향 오일 통로 (34b) 와 연통한다. 반경방향 오일 통로 (34b) 는 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1) 사이의 공간, 및 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1b) 사이의 공간과 각각 연통한다.
반경방향 오일 통로 (34b) 는 피니언 축 (34) 의 반경 방향으로 피니언 축 (34) 을 관통하고, 각각의 반경방향 오일 통로 (34b) 의 출구는 다각형 부분 (39) 과 피니언 기어 (PG1a) 사이의 공간 및 다각형 부분 (39) 과 피니언 기어 (PG1b) 사이의 공간을 각각 향한다.
반경방향 오일 통로 (52, 53) 가 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 의 반경 방향으로 이어지도록 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 에 제 3 안내 통로로서 각각 형성되어 있다.
반경방향 오일 통로 (52) 중 한 통로는 일 단부에서 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1b) 사이의 공간과 연통하고, 타 단부에서 태양 기어 (S1) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역과 연통하며, 반경방향 오일 통로 (52) 중 다른 한 통로는 일 단부에서 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1b) 사이의 공간과 연통하고, 타 단부에서 피니언 기어 (PG1a) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역과 연통한다. 따라서, 반경방향 오일 통로 (52) 를 통해, 윤활유가, 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1b) 사이의 공간으로부터 태양 기어 (S1) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG1a) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역으로 각각 안내된다.
한편, 반경방향 오일 통로 (53) 중 한 통로는 일 단부에서 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1a) 사이의 공간과 연통하고, 타 단부에서 링 기어 (R1) 가 피니언 기어 (PG1a) 와 맞물리는 영역과 연통하며, 반경방향 오일 통로 (53) 중 다른 한 통로는 일 단부에서 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1a) 사이의 공간과 연통하고 타 단부에서 피니언 기어 (PG1a) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역과 연통한다. 따라서, 반경방향 오일 통로 (53) 를 통해, 윤활유는 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1a) 사이의 공간으로부터 링 기어 (R1) 가 피니언 기어 (PG1a) 와 맞물리는 역영 및 피니언 기어 (PG1a) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역으로 각각 안내된다.
피니언 기어 (PG1a, PG1b) 와 관련하여, 자동변속기 (21) 가, 슬리브 축 (SL1) 은 제 3 클러치 (C3) 를 통해 입력 축 (30) 에 연결되고 피니언 기어 (PG1a) 및 피니언 기어 (PG1b) 는 태양 기어 (S1) 주위를 공전하지 않는 상태에서 회전하는 속도에 있을 때, 즉 자동변속기 (21) 가 제 5 속도에 있을 때, 도 3 에 도시되어 있는 바와 같이 캐리어 (CR1) 는 회전하지 않기 때문에 캐리어 (CR1) 에 의한 원심력은 발생하지 않는다.
실시예에 따르면, 슬리브 축 (SL1) 의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해, 슬리브 축 (SL1) 의 반경방향 오일 통로, 오일 통로 (51), 축선방향 오일 통로 (34a), 및 반경방향 오일 통로 (34b) 를 통해 슬리브 축 (SL1) 의 축선방향 오일 통로로부터 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1a) 사이의 공간으로 안내되는 윤활유는, 그 다음에 다각형 부분 (39) 과 피니언 기어 (PG1a) 사이의 공간으로 안내된 다. 또한, 슬리브 축 (SL1) 의 회전에 의해 발생되는 원심력에 의해, 슬리브 축 (SL1) 의 반경방향 오일 통로, 오일 통로 (51), 축선방향 오일 통로 (34a), 및 반경방향 오일 통로 (34b) 를 통해 슬리브 축 (SL1) 의 축선방향 오일 통로로부터 피니언 축 (34) 과 피니언 기어 (PG1b) 사이의 공간으로 안내되는 윤활유는 그 다음 다각형 부분 (39) 과 피니언 기어 (PG1b) 사이의 공간으로 안내된다.
이때, 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 는 회전함에 따라, 다각형 부분 (39) 의 외주와 피니언 기어 (PG1a) 의 내주 사이의 공간 및 다각형 부분 (39) 의 외주와 피니언 기어 (PG1b) 의 내주 사이의 공간의 각각의 용적은 도 8 에 도시되어 있는 경우에서와 같이 각각의 반경방향 오일 통로 (37) 에 대해 변한다. 따라서, 다각형 부분 (39) 에서 각각 회전하는 피니언 기어 (PG1a, PG1b) 에 의해 제공되는 펌핑 효과로 인해, 다각형 부분 (39) 과 피니언 기어 (PG1a) 사이의 공간으로 안내되는 윤활유 및 다각형 부분 (39) 과 피니언 기어 (PG1b) 사이의 공간으로 안내되는 윤활유는 반경방향 오일 통로 (52, 53) 로도 각각 안내된다.
