KR20090126112A

KR20090126112A - 차량용 자동 변속기의 기어 트레인

Info

Publication number: KR20090126112A
Application number: KR1020080052295A
Authority: KR
Inventors: 김우열
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2009-12-08
Also published as: KR101371442B1

Abstract

본 발명은 2개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 4개의 클러치와 3개의 브레이크로 조합하여 전진 10속과 후진 3속을 구현할 수 있도록 함으로써, 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킬 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

유성기어셋트, 선기어, 유성 캐리어, 링기어, 클러치, 브레이크

Description

차량용 자동 변속기의 기어 트레인{GEAR TRAIN OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 2개의 단순유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 4개의 클러치와, 3개의 브레이크로 조합하여 전진 10속의 변속단을 구현할 수 있도록 차량용 자동 변속기의 기어 트레인에 관한 것이다.

통상적으로 자동 변속기의 다단 변속 메커니즘은, 복수의 유성기어세트를 조합하여 구현되고 있으며, 이러한 복수의 유성기어세트가 조합된 기어 트레인은 토크 컨버터로부터 회전 동력을 입력받아 이를 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 하게 된다.

이러한 자동 변속기에 있어서는 구현 가능한 변속단이 많을수록 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할 뿐만 아니라 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 구현할 수 있기 때문에 보다 많은 변속단을 구현하는 자동 변속기가 요구되고 있다.

그리고 동일 변속단을 구현한다고 하더라도 유성기어세트의 조합 방법에 따라 기어 트레인의 내구성, 동력전달효율, 크기 등이 달라지게 되어 보다 견고하고, 동력손실이 없으며, 보다 컴팩트한 기어 트레인 구성을 발명하기 위한 노력이 꾸준 하게 진행되고 있다.

특히, 변속단이 많을수록 운전자가 변속을 자주 해주어야 하는 불편이 발생하는 수동 변속기와는 달리 자동 변속기는 운전 상태에 따라 트랜스밋션 제어유닛이 기어 트레인의 작동을 제어함으로써 변속을 수행하게 되므로, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 기어 트레인의 구성을 찾는 노력이 계속되고 있다.

이러한 관점에서 볼 때, 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동 변속기는 4속 및 5속 자동 변속기가 주류를 이루고 있으나, 최근에는 6속 자동 변속기가 개발되어 차량에 적용되는 한편으로 8속 이상의 자동 변속기 개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.

이에 따라 본 발명자는 상기와 같은 자동 변속기의 개발에 부응하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 본 발명의 목적은 2개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 4개의 클러치와 3개의 브레이크로 조합하여 전진 10속과 후진 3속을 구현할 수 있도록 함으로써, 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킴은 물론 후진 변속성능을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 청구범위 제1항에서와 같이, 더블 피니언 유성기어셋트로서, 항시 고정요소로 작동하는 제1 선기어(S1)와, 항시 감속 출력이 이루어지는 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하는 제1 링기어(R1)와, 입력축(IS)과 연결되는 입력경로(IS)를 형성하면서 동속 출력이 이루어지는 제2 중간출력경로(MOP2)를 형성하는 제1 유성 캐리어(PC1)를 구비하는 제1 유성기어셋트(PG1)와;

싱글 피니언 유성기어셋트로서, 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)와 직접적으로 연결되어 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제2 선기어(S2)와, 상기 제2 중간 출력경로(MOP2)와 가변 연결되는 제1 가변입력경로(VIP1)를 형성함과 동시에 제3 중간출력경로(MOP3)를 형성하는 제2 유성 캐리어(PC2)와, 상기 제2 중간입력경로(MOP2)와 가변적으로 연결되어 제2 가변입력경로(VIP2)를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동하는 제2 링기어(R2)를 포함하여 이루어지는 제2 유성기어셋트(PG2)와;

싱글 피니언 유성기어셋트 및 더블 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 링기어와 유성 캐리어를 공유하는 래비뉴 타입의 유성기어셋트로서, 롱 피니언(P1)과 치합되면서 상기 제3 중간출력경로(MOP3)와 연결되는 제2 중간입력경로(MIP2)를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동하는 제3 선기어(S3)와, 숏 피니언(P2)과 치합되면서 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)와 가변적으로 연결되어 제3 가변 입력경로(VIP3)를 형성하는 제4 선기어(S4)와, 상기 입력축(IS)과 가변적으로 연결되어 제4 가변입력경로(VIP4)를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동하는 제3 유성 캐리어(PC3)와, 출력축(OS)과 연결되면서 최종 출력경로(OP)를 형성하는 제3 링기어(R3)를 포함하는 제3 유성기어셋트(PG3)와;

