KR20090127737A - 자동 변속기의 파워 트레인 - Google Patents

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KR20090127737A
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현대자동차주식회사
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Abstract

제1작동부재, 입력축에 선택적으로 연결되고 변속기 케이스에 선택적으로 연결되는 제2작동부재, 출력축에 고정적으로 연결되는 제3작동부재를 포함하는 제1유성기어세트; 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결되는 제4작동부재, 상기 입력축에 고정적으로 연결되는 제5작동부재, 상기 제1작동부재에 고정적으로 연결되는 제6작동부재를 포함하는 제2유성기어세트; 상기 제6작동부재에 고정적으로 연결되는 제7작동부재, 상기 제3작동부재에 선택적으로 연결됨과 아울러 상기 제4작동부재에 선택적으로 연결되는 제8작동부재, 상기 변속기 케이스에 고정적으로 연결되는 제9작동부재를 포함하는 제3유성기어세트; 그리고 상기 제1,2,3유성기어세트의 작동부재들, 상기 입력축, 상기 출력축, 상기 변속기 케이스를 선택적으로 연결하는 복수개의 마찰부재들;을 포함하는 자동 변속기의 파워 트레인을 제공한다.
자동 변속기, 파워 트레인, 유성기어세트

Description

자동 변속기의 파워 트레인{POWER TRAIN OF AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은 자동 변속기의 파워 트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3개의 단순 유성기어세트와 6개의 마찰요소를 사용하여 전진 8속 및 후진 1속을 구현하는 자동 변속기의 파워 트레인에 관한 것이다.
통상적으로 자동 변속기의 다단 변속 메커니즘은, 복수의 유성기어세트를 조합하여 구현되고 있으며, 이러한 복수의 유성기어세트가 조합된 파워 트레인은, 자동 변속기에 포함된 토크 컨버터로부터 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 자동 변속기는 꾸준한 연구의 관심이 되고 있다.
뿐만 아니라 같은 개수의 변속단을 구현한다고 하더라도, 유성기어세트의 조합 방법에 따라 파워 트레인의 내구성, 동력전달효율, 크기 등이 달라지게 되어, 보다 견고하고, 동력손실이 없으며 보다 컴팩트한 파워 트레인 구성을 발명하기 위한 노력이 항시 진행되고 있다.
특히, 변속단이 지나치게 많으면 운전자가 변속을 자주 해주어야 하는 불편이 발생하는 수동변속기와는 달리, 자동 변속기는 운전상태에 따라 제어 유닛이 파워 트레인의 작동을 제어함으로써 변속을 수행하게 되므로, 보다 많은 변속단을 구현하는 파워 트레인의 구성을 찾는 노력은 자동 변속기에 있어 더욱 중요한 가치를 가지게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 자동 변속기의 개발에 부응하기 위하여안출된 것으로, 본 발명의 목적은 3개의 단순 유성기어세트와 6개의 마찰요소를 사용하여 전진 8속 및 후진 1속을 구현하는 자동 변속기의 파워 트레인을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 파워 트레인은, 제1작동부재, 입력축에 선택적으로 연결되고 변속기 케이스에 선택적으로 연결되는 제2작동부재, 출력축에 고정적으로 연결되는 제3작동부재를 포함하는 제1유성기어세트; 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결되는 제4작동부재, 상기 입력축에 고정적으로 연결되는 제5작동부재, 상기 제1작동부재에 고정적으로 연결되는 제6작동부재를 포함하는 제2유성기어세트; 상기 제6작동부재에 고정적으로 연 결되는 제7작동부재, 상기 제3작동부재에 선택적으로 연결됨과 아울러 상기 제4작동부재에 선택적으로 연결되는 제8작동부재, 상기 변속기 케이스에 고정적으로 연결되는 제9작동부재를 포함하는 제3유성기어세트; 그리고 상기 제1,2,3유성기어세트의 작동부재들, 상기 입력축, 상기 출력축, 상기 변속기 케이스를 선택적으로 연결하는 복수개의 마찰부재들;을 포함할 수 있다.
상기 복수개의 마찰부재들은, 상기 제2작동부재를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치; 상기 제1유성기어세트를 일체로 동작시키기 위한 제2클러치; 상기 제3작동부재를 상기 제8작동부재에 선택적으로 연결하는 제3클러치; 상기 제4작동부재를 상기 제8작동부재에 선택적으로 연결하는 제4클러치; 상기 제4작동부재를 선택적으로 정지시키기 위한 제1브레이크; 그리고 상기 제2작동부재를 선택적으로 정지시키기 위한 제2브레이크;를 포함할 수 있다.