그 다음, 윤활유는, 오일 통로 (52) 로부터 태양 기어 (S1) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG1a) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역으로 각각 안내되며, 오일 통로 (53) 로부터 링 기어 (R1) 가 피니언 기어 (PG1a) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG1a) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역으로 각각 안내된다. 그 결과, 각각의 맞물림 영역은 윤활된다.
또한, 실시예에 있어서, 윤활유는, 슬리브 축 (SL1) 의 축선방향 오일 통로 이후에 연속해서 제공되는 슬리브 축 (SL1) 의 반경방향 오일 통로, 오일 통로 (51), 축선방향 오일 통로 (34a), 및 반경방향 오일 통로 (34b) 를 통해, 태양 기어 (S1) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역, 링 기어 (R1) 가 피니언 기어 (PG1a) 와 맞물리는 영역, 및 피니언 기어 (PG1a) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역으로 각각 안내된다. 즉, 윤활유는 오일 펌프로부터 태양 기어 (S1) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역, 링 기어 (R1) 가 피니언 기어 (PG1a) 와 맞물리는 영역, 및 피니언 기어 (PG1a) 가 피니언 기어 (PG1b) 와 맞물리는 영역으로 각각 안내될 때 하나의 윤활유 경로를 흐르며, 이는 펌핑 효과를 향상시킨다. 그 결과, 윤활 성능이 향상되고, 따라서 피니언 기어 (PG1a), 피니언 기어 (PG1b), 태양 기어 (S1), 및 링 기어 (R1) 의 마모가 최소화된다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유성기어세트 및 자동변속기를 도시한다. 제 2 실시예는 피니언 축의 구조를 제외하고는 상기 제 1 실시예와 동일하다. 그러므로, 제 2 실시예에 있어서, 제 1 실시예의 것과 동일한 구성품 및 요소는 동일한 도면부호로 나타낼 것이고, 그 설명은 생략될 것이다.
도 10 을 참조하면, 각각의 피니언 축 (61) 은, 외주가 전체 축 길이에 걸쳐 원형이도록, 그리고 축선방향 오일 통로 (61a) 가 축선 방향으로 이어지도록 피니언 축 (61) 에 제 1 안내 통로로서 형성되도록 형성된다. 축선방향 오일 통로 (61a) 는 오일 통로 (36) 와 연통한다 (도 4 참조).
피니언 축 (61) 과 별개의 부재인 다각형 부재 (62) 가 피니언 축 (61) 을 덮도록 피니언 축 (61) 의 축선방향 중심부에 부착되어 있다.
다각형 부재 (62) 의 외주는 6각형이고, 반경방향 오일 통로 (62a) 가 반경 방향으로 이어지도록 제 2 안내 통로로서 형성되어 있다. 또한, 반경방향 오일 통로 (61b) 가 제 2 안내 통로로서 피니언 축 (61) 에 제공된다. 각각의 반경방향 오일 통로 (61b) 는 반경방향 오일 통로 (62a) 및 축선방향 오일 통로 (61a) 와 연통한다.
제 2 실시예에 있어서, 다각형 부재 (62) 는 피니언 축 (61) 의 외주에 부착되기 때문에, 피니언 기어 (PG2) 가 회전함에 따라, 다각형 부재 (62) 의 외주와 피니언 기어 (PG2) 의 내주 사이의 공간의 용적은 각각의 반경방향 오일 통로 (37) 에 대해 변한다.
따라서, 다각형 부재 (62) 의 외주와 피니언 기어 (PG2) 의 내주 사이의 공간으로 안내된 윤활유는 다각형 부재 (62) 에서 회전하는 피니언 기어 (PG2) 에 의해 제공되는 펌핑 효과에 의해 반경방향 오일 통로 (37) 로 안내될 수 있다. 이에 따라, 윤활유는 피니언 기어 (PG2) 가 태양 기어 (S2) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG2) 가 링 기어 (R2) 와 맞물리는 영역으로 공급된다. 따라서, 제 1 실시예에서의 효과와 동일한 효과가 획득될 수 있다.