상기 제1,2,3,4 가변입력경로(VIP1 ~ VIP4)에 배치되는 다수의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와, 고정요소로 작동하는 작동요소와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되는 다수의 브레이크(B1)(B2)(B3)로 이루어지는 마찰부재를 포함하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

상기에서 마찰부재는 청구범위 제2항에서와 같이, 제3 가변입력경로(VIP3)상에 배치되는 제1 클러치(C1)와; 상기 제2 가변입력경로(VIP2)상에 배치되는 제2 클러치(C2)와; 상기 제1 가변입력경로(VIP1)상에 배치되는 제3 클러치(C3)와; 상기 제4 가변입력경로(VIP4)상에 배치되는 제4 클러치(C4)와; 상기 제3 유성 캐리어(PC3)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되는 제1 브레이크(B1)와; 상기 제3 선기어(S3)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되는 제2 브레이크(B2)와; 상기 제2 링기어(R2)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되는 제3 브레이크(B3)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 마찰부재는 청구범위 제3항에서와 같이, 전진 1속에서 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고, 전진 2속에서 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며, 전진 3속에서 제1 클러치(C1)와 제3 브레이크(B3)가 작동되고, 전진 4속에서 제1, 2 클러치(C1)(C2)가 작동되며, 전진 5속에서 제1, 3 클러치(C1)(C3)가 작동되고, 전진 6속에서 제1, 4 클러치(C1)(C4)가 작동되며, 전진 7속에서 제3, 4 클러치(C3)(C4)가 작동되고, 전진 8속에서 제2, 4 클러치(C2)(C4)가 작동되며, 전진 9속에서 제4 클러치(C4)와 제3 브레이크(B3)가 작동되고, 전진 10속에서 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며, 후진 1속에서 제1, 3 브레 이크(B1)(B3)가 작동되고, 후진 2속에서 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고, 후진 3속에서 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되면서 변속이 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 마찰부재를 배치함에 있어서는 청구범위 제4항에서와 같이, 제2,3 클러치(C2)(C3)는 제1 유성기어셋트(PG1)의 전방에 배치되고, 제3 브레이크(B3)가 제2 유성기어셋트(PG2)의 외주측에 배치되며, 제1,2 브레이크(B1)(B2)는 제2, 3 유성기어셋트(PG2)(PG3) 사이에 배치되고, 제1, 4 클러치(C1)(C4)는 제3 유성기어셋트(PG3)의 후방에 배치함을 특징으로 한다.

상기와 같이 2개의 단순 유성기어셋트로 이루어지는 제1,2 유성기어셋트(PG1)(PG2)와, 복합 유성기어셋트로 이루어지는 제3 유성기어셋트(PG3)를 마찰요소인 4개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와 3개의 브레이크(B1)(B2)(B3)로 조합하여 전진 10속과 후진 3속의 변속단을 구현하여 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

그리고 상기 다수의 마찰요소를 분산 배치함으로써, 유로의 구성이 용이하게 할 수 있다.

또한, 각 변속단에서 2개의 마찰요소가 작동하면서 변속이 이루어지도록 함으로써, 오일펌프의 용량 축소와 유압 제어효율을 높일 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하 면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 일 실시예를 도시한 것으로서, 본 발명의 기어 트레인은 동일축선상에 배치되는 제1, 2, 3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)와, 4개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)로 이루어지는 클러치 수단과, 그리고 3개의 브레이크(B1)(B2)(B3)로 이루어지는 브레이크 수단을 포함하여 이루어진다.

이에 따라 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전이 상기 제1, 2, 3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)를 거치면서 변속되어 출력축(OS)를 통해 출력되는데, 상기 제1 유성기어셋트(PG1)가 엔진측으로 배치되고, 그 후측으로 제2, 3 유성기어셋트(PG2)(PG3)가 순차적으로 배치된다.

상기에서 입력축(IS)은 입력부재로서 토크 컨버터의 터빈축을 의미하며, 이는 엔진 크랭크 축으로부터의 회전 동력이 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어지면서 입력되고, 출력축(OS)은 출력부재로서 미도시한 출력기어를 거쳐 공지의 차동장치를 통해 구동륜을 구동시키게 된다.