상기 제1유성기어세트는 제1선기어, 제1유성캐리어, 그리고 제1링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되, 상기 제1선기어는 제1작동부재로 작용하고, 상기 제1유성캐리어는 제2작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제1링기어는 제3작동부재로 작용하는 것으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트는 제1선기어, 제1링기어, 그리고 제1유성캐리어를 그 작동부재로 포함하는 더블 피니언 유성기어세트이되, 상기 제1선기어는 제1작동부재로 작용하고, 상기 제1링기어는 제2작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제1유성캐리어는 제3작동부재로 작용하는 것으로 할 수 있다.
상기 제2유성기어세트는 제2선기어, 제2유성캐리어, 그리고 제2링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되, 상기 제2선기어는 제4작동부재로 작용하고, 상기 제2유성캐리어는 제5작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제2링기어는 제6작동부재로 작용하는 것으로 할 수 있다.
상기 제3유성기어세트는 제3선기어, 제3유성캐리어, 그리고 제3링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되, 상기 제3선기어는 제7작동부재로 작용하고, 상기 제3유성캐리어는 제8작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제3링기어는 제9작동부재로 작용하는 것으로 할 수 있다.
전진 1속에서는 제3클러치 및 제4클러치가 작동하고, 전진 2속에서는 제3클러치 및 제1브레이크가 작동하고, 전진 3속에서는 제1클러치 및 제3클러치가 작동하고, 전진 4속에서는 제1클러치 및 제1브레이크가 작동하고, 전진 5속에서는 제1클러치 및 제4클러치가 작동하고, 전진 6속에서는 제1클러치 및 제2클러치가 작동하고, 전진 7속에서는 제2클러치 및 제4클러치가 작동하고, 전진 8속에서는 제2클러치 및 제1브레이크가 작동하고, 그리고 후진 1속에서는 제4클러치 및 제2브레이크가 작동하는 것으로 할 수 있다.
상기 제2클러치는 상기 제3작동부재와 상기 제6작동부재를 선택적으로 연결하는 것으로 할 수 있다.
상기 제2클러치는 상기 제2작동부재와 상기 제3작동부재를 선택적으로 연결하는 것으로 할 수 있다.
상기 제2클러치는 상기 제1작동부재와 상기 제2작동부재를 선택적으로 연결하는 것으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트가 싱글 피니언 유성기어세트인 경우, 상기 복수개의 마찰부재들은, 상기 제1유성캐리어를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치; 상기 제1링기어와 상기 제2링기어를 선택적으로 연결하는 제2클러치; 상기 제1링기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치; 상기 제2선기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제4클러치; 상기 제2선기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제1브레이크; 그리고 상기 제1유성캐리어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제2브레이크;를 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트가 싱글 피니언 유성기어세트인 경우, 상기 복수개의 마찰부재들은, 상기 제1유성캐리어를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치; 상기 제1링기어와 상기 제1유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제2클러치; 상기 제1링기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치; 상기 제2선기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제4클러치; 상기 제2선기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제1브레이크; 그리고 상기 제1유성캐리어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제2브레이크;를 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트가 싱글 피니언 유성기어세트인 경우, 상기 복수개의 마찰부재들은, 상기 제1유성캐리어를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치; 상기 제1선기어와 상기 제1유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제2클러치; 상기 제1링기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치; 상기 제2선기 어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제4클러치; 상기 제2선기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제1브레이크; 그리고 상기 제1유성캐리어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제2브레이크;를 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트가 더블 피니언 유성기어세트인 경우, 상기 복수개의 마찰부재들은, 상기 제1링기어를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치; 상기 제1링기어와 상기 제1선기어를 선택적으로 연결하는 제2클러치; 상기 제1유성캐리어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치; 상기 제2선기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제4클러치; 상기 제2선기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제1브레이크; 그리고 상기 제1링기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제2브레이크;를 포함하는 것으로 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에 의하면, 3개의 단순 유성기어세트와 6개의 클러치를 사용하여 전진 8속 및 후진 1속을 구현할 수 있다.
또한, 많은 단수의 변속단을 제공하므로 엔진의 동력을 효과적으로 이용하여 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인은 입력축(10), 출력축(20), 변속기 케이스(30), 그리고 제1,2,3유성기어세트(PG1,PG2,PG3)를 포함한다.
입력축(100)은 토크 컨버터(도시하지 않음)를 통해 엔진(도시하지 않음)의 동력을 전달 받는다.
출력축(20)은 파워 트레인으로부터 동력을 출력한다.
