KR20090025657A

KR20090025657A - 8속 자동 변속기

Info

Publication number: KR20090025657A
Application number: KR1020070090665A
Authority: KR
Inventors: 서강수
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-11
Also published as: DE102007056724B4; CN101382185B; US20090069143A1; CN101382185A; DE102007056724A1; US7727103B2; KR100887962B1

Abstract

싱글 피니언 유성기어셋트, 더블 피니언 유성기어셋트, 복합 유성기어셋트, 제1,2,3,4 클러치, 제1,2 브레이크 및 원웨이 클러치를 포함하는 8속 자동변속기에 있어서, 엔진의 동력을 전달 받는 입력축이 구비되고, 상기 싱글 피니언 유성기어셋트는 상기 입력축에 고정 연결된 제1 링기어, 하우징에 고정 연결된 제1 선기어와 제1 유성 캐리어를 포함하고, 상기 더블 피니언 유성기어셋트는 병렬 배치되는 상기 제1 브레이크와 상기 원웨이 클러치에 의하여 하우징에 가변 고정되는 제2 링기어, 상기 제1 유성 캐리어에 고정 연결된 제2 선기어와 상기 제2 클러치에 의하여 상기 제2 링기어에 가변 연결되는 제2 유성 캐리어를 포함하고, 상기 복합 유성기어셋트는 상기 제1 클러치에 의하여 상기 제2 선기어에 가변 연결되는 숏 선기어, 상기 숏 선기어에 치합된 숏 피니언, 상기 제2 유성 캐리어와 고정 연결된 롱 선기어, 상기 숏 피니언과 상기 롱 선기어와 치합하며 상기 제3클러치에 의하여 상기 입력축에 가변 연결되는 롱 피니언과 상기 롱피니언과 치합하며 상기 제4클러치에 의하여 상기 제 2유성 캐리어와 상기 롱 선기어와 가변 연결되며 출력축과 연결된 제3 롱기어를 포함하며, 상기 제2 브레이크는 상기 제2 유성 캐리어와 상기 롱 선기어를 상기 하우징에 가변 고정하되, 상기 싱글 피니언 유성기어셋트, 상기 더블 피니언 유성기어셋트, 상기 복합 유성기어셋트는 상기 엔진으로부터 상기 싱글 피니언 유성기어셋트, 상기 더블 피니언 유성기어셋트, 상기 복합 유성기어셋트의 순서로 배치되고, 상기 제1클러치와 상기 제3클러치는 상기 복합 유성기어셋트와 상기 출력축 사이에 위치하는 8속 자동 변속기를 제공한다.

자동변속기, 8속 자동변속기.

Description

8속 자동 변속기{8-SHIFT AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 8속 자동변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 유성기어셋트를 조합하여 8속 변속단을 구현하는 자동변속기로서 제1클러치와 제3클러치가 복합 유성기어셋트와 출력축 사이에 위치하여 윤활구조를 간단히 할 수 있는 8속 자동 변속기에 관한 것이다.

통상적으로 자동변속기의 다단 변속 메커니즘은, 복수의 유성기어셋트를 조합하여 구현되고 있으며, 자동변속기에 포함된 토크컨버터로부터 토크를 입력 받아 이를 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 하게 된다.

그런데, 변속기가 구현 가능한 변속단이 많을수록, 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할 뿐만 아니라, 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 구현할 수 있으므로, 보다 많은 변속단을 구현하는 자동변속기는 꾸준한 연구의 관심이 되고 있다.

뿐만 아니라 같은 개수의 변속단을 구현한다고 하더라도, 유성기어셋트의 조합 방법에 따라 파워 트레인의 내구성, 동력전달효율, 크기 등이 달라지게 되어, 보다 견고하고, 동력손실이 없으며 보다 컴팩트한 파워 트레인 구성을 발명하기 위 한 노력이 항시 진행되고 있다.

특히, 변속단이 지나치게 많으면 운전자가 변속을 자주 해주어야 하는 불편이 발생하는 수동변속기와는 달리, 자동변속기는 운전상태에 따라 제어유닛이 파워 트레인의 작동을 제어함으로써 변속을 수행하게 되므로, 보다 많은 변속단을 구현하는 파워 트레인의 구성을 찾는 노력은 자동변속기에 있어 더욱 중요한 가치를 가지게 된다.

