KR20100023345A

KR20100023345A - 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트

Info

Publication number: KR20100023345A
Application number: KR1020080082052A
Authority: KR
Inventors: 이현구
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-03-04

Abstract

하나의 롱 피니언 기어에 2개의 크라우닝을 갖도록 하여 다른 기어들과 이상적인 치(齒) 접촉이 이루어지도록 함으로써, 기어 소음 발생을 최소화할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트를 제공할 목적으로;

싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 유성 캐리어와 링기어를 공유하는 복합 유성기어셋트에 있어서,

대경 선기어와 링기어에 치합됨과 동시에 숏 피니언과 치합되는 롱 피니언 기어를 형성하되, 상기 롱 피니언 기어는 상호 분리되는 제1, 2 피니언 기어와, 상기 제1,2 피니언 기어를 연결하여 일체가 되도록 하는 기어 고정 샤프트를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트를 제공한다.

크라우닝, 롱 피니언, 숏 피니언, 외륜 기어부, 내륜 기어부

Description

차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트{COMPOUND PLANETERY GEAR SET OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 롱 피니언 기어를 개선하여 기어 소음 및 진동 발생을 최소화할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트에 관한 것이다.

통상적으로 차량용 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 자동변속기는 꾸준한 연구의 관심이 되고 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 적용되고 있으며, 한편으로는 그 이상의 변속단을 구현할 수 있는 자동 변속기의 개발이 활발하게 진행되고 있다.

상기에서와 같이 자동 변속기의 기어 트레인을 구성함에 있어서는 싱글 또는 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 단순 유성기어셋트를 다수 조합하거나, 상기와 같은 단순 유성기어셋트와 2개의 단순 유성기어세트를 조합하여 이루어지는 복합 유성기어셋트를 조합하여 하나의 기어트레인을 구성하게 된다.

이러한 자동 변속기의 기어 트레인에 있어서, 본 발명에 관계하는 종래 복합 유성기어셋트로서는 도 7와 같이, 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 유성 캐리어와 링기어를 공유하는 래비뉴(RAVIGNEAUX) 타입의 유성기어셋트를 일예로 들 수 있다.

즉, 상기와 같은 래비뉴 타입의 유성기어셋트는 유성 캐리어(100)와 링기어(102)를 공유함으로써, 대경 선기어(104)와 소경 선기어(106), 그리고 유성 캐리어(100)와 링기어(102)를 포함하는 4개의 작동요소를 보유하게 되며, 상기 유성 캐리어(100)는 2개의 피니언 기어(108)(110)를 회전 가능하게 지지하게 되는데, 상기 2개의 피니언 기어(108)(110)는 상기 대경 선기어(104)와 링기어(102) 사이에 배치되는 롱 피니언 기어(108)와, 상기 롱 피니언 기어(108)와 소경 선기어(105) 사이에 배치되는 숏 피니언 기어(110)로 이루어진다.

상기에서 유성 캐리어(100)는 상기 피니언 기어(108)(110)를 직접적으로 회전 가능하게 지지하는 피니언 샤프트(112)를 상호 연결하는 연결부재이다.

상기 구성에 의하여 복합 유성기어셋트에 적용되는 롱 피니언 기어(108)는 일정길이를 갖는 하나의 원통부재의 외준면에 기어부를 형성하는 형태로 이루어지 게 되는 바, 하나의 롱 피니언 기어가 링기어(102)와, 대경 선기어(104)와, 숏 피니언 기어(110)와 치합됨으로써, 3개의 기어와 치합되는 것이다.

그러나 상기와 같이 하나의 롱 피니언 기어(108)에 서로 다른 치형을 갖는 3개의 기어(102)(104)(110)들이 도 8에서와 같이 치합됨으로써, 비 정상적인 접촉이 이루어진다는 문제점을 내포하고 있다.

즉, 롱 피니언 기어(108)가 갖는 크라우닝(Crowning)과 이의 롱 피니언 기어(108)에 치합되는 다른 기어(102)(104)(110)들의 크라우닝이 일치할 수 없는 구조인 바, 비 정상적인 접촉과 변형으로 기어 소음이 크게 발생한다는 문제점을 내포하고 있는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 롱 피니언 기어에 2개의 크라우닝을 갖도록 하여 다른 기어들과 이상적인 치(齒) 접촉이 이루어지도록 함으로써, 기어 소음 발생을 최소화할 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트를 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 유성 캐리어와 링기어를 공유하는 복합 유성기어셋트에 있어서,

대경 선기어와 링기어에 치합됨과 동시에 숏 피니언과 치합되는 롱 피니언 기어를 형성하되, 상기 롱 피니언 기어는 상호 분리되는 제1, 2 피니언 기어와, 상기 제1,2 피니언 기어를 연결하여 일체가 되도록 하는 기어 고정 샤프트를 포함하 여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트를 제공한다.

상기에서 롱 피니언 기어는 상기 대경 선기어와 치합되는 제1 피니언 기어와, 상기 숏 피니언 기어와 링기어에 치합되는 제2 피니언 기어와, 상기 제1,2 피니언 기어를 상호 연결하여 일체가 되도록 하는 기어 고정 샤프트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 제1, 2 피니언 기어는 원통형 부재로서, 내경부에는 각각 내륜 기어부가 형성되어 중간부에 둘레턱을 두고 그 양측으로 외륜 기어부가 형성된 기어 고정 샤프트와 스플라인 결합됨을 특징으로 한다.