제1유성기어세트(PG1)는 제1선기어(S1), 제1유성캐리어(PC1), 그리고 제1링기어(R1)를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이다. 상기 제1유성캐리어(PC1)에는 제1선기어(S1)와 제1링기어(R1)에 기어 결합하는 제1피니언기어(P1)가 연결되어 회전한다.
제2유성기어세트(PG2)는 제2선기어(S2), 제2유성캐리어(PC2), 그리고 제2링기어(R2)를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이다. 상기 제2유성캐리어(PC2)에는 제2선기어(S2)와 제2링기어(R2)에 기어 결합하는 제2피니언기어(P2)가 연결되어 회전한다.
제3유성기어세트(PG3)는 제3선기어(S3), 제3유성캐리어(PC3), 그리고 제3링기어(R3)를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이다. 상기 제3유성캐리어(PC3)에는 제3선기어(S3)와 제3링기어(R3)에 기어 결합하는 제3피니언기 어(P3)이 연결되어 회전한다.
상기 제1선기어(S1), 상기 제1유성캐리어(PC1), 그리고 상기 제1링기어(R1)는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인의 제1,2,3작동부재(N1,N2,N3)로 각각 호칭될 수 있다. 상기 제2선기어(S2), 상기 제2유성캐리어(PC2), 그리고 상기 제2링기어(R2)는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인의 제4,5,6작동부재(N4,N5,N6)로 각각 호칭될 수 있다. 상기 제3선기어(S3), 상기 제3유성캐리어(PC3), 그리고 상기 제3링기어(R3)는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인의 제7,8,9작동부재(N7,N8,N9)로 각각 호칭될 수 있다.
상기 제2유성캐리어(PC2)는 상기 입력축(10)에 고정적으로 연결되어 항시 입력부재로 작용한다. 상기 제1선기어(S1)는 상기 제2링기어(R2)와 고정적으로 연결되어 있다. 상기 제2링기어(R2)는 상기 제3선기어(S3)와 고정적으로 연결되어 있다. 상기 제1링기어(R1)는 출력축(20)에 고정적으로 연결되어 항시 출력부재로 작용한다. 상기 제3링기어(R3)는 상기 변속기 케이스(30)에 고정적으로 연결되어 항시 정지부재로 작용한다.
본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인은 6개의 마찰부재를 사용하고 있다.
상기 복수개의 마찰부재들은, 상기 제1유성캐리어(PC1)를 상기 입력축(10)에 선택적으로 연결하는 제1클러치(C1); 상기 제1유성기어세트(PG1)를 일체로 동작시키기 위한 제2클러치(C2); 상기 제1링기어(R1)와 상기 제3유성캐리어(PC3)를 선택 적으로 연결하는 제3클러치(C3); 상기 제2선기어(S2)와 상기 제3유성캐리어(PC3)를 선택적으로 연결하는 제4클러치(C4); 상기 제2선기어(S2)를 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 연결하는 제1브레이크(B1); 그리고 상기 제1유성캐리어(PC1)를 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 연결하는 제2브레이크(B2);를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 제2클러치(C2)는 상기 제1링기어(R1)와 제2링기어(R2)를 선택적으로 연결한다. 그러나 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 상기 제1유성기어세트(PG1)를 일체로 동작시키기 위한 제2클러치(C2)의 다른 연결관계가 가능하며, 이에 관하여는 별도의 실시예로서 후술한다.
본 실시예에서, 상기 제1브레이크(B1)는 일예로 상기 제2선기어(S2)를 변속기 케이스(30)에 선택적으로 연결하고 있으나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 상기 제1브레이크(B1)가 상기 제2선기어(S2)를 상기 변속기 케이스(30)에 고정된 상기 제3링기어(R3)에 연결하는 구성도 가능하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기는 전진 8속, 후진 1속을 구현하며, 각 변속단에서 두 개의 마찰부재가 작동한다.
즉, 전진 1속(D1)에서는 제3클러치(C3) 및 제4클러치(C4)가 작동한다. 전진 2속(D2)에서는 제3클러치(C3) 및 제1브레이크(B1)가 작동한다. 전진 3속(D3)에서는 제1클러치(C1) 및 제3클러치(C3)가 작동한다. 전진 4속(D4)에서는 제1클러치(C1) 및 제1브레이크(B1)가 작동한다. 전진 5속(D5)에서는 제1클러치(C1) 및 제4클러 치(C4)가 작동한다. 전진 6속(D6)에서는 제1클러치(C1) 및 제2클러치(C2)가 작동한다. 전진 7속(D7)에서는 제2클러치(C2) 및 제4클러치(C4)가 작동한다. 전진 8속(D8)에서는 제2클러치(C2) 및 제1브레이크(B1)가 작동한다. 후진 1속(R1)에서는 제4클러치(C4) 및 제2브레이크(B2)가 작동한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인에서 전진 8속 및 후진 1속의 형성을 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 11에서, 항시 입력부재로 작용하는 제2유성캐리어(PC2)는 항시 입력축(10)의 회전속도로 회전한다. 상기 제1선기어(S1), 상기 제2링기어(R2), 및 제3선기어(S3)는 서로 고정적으로 연결되어 있으므로, 이들은 항시 같은 속도로 회전한다. 상기 제3링기어(R3)는 상기 변속기 케이스(30)에 고정 연결되어 있으므로 항시 정지하여 있다.