상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 더블 피니언 유성기어셋트로서, 공지와 같이 선기어, 유성 캐리어, 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하며, 설명의 편의상 상기 선기어를 제1 선기어(S1), 유성 캐리어를 제1 유성 캐리어(PC1), 링기어를 제1 링기어(R1)로 지칭한다.

그리고 상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 제1 선기어(S1)가 변속기 하우징(H)과 고정적으로 연결되고, 제1 유성 캐리어(PC1)가 입력축(IS)과 직접적으로 연결된다.

이에 따라 상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 제1 선기어(S1)가 제1 회전요소(N1)로서 변속기 하우징(H)과 고정적으로 연결되어 항시 고정요소로 작동하게 되며, 상기 제1 링기어(R1)가 제2 회전요소(N2)로서 제1 중간출력경로(MOP1)를 형성하면서 항시 감속 출력이 이루어지는 출력요소로 작동하게 되고, 상기 제1 유성 캐리어(PC1)가 제3 회전요소(N3)로서 입력축(IS)과 직접적으로 연결되어 입력경로(IP)를 형성함과 동시에 입력 그대로를 출력하는 제2 중간 출력경로(MOP2)를 형성하게 된다.

상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 싱글 피니언 유성기어셋트로서, 공지와 같이 선기어, 유성 캐리어, 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하며, 설명의 편의상 상기 선기어를 제2 선기어(S2), 유성 캐리어를 제2 유성 캐리어(PC2), 링기어를 제2 링기어(R2)로 지칭한다.

그리고 상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 상기 제2 선기어(S2)가 상기 제1 링기어(R1)와 직접적으로 연결되고, 제2 링기어(R2)가 상기 제1 유성 캐리어(PC1)와 가변적으로 연결되며, 제2 유성 캐리어(PC2)가 상기 제1 유성 캐리어(PC1)과 가변적으로 연결된다.

이에 따라 상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 제2 선기어(S2)가 제4 회전요소(N4)로서 상기 제2 회전요소(N2)의 제1 중간출력경로(MOP1)와 직접적으로 연결되는 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하고, 제2 유성 캐리어(PC2)가 제5 회전요소(N4)로서 상기 제2 중간출력경로(MOP2)와 가변 연결되는 제1 가변입력경로(VIP1)를 형성함과 동시에 제3 중간출력경로(MOP3)를 형성하며, 제2 링기어(R2)가 제6 회전요 소(N6)로서 상기 제3 회전요소(N3)의 제2 중간출력경로(MOP2)와 가변적으로 연결되어 제2 가변 입력경로(VIP2)를 형성하게 된다.

상기에서 제1 가변입력경로(VIP1)에는 제3 클러치(C3)가 배치되어 이 제3 클러치(C3)의 작동여부에 따라 제1 링기어(R1)의 동력이 제2 유성 캐리어(PC2)에 선택적으로 전달되며, 상기 제2 가변입력경로(VIP2)에는 제2 클러치(C2)가 배치되어 이 제2 클러치(C2)의 작동여부에 따라 제1 유성 캐리어(PC1)의 동력이 제2 링기어(R2)에 선택적으로 전달된다.

또한, 상기 제5 회전요소(H5)를 형성하는 제2 유성 캐리어(PC2)와 제6 회전요소(N6)를 형성하는 제2 링기어(R2)는 변속기 하우징(H)와 가변적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하게 되는데, 이를 위하여 상기 제2 유성 캐리어(PC2)와 변속기 하우징(H) 사이에는 제2 브레이크(B2)가 배치되고, 상기 제2 링기어(R2)와 변속기 하우징(H) 사이에는 제3 브레이크(B3)가 배치된다.

상기 제3 유성기어셋트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어셋트 및 더블 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 링기어와 유성 캐리어를 공유하는 래비뉴 타입의 유성기어셋트로 이루어진다.

이에 따라 링기어와 유성 캐리어 그리고 2개의 선기어를 포함하여 이루어지는데, 설명의 편의상 상기 링기어를 제3 링기어(R3), 유성 캐리어를 제3 유성 캐리어(PC3), 롱 피니언(P1)과 치합되는 선기어를 제3 선기어(S3), 숏 피니언(P2)와 치합되는 선기어를 제4 선기어(S4)로 지칭한다.

상기에서 제3 선기어(S3)는 제2 유성 캐리어(PC2)의 제3 중간출력경로(MOP3) 와 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 직접적으로 연결됨과 동시에 상기 제2 유성 캐리어(PC2)와 함께 제2 브레이크(B2)를 통해 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되고, 제4 선기어(S4)는 상기 제1 중간출력경로(MOP1)와 간접적으로 연결되는 제3 가변입력경로(VIP3)를 형성하게 된다.