이러한 추세에 따라 5속 및 6속 파워 트레인에 관한 다양한 연구가 진행되고 있음과 아울러, 최근에는 전진8속 및 후진1속을 구현하는 자동변속기가 제공되고 있다.

이러한 8속 자동변속기에 있어서 마찰기구인 브레이크와 클러치의 배치는 윤활구조 설계에 영향을 미치고 자동변속기 전체의 크기와 중량을 결정하게 되어 자동변속기 설계의 중요한 요소의 하나이다.

본 발명은 자동변속기 설계의 중요한 요소인 마찰기구 중 제1클러치와 제3클러치가 복합 유성기어셋트와 출력축 사이에 위치하는 8속 자동 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같이 제1클러치와 제3클러치가 복합 유성기어셋트와 출력축 사이에 위치하여 윤활구조 설계가 간단해지고 마찰재의 지름을 줄일 수 있는 8속 자동 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 8속 자동 변속기는 싱글 피니언 유성기어셋트, 더블 피니언 유성기어셋트, 복합 유성기어셋트, 제1,2,3,4 클러치, 제1,2 브레이크 및 원웨이 클러치를 포함하고, 엔진의 동력을 전달 받는 입력축이 구비되고, 상기 싱글 피니언 유성기어셋트는 상기 입력축에 고정 연결된 제1 링기어, 하우징에 고정 연결된 제1 선기어와 제1 유성 캐리어를 포함하고, 상기 더블 피니언 유성기어셋트는 병렬 배치되는 상기 제1 브레이크와 상기 원웨이 클러치에 의하여 하우징에 가변 고정되는 제2 링기어, 상기 제1 유성 캐리어에 고정 연결된 제2 선기어와 상기 제2 클러치에 의하여 상기 제2 링기어에 가변 연결되는 제2 유성 캐리어를 포함하고, 상기 복합 유성기어셋트는 상기 제1 클러치에 의하여 상기 제2 선기어에 가변 연결되는 숏 선기어, 상기 숏 선기어에 치합된 숏 피니언, 상기 제2 유성 캐리어와 고정 연결된 롱 선기어, 상기 숏 피니언과 상기 롱 선기어와 치합하며 상기 제3클러치에 의하여 상기 입력축에 가변 연결되는 롱 피니언과 상기 롱피니언과 치합하며 상기 제4클러치에 의하여 상기 제 2유성 캐리어와 상기 롱 선기어와 가변 연결되며 출력축과 연결된 제3 롱기어를 포함하며, 상기 제2 브레이크는 상기 제2 유성 캐리어와 상기 롱 선기어를 상기 하우징에 가변 고정하되, 상기 싱글 피니언 유성기어셋트, 상기 더블 피니언 유성기어셋트, 상기 복합 유성기어셋트는 상기 엔진으로부터 상기 싱글 피니언 유성기어셋트, 상기 더블 피니언 유성기어셋트, 상기 복합 유성기어셋트의 순서로 배치되고, 상기 제1클러치와 상기 제3클러치는 상기 복합 유성기어셋트와 상기 출력축 사이에 위치할 수 있다.

상기 제1클러치를 작동시키는 제1클러치 피스톤 실이 상기 제3클러치의 내경보다 상기 입력축에 인접하여 구비될 수 있다.

상기 제3클러치를 작동시키는 제3클러치 피스톤 실은 상기 제1클러치 피스톤실과 상기 출력축 사이에 구비될 수 있다.

상기 제2클러치와 상기 제4클러치는 상기 복합 유성기어셋트와 상기 더블 피니언 유성기어셋트 사이에 위치할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 8속 자동 변속기에 의하면, 제1클러치와 제3클러치가 복합 유성기어셋트와 출력축 사이에 위치하여 윤활구조 설계가 간단해지고 마찰재의 지름을 줄일 수 있어 자동변속기 전체 부피를 줄일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1 내지 도5에 나타난 참조 부호는 같은 구성은 같은 참조 번호를 사용하여 이해를 돕도록 하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 8속 자동 변속기의 구성도이다.

도1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 8속 자동 변속기는 제1,2,3유성기어셋트(PG1, PG2, PG3)의 3개의 유성기어셋트와 제1,2,3,4 클러치(C1,C2,C3,C4), 제1,2 브레이크(B1,B2) 및 원웨이 클러치(OWC)를 포함한다.

엔진(20)에서 발생한 동력은 입력축(30)을 통해 입력된다.