이러한 상태에서, 제1클러치(C1) 내지 제4클러치(C4) 그리고 제1,2브레이크(B1,B2)의 선택적인 작동에 의하여 전진 제1속 내지 제8속 및 후진 1속이 구현되는데, 이하에서는 이에 관하여 상세히 설명한다.
[전진 1속]
전진 1속(D1)에서는 제3클러치(C3) 및 제4클러치(C4)가 작동한다.
제3클러치(C3)가 작동하므로 제1링기어(R1)와 제3유성캐리어(PC3)는 같은 속도로 회전하고, 제4클러치가 작동하므로 제2선기어(S2)와 제3유성캐리어(PC3)는 같은 속도로 회전한다. 즉, 제1링기어(R1), 제2선기어(S2), 및 제3유성캐리어(PC3)는 모두 같은 속도로 회전한다.
이러한 조건과 제1선기어(S1), 제2링기어(R2), 및 제3선기어(S3)가 같은 속도로 회전하는 조건에 의하여, 제2유성기어세트(PG2) 및 제3유성기어세트(PG3)의 속도선도는 도 3에 도시된 바와 같이 형성된다.
따라서, 출력부재인 제1링기어(R1)는 제3유성캐리어(PC3)와 같은 속도로 회전하면서 전진 1속(D1)이 출력된다.
[전진 2속]
전진 2속(D2)에서는 제3클러치(C3) 및 제1브레이크(B1)가 작동한다.
제1브레이크(B1)가 작동하므로 제2선기어(S2)는 정지된다. 제2유성캐리어(PC2)는 입력축(10)의 회전속도로 회전하므로 제2유성기어세트(PG2)의 속도선도가 도 4에 도시된 바와 같이 형성되고, 이에 따라 제2링기어(R2)의 회전속도가 정해진다.
제3선기어(S3)는 제2링기어(R2)와 같은 속도로 회전하고 제3링기어(R3)는 정지하고 있으므로 제3유성기어세트(PG3)의 속도선도가 도 4에 도시된 바와 같이 형성되고, 이에 따라 제3유성캐리어(PC3)의 회전속도가 정해진다.
제3클러치가 작동하므로 출력부재인 제1링기어(R1)는 이와 같이 결정된 제3유성캐리어(PC3)의 회전속도로 회전하게 되고, 이에 따라 전진 2속(D2)이 출력된다.
[전진 3속]
전진 3속(D3)에서는 제1클러치(C1) 및 제3클러치(C3)가 작동한다.
제1클러치(C1)가 작동하므로 제1유성캐리어(PC1)는 입력축(10)의 회전속도로 회전하게 된다. 이 상태에서, 제3클러치(C3)가 작동하므로 제1링기어(R1)는 제3유성캐리어(PC3)와 같은 속도로 회전한다는 조건, 그리고 제1선기어(S1)는 제3선기어(S3)와 같은 속도로 회전한다는 조건에 에 의하여, 제1유성기어세트(PG1) 및 제3유성기어세트(PG3)의 속도선도는 도 5에 도시된 바와 같이 형성된다.
이와 같이 형성된 속도선도에 따라, 출력부재인 제1링기어(R1)를 통해 전진 3속(D3)이 출력된다.
[전진 4속]
전진 4속(D4)에서는 제1클러치(C1) 및 제1브레이크(B1)가 작동한다.
제1브레이크(B1)가 작동하므로 제2선기어(S2)는 정지된다. 제2유성캐리어(PC2)는 입력축(10)의 회전속도로 회전하므로 제2유성기어세트(PG2)의 속도선도가 도 6에 도시된 바와 같이 형성되고, 이에 따라 제2링기어(R2)의 회전속도가 정해진다.
제1선기어(S1)는 제2링기어(R2)와 같은 속도로 회전하며, 제1클러치(C1)가 작동하므로 제1유성캐리어(PC1)는 입력축(10)의 회전속도로 회전한다. 따라서, 제1유성기어세트(PG1)의 속도선도는 도 6에 도시된 바와 같이 형성되어, 출력부재인 제1링기어(R1)의 회전속도가 결정된다.