그리고 제3 유성 캐리어(PC3)는 입력축(IS)과 가변적으로 연결되는 제4 가변입력경로(VIP4)를 형성함과 동시에 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하며, 제3 링기어(R3)는 출력축(OS)과 직접적으로 연결되는 최종 출력경로(OP)를 형성하게 된다.

상기에서 제3 가변입력경로(VIP3)에는 제1 클러치(C1)가 배치되어 이 제1 클러치(C1)의 작동여부에 따라 제1 링기어(R1)의 동력이 제4 선기어(S4)에 선택적으로 전달되며, 상기 제4 가변입력경로(VIP4)에는 제4 클러치(C4)가 배치되어 이 제4 클러치(C4)의 작동여부에 따라 입력축(IS)의 동력이 제3 유성 캐리어(PC3)에 선택적으로 전달된다.

또한, 상기 제3 유성 캐리어(PC3)는 선택적인 고정요소로 작동하게 되는데, 이를 위하여 본 발명은 제3 유성 캐리어(PC3)와 변속기 하우징(H) 사이에 제1 브레이크(B1)를 배치하였다.

상기에서 각 클러치와 브레이크에 순번(제1,2,3...)을 부여한 것은 각 클러치와 브레이크를 구별하기 위한 것으로서, 전진 1속부터 시프트 업 되는 과정에서 먼저 작동하는 것부터 순번을 정한 것이다.

상기 구성에 의하여 상기 입력축(IS)으로부터 전달되는 엔진의 회전동력은 제1, 2, 3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)를 통과하면서 전진 10속 및 후진 3속으로 변속되어 최종 출력경로(OP)인 출력축(OS)를 통해 출력이 이루어지게 된다.

상기에서 제1, 2, 3, 4 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와 제1, 2, 3 브레이크(B1)(B2)(B3)로 이루어지는 마찰요소는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압 마찰 결합 유닛으로 이루어지는 것이 통상적이다.

그리고 상기에서 제2, 3 클러치(C2)(C3)는 제1 유성기어셋트(PG1)의 전방에 배치되고, 제3 브레이크(B3)는 제2 유성기어셋트(PG2)의 외주측에 배치되며, 제1,2 브레이크(B1)(B2)는 제2, 3 유성기어셋트(PG2)(PG3) 사이에 배치되고, 제1, 4 클러치(C1)(C4)는 제3 유성기어셋트(PG3)의 후방에 배치된다.

상기와 같이 마찰부재들을 분산 배치하면, 이들 마찰부재에 공급되는 유압 유로의 형성이 용이하고, 중량 분포가 균일하여 자동 변속기 전체 중량 밸런스가 좋아지게 된다.

도 2는 본 발명에 적용되는 마찰요소 즉, 클러치와 브레이크가 각 변속단에서 작동하는 것을 나타낸 작동표로서, 본 발명의 기어 트레인은 각 변속단에서 2개의 마찰부재가 작동하면서 변속이 이루어짐을 알 수 있다.

즉, 전진 1속에서 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고,

전진 2속에서 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며,

전진 3속에서 제1 클러치(C1)와 제3 브레이크(B3)가 작동되고,

전진 4속에서 제1, 2 클러치(C1)(C2)가 작동되며,

전진 5속에서 제1, 3 클러치(C1)(C3)가 작동되고,

전진 6속에서 제1, 4 클러치(C1)(C4)가 작동되며,

전진 7속에서 제3, 4 클러치(C3)(C4)가 작동되고,

전진 8속에서 제2, 4 클러치(C2)(C4)가 작동되며,

전진 9속에서 제4 클러치(C4)와 제3 브레이크(B3)가 작동되고,

전진 10속에서 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며,

후진 1속에서 제1 브레이크(B1)와 제3 브레이크(B3)가 작동되고,

후진 2속에서 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고,

후진 3속에서 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되면서 변속이

이루어지게 된다.

도 3은 본 발명에 의한 파워 트레인의 변속선도를 도시한 것으로서, 하측의 가로선이 회전속도 "0"을 나타내고, 상측의 가로선이 회전속도 "1.0" 즉, 입력축(IS)과 동일 회전속도를 나타낸다.