상기 제1,2,3 유성기어셋트(PG1,PG2,PG3)의 배열은 상기 엔진(20)으로부터 제1,2,3유성기어셋트(PG1,PG2,PG3)의 순서로 배치된다.

상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 상기 입력축(30)에 고정 연결된 제1 링기어(R1), 하우징(1)에 고정 연결된 제1 선기어(S1)와 제1 유성 캐리어(PC1)를 포함한다.

상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 더블 피니언 유성기어셋트로서, 병렬 배치되는 상기 제1 브레이크(B1)와 상기 원웨이 클러치(OWC)에 의하여 하우징(10)에 가변 고정되는 제2 링기어(R2), 상기 제1 유성 캐리어(PC1)에 고정 연결된 제2 선기어(S2)와 상기 제2 클러치(C2)에 의하여 상기 제2 링기어(R2)에 가변 연결되는 제2 유성 캐리어(PC2)를 포함한다.

상기 제3 유성기어셋트(PG3)는 복합 유성기어셋트로서, 상기 제1 클러치(C1)에 의하여 상기 제2 선기어(S2)에 가변 연결되는 숏 선기어(SS), 상기 제2 유성 캐리어(PC2)와 고정 연결된 롱 선기어(LS), 상기 숏 선기어(SS)에 치합된 숏 피니언(SP), 상기 숏 피니언(SP)과 상기 롱 선기어(LS)와 치합하며 상기 제3클러치(C3)에 의하여 상기 입력축(3)에 가변 연결되는 롱 피니언(LP)과 상기 롱피니언(LP)과 치합하며 상기 제4클러치(C4)에 의하여 상기 제 2유성 캐리어(PC2)와 상기 롱 선기어(LS)와 가변 연결되며 출력축(5)과 연결된 제3 롱기어(R3)를 포함한다.

상기 제2 브레이크(B2)는 상기 제2 유성 캐리어(PC2)와 상기 롱 선기어(LS)를 상기 하우징(10)에 가변 고정한다.

상기 제2 클러치(C2)와 상기 제4클러치(C4)는 상기 제2,3 유성기어셋트(PG2, PG3) 사이에 위치한다.

상기와 같은 구성을 갖는 8속 자동 변속기의 속도선도와 작동표가 도2와 도3에 나타나 있다.

도3에 나타난 바와 같이, 전진 1속에서는 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크 혹은 제1 클러치와 원웨이 클러치(OWC), 전진 2속에서는 제1 클러치와 제2 브레이크, 전진 3속에서는 제1 클러치와 제4 클러치, 전진 4속에서는 제1 클러치와 제3 클러치, 전진 5속에서는 제3 클러치와 제4 클러치, 전진 6속에서는 제2 클러치와 제3클러치, 전진 7속에서는 제3 클러치와 제2브레이크, 전진 8속에서는 제3 클러치와 제1 브레이크, 후진에서는 제2 브레이크를 작동시킨다.

이하, 도2를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 8속 자동변속기의 변속 과정을 설명한다.

도2에서 수평선에 표시된 0은 회전속도가 0임을 나타내고 1은 엔진의 회전과 동일함을 나타낸다.

먼저, 제1속에서는 제1 클러치(C1)와 원웨이 클러치(OWC) 또는 제 1브레이크(B1)가 작동하게 된다.

그러면, 제1 링기어(R1)가 입력요소로 작동하고, 제1 선기어(S1)와 제2 링기어(R2)가 고정요소로 작동한다. 따라서, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제1속 속도선을 형성하게 되고, 출력요소인 제3 링기어(R3)를 통해 전진 1속의 출력이 이루어지게 된다.

제2속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 된다.

그러면, 제1 링기어(R1)가 입력요소로 작동하고, 제1 선기어(S1), 제2 유성 캐리어(PC2)와 롱 선기어(LS)가 고정요소로 작동한다. 따라서, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제2속 속도선을 형성하게 되고, 출력요소인 제3 링기어(R3)를 통해 전진 2속의 출력이 이루어지게 된다.

제3속에서는 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)가 작동하게 된다.

그러면, 제1 링기어(R1)가 입력요소로 작동하고, 제1 선기어(S1)가 고정요소로 작동한다. 따라서, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제3속 속도선을 형성하게 되고, 출력요소인 제3 링기어(R3)를 통해 전진 3속의 출력이 이루어지게 된다.

제4속에서는 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)가 작동하게 된다.