이와 같이 결정된 회전속도로 제1링기어(R1)가 회전하면서 전진 4속(D4)이 출력된다.
[전진 5속]
전진 5속(D5)에서는 제1클러치(C1) 및 제4클러치(C4)가 작동한다.
제4클러치(C4)가 작동하므로 제2선기어(S2)는 제3유성캐리어(PC3)와 같은 속도로 회전하게 된다. 그리고 서로 고정 연결된 제2링기어(R2)와 제3선기어(S3)는 같은 속도로 회전한다.
이러한 조건에 의하여 제2유성기어세트(PG2)와 제3유성기어세트(PG3)의 속도선도는 도 7에 도시된 바와 같이 형성되며, 이에 따라 제2링기어(R2) 및 제1선기어(S1)의 회전속도가 결정된다.
제1클러치(C1)가 작동하므로 제1유성캐리어(PC1)는 입력축(10)의 회전속도로 회전하고, 제1선기어(S1)는 제2링기어(R2)의 회전속도로 회전하므로, 제1유성기어세트(PG1)의 속도선도는 도 7에 도시된 바와 같이 형성된다.
이와 같이 형성된 속도선도에 따라, 출력부재인 제1링기어(R1)가 회전하면서 전진 5속(D5)이 출력된다.
[전진 6속]
전진 6속(D6)에서는 제1클러치(C1) 및 제2클러치(C2)가 작동한다.
제2클러치(C2)가 작동하므로 제1링기어(R1)는 제2링기어(R2)와 같은 속도로 회전한다. 그런데, 제2링기어(R2)는 제1선기어(S1)에 고정 연결되어 있으므로, 결과적으로 제1링기어(R1)는 제1선기어(S1)와 같은 속도로 회전하게 된다. 따라서, 제1유성기어세트(PG1)는 일체로 회전하게 된다.
그런데, 제1클러치(C1)가 작동하므로 제1유성캐리어(PC1)는 제2유성캐리어(PC2)에 연결되어 입력축(10)의 회전속도로 회전하게 된다. 즉, 제1유성기어세트(PG1)는 입력축(10)의 회전속도로 일체로 회전하게 되는 것이다.
따라서, 출력부재인 제1링기어(R1)는 입력축(10)의 회전속도로 회전하면서 전진 6속(D6)이 출력된다.
[전진 7속]
전진 7속(D7)에서는 제2클러치(C2) 및 제4클러치(C4)가 작동한다.
제4클러치(C4)가 작동하므로 제2선기어(S2)는 제3유성캐리어(PC3)와 같은 속도로 회전하게 된다. 그리고 서로 고정 연결된 제2링기어(R2)와 제3선기어(S3)는 같은 속도로 회전한다.
이러한 조건에 의하여 제2유성기어세트(PG2)와 제3유성기어세트(PG3)의 속도선도는 도 9에 도시된 바와 같이 형성되며, 이에 따라 제2링기어(R2) 및 제1선기어(S1)의 회전속도가 결정된다.
제2클러치(C2)가 작동하므로 제1유성기어세트(PG1)는 일체로 회전하게 된다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같은 속도선도가 형성되면서, 출력부재인 제1링기어(R1)를 통해 전진 7속(D7)이 출력된다.
[전진 8속]
전진 8속(D8)에서는 제2클러치(C2) 및 제1브레이크(B1)가 작동한다.
제1브레이크(B1)가 작동하므로 제2선기어(S2)는 정지되고 제2유성캐리어(PC2)는 입력축(10)의 회전속도로 회전하므로, 제2유성기어세트(PG2)의 속도선도는 도 10에 도시된 바와 같이 형성된다.
제2클러치(C2)가 작동하므로 제1유성기어세트(PG1)는 일체로 회전하게 된다.
따라서, 도 10에 도시된 바와 같은 속도선도가 형성되면서, 출력부재인 제1 링기어(R1)를 통해 전진 8속(D8)이 출력된다.
[후진 1속]
후진 1속(R1)에서는 제4클러치(C4) 및 제2브레이크(B2)가 작동한다.
제4클러치(C4)가 작동하므로 제2선기어(S2)는 제3유성캐리어(PC3)와 같은 속도로 회전하게 된다. 그리고 서로 고정 연결된 제2링기어(R2)와 제3선기어(S3)는 같은 속도로 회전한다.
이러한 조건에 의하여 제2유성기어세트(PG2)와 제3유성기어세트(PG3)의 속도선도는 도 11에 도시된 바와 같이 형성되며, 이에 따라 제2링기어(R2) 및 제1선기어(S1)의 회전속도가 결정된다.