제1 유성기어셋트(PG1)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제1 회전요소(N1)인 제1 선기어(S1), 제2 회전요소(N2)인 제1 링기어(R1), 제3 회전요소(N3)인 제1 유성 캐리어(PC1)로 설정되며, 이들 간격은 제1 유성기어셋트(PG1)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

제2 유성기어셋트(PG2)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제4 회전요소(N4)인 제2 선기어(S2), 제5 회전요소(N5)인 제2 유성 캐리어(PC2), 제6 회전요소(N6)인 제2 링기어(R2)로 설정되며, 이들 간격은 제2 유성기어셋트(PG2)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

제3 유성기어셋트(PG3)의 4개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3), 제8 회전요소(N8)인 제3 유성캐리어(PC3), 제9 회전요소(N9)인 제3 링기어(R3), 제10 회전요소(N10)인 제4 선기어(S4)로 설정되며, 이들 간격은 제2 유성기어셋트(PG2)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

상기와 같은 변속선도에서 각 회전요소의 위치 설정은 기어 트레인의 당업자라면 충분히 알 수 있는 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

[전진 1속]

전진 1속에서는 도 2에서와 같이 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 입력경로(IP)를 형성하는 제3 회전요소(N3)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 회전요소(N1)가 고정요소로 작동하여 제1 속도선(T1)을 형성하면서 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하는 제2 회전요소(N2)를 통해 감속 출력된다.

상기 제1 중간 출력경로(MOP1)의 회전동력은 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제4 회전요소(N4)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달됨과 동시에 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제3 가변 입력경로(VIP3)를 형성하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 제10 회전요소(N10)인 제4 선기어(S4)로 전달된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제10 회전요소(N10)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동에 의하여 제8 작동요소(N8)가 고정요소 로 작동하게 되는 바, 제1 변속선(SP1)을 형성하게 되며, 이의 제1 변속선(SP1)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 D1 만큼의 출력이 이루어지게 되어 최대 변속비{입력축(IS)의 회전속도/출력축(OS)의 회전속도}로서, 「4.803」 정도의 전진 1속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

이때, 제2 유성기어셋트(PG2)는 제4 회전요소(N4)로 입력이 이루어지지만 변속에는 아무런 영향을 미치지 않는다

[전진 2속]

전진 2속에서는 상기 전진 1속의 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동이 해제되고, 제2 브레이크(B2)가 작동 제어된다.

그러면 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 입력경로(IP)를 형성하는 제3 회전요소(N3)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 회전요소(N1)가 고정요소로 작동하여 제1 속도선(T1)을 형성하면서 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하는 제2 회전요소(N2)를 통해 감속 출력된다.

상기 제1 중간 출력경로(MOP1)의 회전동력은 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제4 회전요소(N4)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달됨과 동시에 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제3 가변 입력경로(VIP3)를 형성하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 제10 회전요소(N10)인 제4 선기어(S4)로 전달되고 있는 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동에 의하여 제7 작동요소(N7)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제2 변속선(SP2)을 형성하게 되며, 이의 제2 변속선(SP2)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 D2 만큼의 출력이 이루어지게 되어 상기 전진 1속보다 도 변속비가 작은 「2.796」 정도의 전진 2속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

이때, 제2 유성기어셋트(PG2)는 제4 회전요소(N4)로 입력이 이루어지면서 제2 브레이크(B2)가 작동하게 되는 바, 제2 속도선(T2)를 형성하지만 변속에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

[전진 3속]

전진 3속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 2속의 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동이 해제되고, 제3 브레이크(B3)가 작동 제어된다.

상기 제1 중간 출력경로(MOP1)의 회전동력은 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제4 회전요소(N4)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달됨과 동시에 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제3 가변입력경로(VIP3)를 형성하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 제10 회전요소(N10)로 전달된다.

이때, 상기 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제4 회전요소(N4)로 입력이 되고 있는 상태에서 제3 브레이크(B3)의 작동으로 제6 회전요소(N6)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제3 속도선(T3)을 형성하면서 제5 회전요소(N5)의 감속 출력이 제3 중간출력경로(MOP3)와 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제3 유성기어셋트(PG3)의 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3)로 입력된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 회전요소(N7)와 제10 회전요소(N10)에 각기 다른 회전속도의 회전동력이 동시에 입력되는 바, 보완작동으로 제3 변속선(SP3)을 형성하게 되며, 이의 제3 변속선(SP3)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 D3 만큼의 출력이 이루어지게 되어 상기 전진 2속 보다도 변속비가 작은 「2.257」 정도의 전진 3속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 4속]