그러면, 제1 링기어(R1)와 롱 피니언(LP)이 입력요소로 작동하고, 제1 선기어(S1)가 고정요소로 작동한다. 따라서, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제4속 속도선을 형성하게 되고, 출력요소인 제3 링기어(R3)를 통해 전진 4속의 출력이 이루어지게 된다.

제5속에서는 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)가 작동하게 된다.

그러면, 롱 피니언(LP)이 입력요소로 작동하고, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제5속 속도선을 형성하게 되고, 출력요소인 제3 링기어(R3)를 통해 전진 5속의 출력이 이루어지게 된다.

제6속에서는 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)가 작동하게 된다.

그러면, 제1 링기어(R1)와 롱 피니언(LP)이 입력요소로 작동하고, 제1 선기어(R1)가 고정요소로 작동한다. 따라서, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제6속 속도선을 형성하게 되고, 출력요소인 제3 링기어(R3)를 통해 전진 6속의 출력이 이루어지게 된다.

제7속에서는 제3 클러치(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 된다.

그러면, 제1 링기어(R1)와 롱 피니언(LP)이 입력요소로 작동하고, 제1 선기어(S1)와 제2유성 캐리어(PC2)와 롱 선기어(LS)가 고정요소로 작동한다. 따라서, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제7속 속도선을 형성하게 되고, 출력요소인 제3 링기어(R3)를 통해 전진 7속의 출력이 이루어지게 된다.

제8속에서는 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동하게 된다.

그러면, 제1 링기어(R1)와 롱 피니언(LP)이 입력요소로 작동하고, 제2 링기어(R2)가 고정요소로 작동한다. 따라서, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 제8속 속도선을 형성하게 되고, 출력요소인 제3 링기어(R3)를 통해 전진 8속의 출력이 이루어지게 된다.

후진 변속단에서는 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)가 작동하게 된다.

그러면, 제1 링기어(R1)가 입력요소로 작동하고, 제2 링기어(R2)가 고정요소로 작동한다. 따라서, 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)의 상호 보완 작용에 의하여 후진 속도선을 형성하게 되고, 출력요소인 제3 링기어(R3)를 통해 후진 출력이 이루어지게 된다.

상기에서 각 유성기어셋트에 대한 속도선에 대해서는 당업자라면 충분히 구할 수 있는 공지 부분이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도1에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 8속 자동 변속기는 상기 제1 클러치(C1)와 상기 제3 클러치(C3)가 상기 출력축(30)과 제3 유성기어셋트(PG3) 사이에 위치하게 된다. 따라서, 상기 제1 클러치(C1)와 상기 제3 클러치(C3)에 하나의 유로를 구비하여 상기 제1 클러치(C1)와 상기 제3 클러치(C3)에 동시에 윤활 냉각 할 수 있는 간단한 윤활 구조 설계가 가능해진다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 8속 자동 변속기의 제1 클러치(C1)와 제3 클러치(C3)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도4를 참조하면, 제1클러치(C1)가 제3클러치(C3)의 안쪽에 구비된다.

이러한 구성을 통해 자동변속기 전체의 구성을 컴팩트(compact)하게 구성할 수 있어 자동변속기의 부피를 줄일 수 있으며 상기 제1 클러치(C1)와 상기 제3 클러치(C3)에 동시에 윤활 냉각 할 수 있는 간단한 윤활 구조 설계가 가능해진다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 8속 자동 변속기의 제1클러치와 제3클러치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도5를 참조하면, 제1클러치(C1)와 제3클러치(C3)가 거의 나란하게 구비된다.

도5의 구성에 의하면 마찰 플레이트의 지름이나 개수를 줄일 수 있어 자동변속기의 설계 자유도를 확보할 수 있고, 자동변속기 전체의 구성을 컴팩트(compact)하게 구성할 수 있어 자동변속기의 부피를 줄일 수 있다.

도4와 도5의 실시예에서 상기 제1클러치(C1)를 작동시키는 제1클러치 피스톤실(50,55)는 상기 제3클러치(C3)의 내경(70,75)보다 상기 입력축(20)에 인접하여 구비된다.

또한, 상기 제3클러치(C3)를 작동시키는 제3클러치 피스톤실(60,65)은 상기제1클러치 피스톤실(50,55)과 상기 출력축(40,45) 사이에 구비된다.