제2브레이크(B2)가 작동하므로 제1유성캐리어(PC1)는 정지하게 된다.
따라서, 제1유성기어세트(PG1)의 속도선도는 도 11에 도시된 바와 같이 형성된다. 이러한 속도선도에 따라, 출력부재인 제1링기어(R1)는 역회전하면서 후진 1속(R1)이 출력된다.
도 2에는, 전진 8속 및 후진 1속에 관하여 가능한 변속비의 일예를 기재하였다. 이러한 일예는, 제1유성기어세트(PG1)의 선기어/링기어 잇수가 각각 10, 15이고, 제2유성기어세트(PG2)의 선기어/링기어 잇수가 각각 10, 30이고, 제3유성기어세트(PG3)의 선기어/링기어 잇수가 각각 10, 29일 때에 관한 것이다.
그러나, 본 발명의 보호범위가 이에 한정된 것으로 해석되어서는 안된다. 제1,2,3유성기어세트(PG1, PG2, PG3)의 선기어/링기어 잇수를 조절함으로써 다른 다양한 변속비를 얻을 수 있다.
전술한 실시예의 설명에서, 상기 제1유성기어세트(PG1)를 일체로 회전시키기 위한 제2클러치(C2)에 관한 변형이 가능함을 언급한 바 있다.
이하에서는 이러한 변형에 관한 본 발명의 다른 실시예들을 도 12 및 도 13를 참조로 설명한다.
먼저, 도 12에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인에서는, 상기 제1유성기어세트(PG1)를 일체로 회전시키기 위한 제2클러치(C2)는, 제1유성캐리어(PC1)와 제1링기어(R1)를 선택적으로 연결한다.
이러한 사항 외에는 본 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인은 제1실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인과 동일하다.
본 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인에서, 제2클러치(C2)가 작동하는 경우 제1유성캐리어(PC1)와 제1링기어(R1)가 같은 속도로 회전하게 되므로, 제1유성기어세트(PG1)는 일체로 회전하게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인은, 도 2에 도시된 바와 같은 작동표에 의하여 변속이 제어될 수 있으며, 이에 따라 도 3 내지 도 11에 도시된 바와 같은 속도선도를 형성하여 전진 8속 및 후진 1속을 구현하게 된다.
다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 제3실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인에서는, 상기 제1유성기어세트(PG1)를 일체로 회전시키기 위한 제2클러치(C2)는, 제1유성캐리어(PC1)와 제1선기어(S1)를 선택적으로 연결한다. 즉, 제2실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인에 비하여, 제1유성기어세트(PG1)의 작동부재들 중 제2클러치(C2)가 선택적으로 연결하는 작동부재들이 달라진 것이다.
이러한 사항 외에는 본 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인은 제2실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인과 동일하다.
본 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인에서, 제2클러치(C2)가 작동하는 경우 제1유성캐리어(PC1) 및 제1선기어(S1)가 같은 속도를 가지게 되므로 제1유성기어세트(PG1)는 일체로 회전하게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인은, 도 2에 도시된 바와 같은 작동표에 의하여 변속이 제어될 수 있으며, 이에 따라 도 3 내지 도 11에 도시된 바와 같은 속도선도를 형성하여 전진 8속 및 후진 1속을 구현하게 된다.
전술한 실시예들에서는 제1유성기어세트(PG1)가 싱글 피니언 유성기어세트인 예들에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정된 것으로 이해되어서는 안된다. 이하에서는 제1유성기어세트(PG1)가 더블 피니언 유성기어세트인 예에 관하여 도 14를 참조로 설명한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제4실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인은, 제1유성기어세트(PG1)가 더블 피니언 유성기어세트로 형성된다.
도 3 내지 도 11에서 제1유성기어세트(PG1)의 작동부재들의 배열은 제1링기어(R1), 제1유성캐리어(PC1), 제1선기어(S1)의 순서이나, 본 실시예에 따른 자동변속기의 속도선도는 제1유성캐리어(PC1), 제1링기어(R1), 제1선기어(S1)의 순서로 배열된다. 즉, 도 3 내지 도 11에서 제1링기어(R1)의 자리에 제1유성캐리어(PC1)가, 제1유성캐리어(PC1)의 자리에 제1링기어(R1)가 배치되는 것이다.
이러한 구성상, 본 실시예에서 제1선기어(S1), 제1링기어(R1), 그리고 제1유 성캐리어(PC1)는 본 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인의 제1,2,3작동부재(N1,N2,N3)로 각각 호칭될 수 있다.