전진 4속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 3속의 상태에서 작동하던 제3 브레이크(B3)의 작동이 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

이때, 상기 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제4 회전요소(N4)로 입력이 되고 있는 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동으로 제2 가변입력경로(VIP2)를 통해 입력축(IS)의 입력 그대로인 제2 중간출력경로(MOP2)의 회전 동력이 그대로 입력되는 바, 제4 속도선(T4)을 형성하면서 제3 중간 출력경로(MOP3)를 형성하는 제5 회전요 소(N5)를 통해 출력되는 회전동력이 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)로 입력된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제10 회전요소(N10)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제7 작동요소(N7)로 입력이 이루어지게 되는 바, 제4 변속선(SP4)을 형성하게 되며, 이의 제4 변속선(SP4)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 D4 만큼의 출력이 이루어지면서 상기 전진 3속 보다도 변속비가 작은 「1.460」 정도의 전진 4속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 5속]

전진 5속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 4속의 상태에서 작동하던 제2클러치(C2)의 작동이 해제되고, 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

상기 제1 중간출력경로(MOP1)의 회전동력은 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제4 회전요소(N4)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달됨과 동시에 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제3 가변입력경로(VIP3)를 형성하는 제3 유성기어셋트(PG3)의 제10 회전요소(N10)로 전달된다.

이때, 상기 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 제1 가변입력경로(VIP1)를 통해 제5 회전요소(N5)에 입력되어 제5 속도선(T5)을 형성하면서 입력 그대로인 회전동력을 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)로 입력된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제10 회전요소(N10)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제7 작동요소(N7)로 입력이 이루어지게 되는 바, 제5 변속선(SP5)을 형성하게 되며, 이의 제5 변속선(SP5)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 D5 만큼의 출력이 이루어지면서 상기 전진 4속 보다도 변속비가 작은 「1.341」 정도의 전진 5속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 6속]

전진 6속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 5속의 상태에서 작동하던 제3클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제4 클러치(C4)가 작동 제어된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제10 회전요소(N10)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제4 클러치(C4)의 작동으로 제4 가변입력경로(VIP4)를 통해 제8 회전요소(N8)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력되는 바, 제6 변속선(SP6)을 형성하게 되며, 이의 제6 변속선(SP6)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 D6 만큼의 출력이 이루어지면서 상기 전진 5속 보다도 변속비가 작은 「1.174」 정도의 전진 6속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

이때 제2 유성기어셋트(PG2)는 제4 회전요소(N4)를 통해 입력이 이루어지지만 변속에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

[전진 7속]

전진 7속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 6속의 상태에서 작동하던 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면 상기 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 제1 가변입력경로(VIP1)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)의 제5 회전요소(N5)로 전달되고, 이의 회전동력은 다시 제3 중간 출력경로(MOP3)와 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)로 입력된다.

그리고 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제4 클러치(C4)의 작동으로 제8 회전요소(N8)로 입력축(IP)의 회전동력이 입력되는 바, 직결의 상태에서 입력 그대로인 제7 변속선(SP7)을 형성하면서 출력요소인 제9 회전요소(N9)를 통해 D7 만큼의 출력이 이루어지게 되어 변속비가「1.000」 인 전진 7속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 8속]

전진 8속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 7속의 상태에서 제3 클러치(C3) 의 작동이 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

상기 제1 중간출력경로(MOP1)의 회전동력이 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제4 회전요소(N4)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달됨과 동시에 제2 클러치(C2)의 작동으로 제2 가변입력경로(VIP2)를 형성하는 제6 회전요소(N6)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달되면서 제4 속도선(T4)을 형성하고, 제3 중간 출력경로(MOP3)를 형성하는 제5 회전요소(N5)를 통해 출력되는 회전동력이 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)로 입력된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 회전요소(N7)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제4 클러치(C4)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 제8 작동요소(N8)로 입력이 이루어지게 되는 바, 제8 변속선(SP8)을 형성하게 되며, 이의 제8 변속선(SP8)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 D8 만큼의 출력이 이루어지면서 오버 드라이브 상태인 변속비 「0.922」 정도의 전진 8속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 9속]

전진 9속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 8속의 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동이 해제되고, 제3 브레이크(B3)가 작동 제어된다.