또한, 제 2 실시예에 있어서, 다각형 부재 (62) 는 피니언 축 (61) 과 별개로 제공되기 때문에, 피니언 축 (61) 의 외주는 다각형 형상으로 형성될 필요가 없으며, 그러므로 종래의 피니언 축은 피니언 축 (61) 으로 사용될 수도 있다.
상기 각각의 실시예에서, 피니언 축 (34) 의 외주가 다각형이거나, 다각형 부재 (62) 가 피니언 축 (61) 의 외주에 부착되지만, 본 발명은 이러한 구조로 제한되지 않는다. 예컨대, 피니언 기어 (PG2) 의 내주는 다각형 형상으로 형성될 수도 있다.
예컨대, 도 11 을 참조하면, 다각형 부재 (71) 가 피니언 축 (34) 의 다각형 부분 (39) 을 향하도록 피니언 기어 (PG2) 의 내주에 형성될 수도 있어, 다각형 부분 (39) 과 다각형 부분 (71) 사이에 형성된 공간은 피니언 축 (34) 의 원주 방향으로 다수의 공간으로 분할된다.
이러한 구조에 따르면, 피니언 기어 (PG2) 가 회전함에 따라, 피니언 축 (34) 의 다각형 부분 (39) 의 외주와 피니언 기어 (PG2) 의 다각형 부분 (71) 사이의 공간의 용적은 도 11 에서 실선 및 2점 쇄선으로 표시된 바와 같이 반경방향 오일 통로 (37) 에 대해 더 급격하게 변한다. 이는 반경방향 오일 통로 (34b) 를 통해 피니언 축 (34) 의 외주와 피니언 기어 (PG2) 의 내주 사이의 각각의 공간으로 안내되는 윤활유를 위한 펌핑 효과를 더 향상시킨다. 그러므로, 윤활유는 반경방향 오일 통로 (37) 를 통해 피니언 기어 (PG2) 가 태양 기어 (S2) 와 맞물리는 영역 및 피니언 기어 (PG2) 가 링 기어 (R2) 와 맞물리는 영역 각각으로 더 확실하게 공급된다.
한편, 상기 실시예에서, 각각의 피니언 축의 외주는 다각형이다. 그러나, 피니언 기어가 회전함에 따라, 피니언 축 (34) 의 외주와 피니언 기어의 내주 사이의 공간의 용적이 각각의 반경방향 오일 통로 (37) 에 대해 변하는 한, 피니언 축의 외주는 임의의 형상으로 형성될 수도 있다. 예컨대, 각각의 피니언 축의 외주는 피니언 축의 축 중심으로부터 피니언 축의 외주까지의 거리가 균일하지 않은 비균일 형상으로 형성될 수도 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 유성기어세트에 있어서, 캐리어는 회전하지 않지만 피니언 축은 회전할 때, 윤활유는 회전 중심 축으로부터 피니언 기어와 태양 기어가 맞물리는 영역 및 피니언 기어와 링 기어가 맞물리는 영역으로 확실하게 안내되어, 윤활 성능이 향상되며, 따라서 피니언 기어, 태양 기어, 및 링 기어의 마모가 감소된다. 이와 같이, 캐리어가 차량의 자동변속기에서 회전하지 않을 때도, 각각의 피니언 기어의 외주는 적절하게 윤활된다.
본 발명의 일부 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 설명된 실시예로 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변화, 변경 또는 향상될 수도 있다.

