KR20100018404A - 차량용 자동 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 서로 이웃하는 유성기어셋트의 링기어를 연결하거나, 중간에 다른 유성기어셋트를 두고 양측에 위치하는 유성기어셋트의 링기어를 효과적으로 연결하고 축방향 이동 규제할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 2개 이상의 유성기어셋트를 보유하는 차량용 자동 변속기에 있어서, 서로 이웃하는 유성기어셋트의 링기어를 상호 직접 연결하고, 이들 링기어의 일측에 플랜지를 배치하여 상기 플랜지의 내주측 양측부에 스러스트 베어링를 두고 변속기 내부의 회전체 또는 비 회전체에 회전 가능하게 고정하는 한편, 양 링기어의 기어부 비틀림 방향이 서로 반대로 형성함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기를 제공한다.

유성기어셋트. 링기어. 플랜지. 추력. 스러스트 베어링

Description

차량용 자동 변속기{AN AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 2개 이상의 유성기어셋트를 보유하면서 이들 각 링기어를 상호 연결하여 공전요소로 작동되도록 한 차량용 자동 변속기에 관한 것이다.

차량 등에 탑재되는 자동 변속기는 다수의 유성기어셋트와 마찰요소인 다수의 클러치 및 브레이크를 조합하여 상기 클러치와 브레이크의 작동 및 작동 해제에 의하여 복수의 변속단을 구현할 수 있도록 구성된다.

이에 따라 최근에는 동일축상에 2개 이상의 유성기어셋트를 배치하고, 각 유성기어셋트를 구성하는 3개씩의 회전요소들을 선택적으로 상호 직접 연결하거나 클러치를 개재시켜 가변적으로 연결하고, 변속기 하우징과의 사이에 브레이크를 개재시켜 가변적으로 연결함으로써, 요구하는 변속단을 구현하는 것이 일반적이다.

그리고 상호 직접 연결되는 회전요소는 입력 또는 고정요소로 작동할 수도 있지만 단순히 공전만 이루어지는 공전요소로 작동하는 경우가 있다.

이와 같이 상호 직접 연결되어 공전요소로 작동하는 회전요소들은 서로 이웃하는 유성기어셋트의 회전요소와 연결되기도 하지만, 필요에 따라서는 중간에 다른 유성기어셋트를 두고 상호 직접 연결되는 경우가 있다.

상기와 같이 공전요소로 작동하는 회전요소를 상호 연결하는 경우에는 회전만 허용하고 축방향 이동은 억제할 수 있는 구조로 상호 연결하여야 하는데, 종래의 일예로서는 도 4에 개시되어 있다.

보다 구체적으로 도 4는 서로 이웃하는 유성기어셋트(100)(102)의 링기어(104)(106)를 상호 직접 연결하여 공전요소로 작동할 수 있도록 구성한 예를 도시하고 있다.

즉, 상기 유성기어셋트(100)(102) 사이에 원통부(108)와 원판부(110)를 구비하여 드럼 형태로 이루어지는 회전부재(112)를 배치하되, 상기 원판부(110)의 내주부 양측에 축방향 하중을 받는 한 쌍의 스러스트 베어링(114)(116)을 배치하여 회전부재(112)의 회전은 간섭하지 않고 축방향 이동을 규제할 수 있도록 하고 있다.

그리고 상기 원통부(108)의 개구부측은 일측 유성기어셋트(100)의 링기어(104)와 직접 연결하고, 상기 원판부(110)의 외주측에는 타측 유성기어셋트(102)의 링기어(106)와 직접 연결하고 있다.

이에 따라 서로 이웃하는 유성기어셋트(100)(102)의 링기어(104)(106)은 회전부재(112)에 의하여 상호 연결되고, 회전부재(112)의 원판부(110)가 내주측에 배치되는 스러스트 베어링(114)(116)을 통해 다른 회전체 또는 비회전체에 지지됨으로써, 축방향 이동이 규제된 상태에서 공전이 가능하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같이 유성기어셋트의 링기어를 상호 직접 연결하고, 축방향 이동없이 회전 가능하게 지지하는 경우에 있어서는 서로 이웃하는 유성기어셋트의 링기어를 상호 연결하는 경우에는 아무런 문제점이 발생되지 않으나, 중간에 다른 유성기어셋트를 둔 상태에서 양측 유성기어셋트의 링기어를 상호 직접 연결하는 경우에는 많은 제약이 따르게 된다.