상기 제1 중간 출력경로(MOP1)의 회전동력이 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제4 회전요소(N4)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달되는데, 이때, 상기 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제4 회전요소(N4)로 입력이 되고 있는 상태에서 제3 브레이크(B3)의 작동으로 제6 회전요소(N6)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제3 속도선(T3)을 형성하면서, 제5 회전요소(N5)의 감속 출력이 제3 중간출력경로(MOP3)와 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제3 유성기어셋트(PG3)의 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3)로 입력된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 회전요소(N7)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제4 클러치(C4)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 제8 작동요소(N8)로 입력이 이루어지게 되는 바, 제9 변속선(SP9)을 형성하게 되며, 이의 제9 변속선(SP9)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 D9 만큼의 출력이 이루어지면서 오버 드라이브 상태인 변속비「0.704」 정도의 전진 9속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 10속]

전진 10속에서는 도 2에서와 같이 상기 전진 9속의 상태에서 제3 브레이크(B3)의 작동이 해제되고, 제2 브레이크(B2)가 작동 제어된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제4 클러치(C4)의 작동으로 제8 회전요소(N8)로 입력축(IS)의 회전동력이 이루어지고 있는 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제7 작동요소(N7)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제10 변속선(SP10)을 형성하게 되며, 이의 제10 변속선(SP10)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 D10 만큼의 출력이 이루어지면서 오버 드라이브 상태인 변속비「0.649」 정도로서 최고 변속단인 전진 10속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[후진 1속]

후진 변속단에서는 도 2에서와 같이 제1 브레이크(B1)와 제3 브레이크(B3)를 작동 제어한다.

상기 제1 중간 출력경로(MOP1)의 회전동력은 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제4 회전요소(N4)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달되는데, 이때, 상기 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제4 회전요소(N4)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제3 브레이크(B3)의 작동으로 제6 회전요소(N6)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제3 속도선(T3)을 형성하면서, 제5 회전요소(N5)의 감속 출력이 제3 중간출력경로(MOP3)와 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제3 유성기어셋트(PG3)의 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3)로 입력된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 회전요소(N7)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동으로 제8 회전요소(N8)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 후진 제1 변속선(SR1)을 형성하게 되며, 이의 후진 제1 변속선(SR1)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 REV1 만큼의 역회전 출력이 이루어지면서 변속비가 「-8.414」 정도의 후진 1속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[후진 2속]

후진 2속단에서는 도 2에서와 같이 상기 후진 1속 변속단에서 제3 브레이크(B3)의 작동이 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

상기 제1 중간 출력경로(MOP1)의 회전동력은 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제4 회전요소(N4)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달됨과 동시에 제2 클러치(C2)의 작동으로 제2 가변입력경로(VIP2)를 통해 입력축(IS)의 입력 그대로인 제2 중간출력경로(MOP2)의 회전 동력이 제6 회전요소(N6)로 입력되는 바, 제4 속도선(T4)을 형성하면서 제3 중간출력경로(MOP3)를 형성하는 제5 회전요소(N5)를 통해 출력되는 회전동력이 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)로 입력된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 회전요소(N7)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동으로 제8 회전요소(N8)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 후진 제2 변속선(SR2)을 형성하게 되며, 이의 후진 제2 변속선(SR2)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 REV2 만큼의 역회전 출력이 이루어지면서 변속비가 「-2.195」 정도의 후진 2속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[후진 3속]

후진 3속단에서는 도 2에서와 같이 상기 후진 2속 변속단에서 제2 클러치(C2)의 작동을 해제하고 제3 클러치(C3)를 작동 제어한다.

그러면 상기 제3 클러치(C43의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 제1 가변입력경로(VIP1)를 통해 제2 유성기어셋트(PG2)의 제5 회전요소(N5)로 전달되고, 이의 동력은 다시 제3 중간출력경로(MOP3)와 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)로 입력된다.

그러면 제3 유성기어셋트(PG3)에서는 제7 회전요소(N7)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동으로 제8 회전요소(N8)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 후진 제3 변속선(SR3)을 형성하게 되며, 이의 후진 제3 변속선(SR3)과 출력요소인 제9 회전요소(N9)의 세로선이 교차되는 REV3 만큼의 역회전 출력이 이루어지면서 변속비가 「-1.851」 정도의 후진 3속 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기에서 본 발명의 기어 트레인에 대한 바람직한 실시 예를 개시하고 있으 나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명에 의한 기어 트레인 구성도.

도 2는 본 발명의 기어 트레인에 적용되는 마찰부재의 변속단별 작동도.

도 3은 본 발명에 의한 기어 트레인의 변속선도이다.