상기 제2클러치(C2)와 상기 제4클러치(C4)는 상기 복합 유성기어셋트(PG3)와 상기 더블 피니언 유성기어셋트(PG2) 사이에 구비된다.

따라서, 상기 제2클러치(C2)와 상기 제4클러치(C4)에 오일을 공급하는 유로구성을 쉽게 할 수 있고, 전체 자동변속기 부피를 줄일 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 8속 자동 변속기의 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 8속 자동 변속기의 속도선도.

도 3는 본 발명의 실시예에 의한 8속 자동 변속기의 작동표.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 8속 자동 변속기의 제1클러치와 제3클러치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 8속 자동 변속기의 제1클러치와 제3클러치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 하우징 20: 엔진

30: 입력축 40,45: 출력축

50,55: 제1클러치 피스톤실 60,65: 제3클러치 피스톤실

70,75: 제3클러치 내경

PG1: 제1 유성기어셋트 PG2: 제2 유성기어셋트

PG3: 제3 유성기어셋트 S1: 제1 선기어

R1: 제1 링기어 PC1: 제1 유성 캐리어

S2: 제2 선기어 R2: 제2 링기어

PC2: 제2 유성 캐리어 SS: 숏 선기어

LS: 롱 선기어 SP: 숏 피니언

LP: 롱 피이언 PC3: 제3 유성 캐리어

R3: 제3 링기어 C1: 제1 클러치

C2: 제2 클러치 C3: 제3 클러치

C4: 제4 클러치 B1: 제1 브레이크

B2: 제2 브레이크 OWC: 원웨이 클러치

Claims

싱글 피니언 유성기어셋트, 더블 피니언 유성기어셋트, 복합 유성기어셋트, 제1,2,3,4 클러치, 제1,2 브레이크 및 원웨이 클러치를 포함하는 8속 자동변속기에 있어서,

엔진의 동력을 전달 받는 입력축이 구비되고,

상기 싱글 피니언 유성기어셋트는 상기 입력축에 고정 연결된 제1 링기어, 하우징에 고정 연결된 제1 선기어와 제1 유성 캐리어를 포함하고,

상기 더블 피니언 유성기어셋트는 병렬 배치되는 상기 제1 브레이크와 상기 원웨이 클러치에 의하여 하우징에 가변 고정되는 제2 링기어, 상기 제1 유성 캐리어에 고정 연결된 제2 선기어와 상기 제2 클러치에 의하여 상기 제2 링기어에 가변 연결되는 제2 유성 캐리어를 포함하고,

상기 복합 유성기어셋트는 상기 제1 클러치에 의하여 상기 제2 선기어에 가변 연결되는 숏 선기어, 상기 숏 선기어에 치합된 숏 피니언, 상기 제2 유성 캐리어와 고정 연결된 롱 선기어, 상기 숏 피니언과 상기 롱 선기어와 치합하며 상기 제3클러치에 의하여 상기 입력축에 가변 연결되는 롱 피니언과 상기 롱피니언과 치합하며 상기 제4클러치에 의하여 상기 제 2유성 캐리어와 상기 롱 선기어와 가변 연결되며 출력축과 연결된 제3 롱기어를 포함하며,

상기 제2 브레이크는 상기 제2 유성 캐리어와 상기 롱 선기어를 상기 하우징에 가변 고정하되,

상기 싱글 피니언 유성기어셋트, 상기 더블 피니언 유성기어셋트, 상기 복합 유성기어셋트는 상기 엔진으로부터 상기 싱글 피니언 유성기어셋트, 상기 더블 피니언 유성기어셋트, 상기 복합 유성기어셋트의 순서로 배치되고,

상기 제1클러치와 상기 제3클러치는 상기 복합 유성기어셋트와 상기 출력축 사이에 위치하는 8속 자동 변속기.
제1항에 있어서,

상기 제1클러치를 작동시키는 제1클러치 피스톤실이 상기 제3클러치의 내경보다 상기 입력축에 인접하여 구비되는 것을 특징으로 하는 8속 자동 변속기.
제2항에 있어서,

상기 제3클러치를 작동시키는 제3클러치 피스톤실은 상기 제1클러치 피스톤실과 상기 출력축 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 8속 자동 변속기.
제3항에 있어서,

상기 제2클러치와 상기 제4클러치는 상기 복합 유성기어셋트와 상기 더블 피니언 유성기어셋트 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 8속 자동 변속기.