즉, 회전부재의 원판부가 지나치게 한쪽으로 치우치게 됨으로써, 편심 하중을 받게 되어 뒤틀림력이 커지며, 상기와 같이 뒤틀림력이 커지는 경우는 이의 하중이 원판부에 가해짐과 동시에 상기 원판부의 내주측 양측으로 배치되는 스러스트 베어링이 받는 하중이 커지게 됨으로써, 내구성에 많은 악영향을 미친다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 서로 이웃하는 유성기어셋트의 링기어를 연결하거나, 중간에 다른 유성기어셋트를 두고 양측에 위치하는 유성기어셋트의 링기어를 효과적으로 연결하고 축방향 이동 규제할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 2개 이상의 유성기어셋트를 보유하는 차량용 자동 변속기에 있어서,

서로 이웃하는 유성기어셋트의 링기어를 상호 직접 연결하고, 이들 링기어의 일측에 플랜지를 배치하여 상기 플랜지의 내주측 양측부에 스러스트 베어링를 두고 변속기 내부의 회전체 또는 비 회전체에 회전 가능하게 고정하는 한편, 양 링기어의 기어부 비틀림 방향이 서로 반대로 형성함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기를 제공한다.

상기에서 링기어를 상호 연결하되, 일측 링기어는 연결하고자 하는 링기어 방향으로 일정 길이를 갖는 원통부를 형성하고, 타측 링기어는 상기 원통부 방향의 단부 외주측에 반경방향으로 돌출되는 환형 돌출부를 형성하여 상호 결합 고정함을 특징으로 한다.

상기에서 원통부와 환형 돌출부를 결합하되, 원통부의 자유단부에 축방향으로 요입되는 기어부를 형성하고, 상기 환형 돌출부의 외주면에 상기 기어부에 대응하는 기어부를 형성하여 상호 기어 결합한 후 스냅링으로 지지토록 함을 특징으로 한다.

상기에서 플랜지의 내주측은 양측부에 스러스트 베어링을 두고 출력축상에 조립되는 스냅링과 출력기어 사이에서 회전 가능하게 결합 고정됨을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은, 2개 이상의 유성기어셋트를 보유하는 차량용 자동 변속기에 있어서, 서로 이웃하는 유성기어셋트의 링기어를 상호 직접 연결하고, 이들 링기어의 일측에 플랜지를 배치하여 상기 플랜지의 내주측 양측부에 스러스트 베어링를 두고 변속기 내부의 회전체 또는 비 회전체에 회전 가능하게 고정함으로 써, 양 링기어의 축방향 이동을 규제하여 링기어와 피니언이 일정한 물림율을 유지하면서 보다 안정적인 동력 전달이 이루어지게 된다.

그리고 양 링기어의 기어부 비틀림 방향을 상호 반대로 형성하여 추력을 상쇄시킬 수 있도록 함으로써, 플랜지에 큰 부하가 걸리지 않도록 하여 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 기어 결합에 의하여 상호 링기어를 연결함으로써, 그 연결 작업이 단하는 장점이 있다.

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

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 자동 변속기 기어 트레인의 일 실시예를 도시하고 있으며, 이는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제1, 2 유성기어셋트(PG1)(PG2)와, 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제3 유성기어셋트(PG3)를 마찰요소인 2개의 클러치(C1)(C2)와 3개의 브레이크(B1)(B2)(B3)로 조합하여 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 한 것이다.

보다 상세하게는 토크 컨버터를 통하여 엔진 출력측에 접속되는 입력축(IS)상의 전측에 제1 선기어(S1), 제1 유성 캐리어(PC1), 제1 링기어(R1)를 포함하는 제1 유성기어셋트(PG1)가 배치된다.

상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 후측에는 제2 선기어(S2), 제2 유성 캐리어(PC2), 제2 링기어(R2)를 포함하는 제2 유성기어셋트(PG2)가 배치된다.