도 14를 도 13에 대비하여 보면, 도 13에서 제2작동부재(N2)인 제1유성캐리어(PC1)에 적용된 연결관계는 도 14에서 제2작동부재(N2)인 제1링기어(R1)에 그대로 적용되고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 13에서 제3작동부재(N3)인 제1링기어(R1)에 적용된 연결관계는 도 14에서 제3작동부재(N3)인 제1유성캐리어(PC1)에 그대로 적용되고 있음을 알 수 있다.
즉, 제1클러치(C1)는 제1링기어(R1)를 상기 입력축(10)에 선택적으로 연결한다. 제2클러치(C2)는 상기 제1링기어(R1)와 상기 제1선기어(S1)를 선택적으로 연결한다. 제3클러치(C3)는 상기 제1유성캐리어(PC1)와 상기 제3유성캐리어(PC3)를 선택적으로 연결한다. 제2브레이크(B2)는 상기 제1링기어(R1)를 상기 변속기 케이스(30)에 선택적으로 연결한다.
따라서, 본 실시예에 따른 자동변속기의 파워트레인은, 도 2에 도시된 바와 같은 작동표에 의하여 변속이 제어될 수 있으며, 이에 따라 도 3 내지 도 11에 도시된 바와 같은 속도선도를 형성하여 전진 8속 및 후진 1속을 구현하게 된다.
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 제1실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 작동표이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 전진 1속에서 각 작동부재의 회전 속도를 도시한 속도선도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 전진 2속에서 각 작동부재의 회전 속도를 도시한 속도선도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 전진 3속에서 각 작동부재의 회전 속도를 도시한 속도선도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 전진 4속에서 각 작동부재의 회전 속도를 도시한 속도선도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 전진 5속에서 각 작동부재의 회전 속도를 도시한 속도선도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 전진 6속에서 각 작동부재의 회전 속도를 도시한 속도선도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 전진 7속에서 각 작동부재의 회전 속도를 도시한 속도선도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 전진 8속에 서 각 작동부재의 회전 속도를 도시한 속도선도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 후진 1속에서 각 작동부재의 회전 속도를 도시한 속도선도이다.
도 12은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 구성도이다.
도 14은 본 발명의 제4실시예에 따른 자동 변속기의 파워 트레인의 구성도이다.

Claims (16)

  1. 제1작동부재, 입력축에 선택적으로 연결되고 변속기 케이스에 선택적으로 연결되는 제2작동부재, 출력축에 고정적으로 연결되는 제3작동부재를 포함하는 제1유성기어세트;
    상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결되는 제4작동부재, 상기 입력축에 고정적으로 연결되는 제5작동부재, 상기 제1작동부재에 고정적으로 연결되는 제6작동부재를 포함하는 제2유성기어세트;
    상기 제6작동부재에 고정적으로 연결되는 제7작동부재, 상기 제3작동부재에 선택적으로 연결됨과 아울러 상기 제4작동부재에 선택적으로 연결되는 제8작동부재, 상기 변속기 케이스에 고정적으로 연결되는 제9작동부재를 포함하는 제3유성기어세트; 그리고
    상기 제1,2,3유성기어세트의 작동부재들, 상기 입력축, 상기 출력축, 상기 변속기 케이스를 선택적으로 연결하는 복수개의 마찰부재들;
    을 포함하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수개의 마찰부재들은,
    상기 제2작동부재를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치;
    상기 제1유성기어세트를 일체로 동작시키기 위한 제2클러치;
    상기 제3작동부재를 상기 제8작동부재에 선택적으로 연결하는 제3클러치;
    상기 제4작동부재를 상기 제8작동부재에 선택적으로 연결하는 제4클러치;
    상기 제4작동부재를 선택적으로 정지시키기 위한 제1브레이크; 그리고
    상기 제2작동부재를 선택적으로 정지시키기 위한 제2브레이크;
    를 포함하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트는 제1선기어, 제1유성캐리어, 그리고 제1링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되,
    상기 제1선기어는 제1작동부재로 작용하고, 상기 제1유성캐리어는 제2작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제1링기어는 제3작동부재로 작용하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트는 제1선기어, 제1링기어, 그리고 제1유성캐리어를 그 작동부재로 포함하는 더블 피니언 유성기어세트이되,
    상기 제1선기어는 제1작동부재로 작용하고, 상기 제1링기어는 제2작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제1유성캐리어는 제3작동부재로 작용하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2유성기어세트는 제2선기어, 제2유성캐리어, 그리고 제2링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되,
    상기 제2선기어는 제4작동부재로 작용하고, 상기 제2유성캐리어는 제5작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제2링기어는 제6작동부재로 작용하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제3유성기어세트는 제3선기어, 제3유성캐리어, 그리고 제3링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되,
    상기 제3선기어는 제7작동부재로 작용하고, 상기 제3유성캐리어는 제8작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제3링기어는 제9작동부재로 작용하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  7. 제 2항에 있어서,
    전진 1속에서는 제3클러치 및 제4클러치가 작동하고,
    전진 2속에서는 제3클러치 및 제1브레이크가 작동하고,
    전진 3속에서는 제1클러치 및 제3클러치가 작동하고,
    전진 4속에서는 제1클러치 및 제1브레이크가 작동하고,
    전진 5속에서는 제1클러치 및 제4클러치가 작동하고,
    전진 6속에서는 제1클러치 및 제2클러치가 작동하고,
    전진 7속에서는 제2클러치 및 제4클러치가 작동하고,
    전진 8속에서는 제2클러치 및 제1브레이크가 작동하고, 그리고