Claims

더블 피니언 유성기어셋트로서, 항시 고정요소로 작동하는 제1 선기어(S1)와, 항시 감속 출력이 이루어지는 제1 중간 출력경로(MOP1)를 형성하는 제1 링기어(R1)와, 입력축(IS)과 연결되는 입력경로(IS)를 형성하면서 동속 출력이 이루어지는 제2 중간출력경로(MOP2)를 형성하는 제1 유성 캐리어(PC1)를 구비하는 제1 유성기어셋트(PG1)와;

싱글 피니언 유성기어셋트로서, 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)와 직접적으로 연결되어 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하는 제2 선기어(S2)와, 상기 제2 중간 출력경로(MOP2)와 가변 연결되는 제1 가변입력경로(VIP1)를 형성함과 동시에 제3 중간출력경로(MOP3)를 형성하는 제2 유성 캐리어(PC2)와, 상기 제2 중간입력경로(MOP2)와 가변적으로 연결되어 제2 가변입력경로(VIP2)를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동하는 제2 링기어(R2)를 포함하여 이루어지는 제2 유성기어셋트(PG2)와;

싱글 피니언 유성기어셋트 및 더블 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 링기어와 유성 캐리어를 공유하는 래비뉴 타입의 유성기어셋트로서, 롱 피니언(P1)과 치합되면서 상기 제3 중간출력경로(MOP3)와 연결되는 제2 중간입력경로(MIP2)를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동하는 제3 선기어(S3)와, 숏 피니언(P2)과 치합되면서 상기 제1 중간 출력경로(MOP1)와 가변적으로 연결되어 제3 가변 입력경로(VIP3)를 형성하는 제4 선기어(S4)와, 상기 입력축(IS)과 가변적으로 연결되어 제4 가변입력경로(VIP4)를 형성함과 동시에 선택적인 고정요소로 작동하는 제3 유성 캐리어(PC3)와, 출력축(OS)과 연결되면서 최종 출력경로(OP)를 형성하는 제3 링기어(R3)를 포함하는 제3 유성기어셋트(PG3)와;

상기 제1,2,3,4 가변입력경로(VIP1 ~ VIP4)에 배치되는 다수의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와, 고정요소로 작동하는 작동요소와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되는 다수의 브레이크(B1)(B2)(B3)로 이루어지는 마찰부재를 포함하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 마찰부재는 제3 가변입력경로(VIP3)상에 배치되는 제1 클러치(C1)와;

상기 제2 가변입력경로(VIP2)상에 배치되는 제2 클러치(C2)와;

상기 제1 가변입력경로(VIP1)상에 배치되는 제3 클러치(C3)와;

상기 제4 가변입력경로(VIP4)상에 배치되는 제4 클러치(C4)와;

상기 제3 유성 캐리어(PC3)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되는 제1 브레이크(B1)와;

상기 제3 선기어(S3)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되는 제2 브레이크(B2)와;

상기 제2 링기어(R2)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되는 제3 브레이크(B3)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제2항에 있어서, 마찰부재는

전진 1속에서 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고,

전진 2속에서 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며,

전진 3속에서 제1 클러치(C1)와 제3 브레이크(B3)가 작동되고,

전진 4속에서 제1, 2 클러치(C1)(C2)가 작동되며,

전진 5속에서 제1, 3 클러치(C1)(C3)가 작동되고,

전진 6속에서 제1, 4 클러치(C1)(C4)가 작동되며,

전진 7속에서 제3, 4 클러치(C3)(C4)가 작동되고,

전진 8속에서 제2, 4 클러치(C2)(C4)가 작동되며,

전진 9속에서 제4 클러치(C4)와 제3 브레이크(B3)가 작동되고,

전진 10속에서 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며,

후진 1속에서 제1, 3 브레이크(B1)(B3)가 작동되고,

후진 2속에서 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고,

후진 3속에서 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되면서 변속이 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제2항에 있어서, 마찰부재를 배치함에 있어서, 제2,3 클러치(C2)(C3)는 제1 유성기어셋트(PG1)의 전방에 배치되고, 제3 브레이크(B3)가 제2 유성기어셋트(PG2)의 외주측에 배치되며, 제1,2 브레이크(B1)(B2)는 제2, 3 유성기어셋트(PG2)(PG3) 사이에 배치되고, 제1, 4 클러치(C1)(C4)는 제3 유성기어셋트(PG3)의 후방에 배치 함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.