상기 제2 유성기어셋트(PG2)의 후측에는 제3 선기어(S3), 제3 유성 캐리어(PC3), 제3 링기어(R3)를 포함하는 제3 유성기어셋트(PG3)가 배치된다.

상기 제1,2,3 유성기어셋트(PG1)(PG2)(PG3)를 조합함에 있어서는 제3 선기어(S3)가 입력축(IS)과 직접 연결되고, 제1 유성 캐리어(PC1)가 출력기어(OG)와 직접 연결된 상태에서 제1 유성 캐리어(PG1)와 제2 링기어(R2)가 직접 연결되고, 제2 유성 캐리어(PC2)와 제3 유성 캐리어(PC3)가 직접 연결되며, 제1 링기어(R1)와 제3 링기어(R3)가 직접 연결된다.

그리고 제1 클러치(C1)를 통해 입력축(IS)과 제2 선기어(S2)가 가변적으로 연결되고, 제2 클러치(C2)를 통해 입력축(IS)과 제3 유성 캐리어(PC3)가 가변적으로 연결된다.

또한, 원웨이 클러치(F)와 병열 배치되는 제1 브레이크(B1)를 통해 제3 유성 캐리어(PC3)가 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되고, 제2 브레이크(B2)를 통해 제1 선기어(S1)가 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되며, 제3 브레이크(B3)를 통해 제2 선기어(S2)가 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결된다.

상기 구성에 의하여 전진 1속에서는 제2브레이크(B2)와 원웨이 클러치(F)가 작동하고,

전진 2속에서는 제2 브레이크(B2)와 제3 브레이크(B3)가 작동하며,

전진 3속에서는 제2 브레이크(B2)와 제1클러치(C1)가 작동하고,

전진 4속에서는 제2 브레이크(B2)와 제2 클러치(C2)가 작동하며,

전진 5속에서는 제1, 2 클러치(C1)(C2)작동하고,

전진 6속에서는 제2 클러치(C2)와 제3 브레이크(B3)가 작동하며,

후진 변속단에서는 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)가 작동하면서 변속이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 자동 변속기의 기어 트레인에 있어서는 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 링기어(R1)와 제3 유성기어셋트(PG3)의 제3 링기어(R3)는 상호 직접적으로 연결되어 공전요소로 작동하게 된다.

이와 같이 제1 링기어(R1)와 제3 링기어(R3)를 직접적으로 연결함에 있어서, 본 발명은 도 2에서와 같이, 제1 링기어(R1)의 일측 즉, 연결하고자 하는 제3 유성기어셋트(PG3) 방향으로 길게 연장되는 원통부(2)를 형성하고, 제3 링기어(R3)는 상기 제1 유성기어셋트(PG1) 방향의 측단에 반경으로 돌출되는 환형 돌출부(4)를 형성하여 상기 원통부(2)의 단부와 결합하였다.

상기에서 원통부(2)의 길이는 제1,3 유성기어셋트(PG1)(PG3) 사이에 위치하는 제2 유성기어셋트(PG2)를 전체적으로 수용할 수 있게 형성된다.

그리고 상기 원통부(2)와 환형 돌출부(4)를 결합하는 구조는 한정되지 않으나, 본 발명에서는 기어 결합방식을 적용한 예를 개시하고 있다.

즉, 상기 원통부(2)의 자유단부에 축방향으로 기어부(6)를 형성하고, 상기 환형 돌출부(4)의 외주면에 기어부(8)를 형성하여 상호 기어 결합이 이루어지도록 하였으며, 상기 원통부(2)의 기어부(6) 내주측에 스냅링(10)을 배치하여 견고하게 고정상태를 유지할 수 있도록 하였다.

그리고 제1 링기어(R1)의 원통부(2)의 반대측에는 플랜지(12)가 결합되는데, 상기 플랜지(12)는 제1 유성기어셋트(PG1)의 일측면을 수용할 수 있도록 굴곡 단면을 가지고 형성되어 외주측이 상기 제1 링기어(R1)의 일측단부에 고정 결합되며, 내주측은 양측으로 축방향 하중을 지지하는 스러스트 베어링(14)(16)을 개재시켜 고정된다.