Claims (7)

  1. 회전 중심 축에 대해 회전하는 태양 기어; 태양 기어의 반경방향 외측에 제공되는 링 기어; 태양 기어와 링 기어 사이에 제공되고 태양 기어 및 링 기어와 맞물리는 피니언 기어; 회전 중심 축에 대해 실질적으로 평행하게 이어지고 베어링을 통해 피니언 기어를 회전가능하게 지지하는 피니언 축; 및 회전 중심 축에 대해 회전하는 캐리어를 포함하는 유성기어세트에 있어서,
    피니언 축에 형성되어 있으면서, 피니언 축의 축선 방향으로 이어지고 회전 중심 축으로부터 윤활유가 안내되는 제 1 안내 통로;
    피니언 축에 또한 형성되어 있으면서, 피니언 축의 반경방향 외측으로 이어지고 윤활유를 제 1 안내 통로로부터 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내하는 제 2 안내 통로; 및
    피니언 기어에 형성되어 있으면서, 피니언 기어의 반경 방향으로 이어지고 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내된 윤활유를 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 공급하는 제 3 안내 통로를 포함하며,
    피니언 축은 베어링이 부착되는 외주의 베어링 부분 및 다각형 외주를 구비하는 다각형 부분을 구비하고,
    제 2 안내 통로는 다각형 부분에 형성되어 있고, 제 3 안내 통로의 입구가 다각형 부분을 향하는 것을 특징으로 하는 유성기어세트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다각형 부분은, 피니언 축과 별개로 제공되고 다각형 외주를 구비하며 또한 피니언 축을 덮도록 배치되는 다각형 부재를 포함하고; 제 2 안내 통로는 피니언 축과 다각형 부재에 형성되어 있는 유성기어세트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다각형 부분을 향하는 피니언 기어의 내주는 다각형인 유성기어세트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피니언 기어 및 피니언 축은 태양 기어와 링 기어 사이에 더블피니언 배치로 배치되는 복수의 피니언 기어 및 복수의 피니언 축인 유성기어세트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 복수의 유성기어세트를 포함하는 자동변속기로서, 복수의 유성기어세트를 통해 내연기관으로부터 회전 중심 축에 입력되는 회전의 속도를 변화시키며 이 회전을 출력하는 자동변속기.
  6. 회전 중심 축에 대해 회전하는 태양 기어;
    태양 기어의 반경방향 외측에 제공되는 링 기어;
    태양 기어와 링 기어 사이에 제공되며 태양 기어 및 링 기어와 맞물리는 피니언 기어;
    회전 중심 축과 실질적으로 평행하게 이어지고 베어링을 통해 피니언 기어를 회전가능하게 지지하는 피니언 축을 포함하며, 상기 피니언 축은,
    피니언 축의 외주에 형성되고 베어링이 부착되는 베어링 부분;
    다각형 외주를 갖는 다각형 부분;
    피니언 축의 축선 방향으로 이어지고 회전 중심 축으로부터 윤활유가 안내되는 제 1 안내 통로; 및
    다각형 부분에 형성되어 있으면서, 제 1 안내 통로로부터 피니언 축의 반경 방향으로 이어지고 윤활유를 제 1 안내 통로로부터 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내하는 제 2 안내 통로를 포함하며,
    피니언 기어의 반경 방향으로 이어지는 제 3 안내 통로가 피니언 기어에 형성되어 있고, 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내된 윤활유는 제 3 안내 통로를 통해 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 공급되며, 제 3 안내 통로의 입구가 다각형 부분을 향하는 유성기어세트.
  7. 회전 중심 축에 대해 회전하는 태양 기어;
    태양 기어의 반경방향 외측에 제공되는 링 기어;
    태양 기어와 링 기어 사이에 제공되고 태양 기어 및 링 기어와 맞물리는 피니언 기어;
    회전 중심 축에 실질적으로 평행하게 이어지고 베어링을 통해 피니언 기어를 회전가능하게 지지하는 피니언 축을 포함하고, 상기 피니언 축은,
    피니언 축의 외주에 형성되어 있으며 베어링이 부착되는 베어링 부분;
    피니언 축의 축선 방향으로 베어링 부분과 상이한 위치에 위치되면서, 피니언 축의 축 중심과 비균일 부분의 외주 사이의 거리가 균일하지 않은 비균일 부분;
    피니언 축의 축선 방향으로 이어지고 회전 중심 축으로부터 윤활유가 안내되는 제 1 안내 통로; 및
    비균일 부분에 형성되어 있으며 제 1 안내 통로로부터 피니언 축의 반경 방향으로 이어지고, 윤활유를 제 1 안내 통로로부터 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내하는 제 2 안내 통로를 포함하며,
    피니언 기어의 반경 방향으로 이어지는 제 3 안내 통로가 피니언 기어에 형성되어 있고, 피니언 축의 외주와 피니언 기어의 내주 사이로 안내된 윤활유는 제 3 안내 통로를 통해 피니언 기어가 태양 기어와 맞물리는 영역 및 피니언 기어가 링 기어와 맞물리는 영역으로 공급되며, 제 3 안내 통로의 입구가 비균일 부분을 향하는 유성기어세트.
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