    후진 1속에서는 제4클러치 및 제2브레이크가 작동하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2클러치는 상기 제3작동부재와 상기 제6작동부재를 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워트레인.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2클러치는 상기 제2작동부재와 상기 제3작동부재를 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워트레인.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제2클러치는 상기 제1작동부재와 상기 제2작동부재를 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워트레인.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트는 제1선기어, 제1유성캐리어, 그리고 제1링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되, 상기 제1선기어는 제1작동부재로 작용하고, 상기 제1유성캐리어는 제2작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제1링기어는 제3작동부재로 작용하며;
    상기 제2유성기어세트는 제2선기어, 제2유성캐리어, 그리고 제2링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되, 상기 제2선기어는 제4작동부재로 작용하고, 상기 제2유성캐리어는 제5작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제2유성캐리어는 제6작동부재로 작용하며;
    상기 제3유성기어세트는 제3선기어, 제3유성캐리어, 그리고 제3링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되, 상기 제3선기어는 제7작동부재로 작용하고, 상기 제3유성캐리어는 제8작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제3링기어는 제9작동부재로 작용하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수개의 마찰부재들은,
    상기 제1유성캐리어를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치;
    상기 제1링기어와 상기 제2링기어를 선택적으로 연결하는 제2클러치;
    상기 제1링기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치;
    상기 제2선기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제4클러치;
    상기 제2선기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제1브레이크; 그리고
    상기 제1유성캐리어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제2브레이크;
    를 포함하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수개의 마찰부재들은,
    상기 제1유성캐리어를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치;
    상기 제1링기어와 상기 제1유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제2클러치;
    상기 제1링기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치;
    상기 제2선기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제4클러치;
    상기 제2선기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제1브레이크; 그리고
    상기 제1유성캐리어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제2브레이크;
    를 포함하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 복수개의 마찰부재들은,
    상기 제1유성캐리어를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치;
    상기 제1선기어와 상기 제1유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제2클러치;
    상기 제1링기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치;
    상기 제2선기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제4클러치;
    상기 제2선기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제1브레이크; 그리고
    상기 제1유성캐리어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제2브레이크;
    를 포함하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트는 제1선기어, 제1링기어, 그리고 제1유성캐리어를 그 작동부재로 포함하는 더블 피니언 유성기어세트이되, 상기 제1선기어는 제1작동부재로 작용하고, 상기 제1링기어는 제2작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제1유성캐리어는 제3작동부재로 작용하며;
    상기 제2유성기어세트는 제2선기어, 제2유성캐리어, 그리고 제2링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되, 상기 제2선기어는 제4작동부재로 작용하고, 상기 제2유성캐리어는 제5작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제2유성캐리어는 제6작동부재로 작용하며;
    상기 제3유성기어세트는 제3선기어, 제3유성캐리어, 그리고 제3링기어를 그 작동부재로 포함하는 싱글 피니언 유성기어세트이되, 상기 제3선기어는 제7작동부재로 작용하고, 상기 제3유성캐리어는 제8작동부재로 작용하고, 그리고 상기 제3링 기어는 제9작동부재로 작용하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 파워 트레인.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수개의 마찰부재들은,
    상기 제1링기어를 상기 입력축에 선택적으로 연결하는 제1클러치;
    상기 제1링기어와 상기 제1선기어를 선택적으로 연결하는 제2클러치;
    상기 제1유성캐리어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치;
    상기 제2선기어와 상기 제3유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제4클러치;
    상기 제2선기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제1브레이크; 그리고
    상기 제1링기어를 상기 변속기 케이스에 선택적으로 연결하는 제2브레이크;
    를 포함하는 자동 변속기의 파워 트레인.
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