상기에서 플랜지(12)의 내주측은 양측으로 스러스트 베어링(14)(16)이 배치되므로 다른 회전체 또는 비회전체에 지지하더라도 관계는 없으나 도 2에서는 제1 유성 캐리어(PC1)과 출력기어(OG)를 연결하는 출력축(OS)상에 회전 간섭이 발생하지 않도록 고정한 예를 개시하고 있다.

즉, 상기 플랜지(12)의 내주측 일측면과 출력기어(OG)와 사이에 하나의 스러스트 베어링(14)가 개재되고, 타측면과 출력축(OS)에 조립되어 있는 스냅링(18) 사이에 다른 하나의 스러스트 베어링(16)를 개재시켜 지지토록 함으로써, 출력축(OS)을 포함하는 출력기어(OG)가 회전하더라도 플랜지(12)는 양 스러스트 베어링(14)(16)에 의하여 회전 간섭을 받지 않게 되는 것이다.

상기에서와 같이 본 발명은 상호 이격되어 있는 2개의 제1, 3 링기어(R1)(R3)를 연결하되, 그 일측에 플랜지(12)를 배치하여 이의 플랜지(12)를 다른 회전체 또는 비회전체에 회전 가능하게 고정시킴으로써, 링기어(R1)(R3)의 축방향 이동을 규제할 수 있도록 한 것이다.

그리고 상기 제1, 3 링기어(R1)(R3)의 기어부를 형성함에 있어서는 그 비틀림 방향이 동일하면 그 비틀림 방향에 따라 추력이 한 방향으로만 발생하게 되는 바, 도 3에서와 같이 내륜 기어(20)(22)의 비틀림을 상호 반대로 하여 추력이 상호 상쇄될 수 있도록 하였다.

물론 상기 링기어(R1)(R3)와 치합되는 피니언의 기어의 비틀림 방향은 상기 제1, 3 링기어(R1)(R3)의 기어부(18)(20)에 대응하여 형성된다.

상기 실시예에서는 중간에 제2 유성기어셋트(PG2)를 두고 제1, 3 유성기어셋트(PG1)(PG3)의 제1, 3 링기어(R1)(R3)를 상호 연결하는 구조를 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 서로 이웃하는 유성기어셋트의 링기어를 연결함에 있어서도 원통부(2)의 길이만 짧아질 뿐 그 구성과 작용효과는 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시예에 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 발명이 적용된 자동 변속기 기어 트레인의 일예를 보인 도면.

도 2는 본 발명의 요부 발췌 단면도.

도 3은 본 발명이 적용되는 링기어의 기어부 비틀림 방향을 도시한 도면.

도 4는 종래 일실시예의 구성을 보인 단면도이다.

Claims (4)

1. 2개 이상의 유성기어셋트를 보유하는 차량용 자동 변속기에 있어서,

   서로 이웃하는 유성기어셋트의 링기어를 상호 직접 연결하고, 이들 링기어의 일측에 플랜지를 배치하여 상기 플랜지의 내주측 양측부에 스러스트 베어링를 두고 변속기 내부의 회전체 또는 비 회전체에 회전 가능하게 고정하는 한편, 양 링기어의 기어부 비틀림 방향이 서로 반대로 형성함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기.
2. 제1항에 있어서, 링기어를 상호 연결하되, 일측 링기어는 연결하고자 하는 링기어 방향으로 일정 길이를 갖는 원통부를 형성하고, 타측 링기어는 상기 원통부 방향의 단부 외주측에 반경방향으로 돌출되는 환형 돌출부를 형성하여 상호 결합 고정함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기.
3. 제2항에 있어서, 원통부와 환형 돌출부를 결합하되, 원통부의 자유단부에 축방향으로 요입되는 기어부를 형성하고, 상기 환형 돌출부의 외주면에 상기 기어부에 대응하는 기어부를 형성하여 상호 기어 결합한 후 스냅링으로 지지토록 함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기.
4. 제1항에 있어서, 플랜지의 내주측은 양측부에 스러스트 베어링을 두고 출력 축상에 조립되는 스냅링과 출력기어 사이에서 회전 가능하게 결합 고정됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기.

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