상기에서 제1 피니언 기어의 외주면에 형성되는 외륜 기어부의 크라우닝은 대경 선기어의 크라우닝과 대응하여 형성하고, 제2 피니언 기어의 외주면에 형성되는 외륜 기어부의 크라우닝은 숏 피니언 기어와 링기어의 크라우닝에 대응하도록 형성함을 특징으로 한다.

상기에서 제2 피니언 기어는 기어 고정 샤프트의 일측에 일체로 형성하고, 상기 제2 피니언 기어의 반대측에 제1 피니언 기어를 스플라인 결합하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은 복합 유성기어셋트에 적용되는 롱 피니언 기어를 제1,2 피니언 기어로 분리 형성하고, 이의 제1, 2 피니언 기어 각기 다른 크라우닝을 갖는 기어를 형성하여 상대 기어와 치합되도록 한 것이다.

이에 따라 이들 제1,2 피니언 기어와 치합되는 상대 기어와 이상적인 치 접 촉이 이루어짐으로써, 기어 소음 및 진동 발생을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

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

도 1은 본 발명이 적용되는 복합 유성기어셋트의 개략도로서, 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 유성 캐리어와 링기어를 공유하는 래비뉴(RAVIGNEAUX) 타입의 유성기어셋트를 개시하고 있다.

즉, 상기와 같은 래비뉴 타입의 유성기어셋트는 유성 캐리어(PC)와 링기어(R)를 공유함으로써, 대경 선기어(S1)와 소경 선기어(S2), 그리고 유성 캐리어(PC)와 링기어(R)를 포함하는 4개의 작동요소를 보유하게 된다.

그리고 상기 유성 캐리어(PC)는 2개의 피니언 기어(P1)(P2)를 회전 가능하게 지지하게 되는데, 상기 2개의 피니언 기어(P1)(P2)는 상기 대경 선기어(S1)와 링기어(R) 사이에 배치되는 롱 피니언 기어(P1)와, 상기 롱 피니언 기어(P1)와 소경 선기어(S2) 사이에 배치되는 숏 피니언 기어(P2)로 이루어진다.

이러한 복합 유성기어셋트에 적용되는 롱 피니언 기어(P1)를 제1 피니언 기어와 제2 피니언 기어로 분리 형성하고, 이들 제1,2 피니언 기어를 연결수단에 의하여 연결함으로써, 하나의 롱 피니언 기어로 작동할 수 있도록 한 것에 그 특징이 있다.

즉, 도 2, 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 롱 피니언 기어(P1)의 분해 사시도 및 조립 단면도로서, 제1, 2 피니언 기어(2)(4)와, 상기 제1,2 피니언 기 어(2)(4)를 일체형으로 연결하여 주는 연결수단인 기어 고정 샤프트(6)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 제1,2 피니언 기어(2)(4)는 일정길이를 갖는 원통형 부재로서, 이들 내,외경부에는 각각 내륜 기어부(8)(10)와 외륜 기어부(12)(14)가 형성된다.

상기에서 내륜 기어부(8)(10)는 상기 기어 고정 샤프트(6)와 스플라인 결합을 위한 것으로서, 내륜 스퍼기어 형태로 이루어진다.

그리고 상기 제1 피니언 기어(2)의 외륜 기어부(12)는 대경 선기어(S1)에 외접되는 형태로 배치되는 바, 상기 외륜 기어부(12)의 크라우닝(Crowning)은 대경 선기어(S1)의 크라우닝에 대응할 수 있도록 형성된다.

또한, 상기 제2 피니언 기어(4)의 외륜 기어부(14)는 소경 선기어(S4)에 외접됨과 동시에 링기어(R)에 내접되는 형태로 배치되는 바, 상기 외륜 기어부(14)의 크라우닝은 소경 선기어(S2)와 링기어(R)의 크라우닝에 대응할 수 있도록 형성된다.

그리고 상기 제1,2 피니언 기어(2)(4)를 상호 연결하여 주는 연결수단인 기어 고정 샤프트(6)는 원통형 부재로서 외주면 중앙부에 둘레턱(16)을 두고 그 양측으로 상기 제1,2 피니언 기어(2)(4)의 내륜 기어부(8)(10)에 대응하는 외륜 기어부(18)(20)가 형성된다.

이에 따라 상기 기어 고정 샤프트(6)의 양측에 제1, 2 피니언 기어(2)(4)를 스플라인 결합하면, 제1, 2 피니언 기어(2)(4)는 외륜 기어부(12)(14)의 크라우닝은 다르지만 종래와 마찬가지로 하나의 롱 피니언 기어(P1)를 구성하게 되는 것이 다.

이에 따라 도 3에서와 같이 제1 피니언 기어(2)는 대경 선기어(S1)와 치합되고, 제2 피니언 기어(4)는 링기어(R)와 숏 피니언 기어(P2)와 치합되어 복합 유성기어셋트를 구성하게 되는 것이다.

상기와 같이 롱 피니언 기어(P1)를 구성하면, 도 4에서와 같이 제1 피니언 기어(2)가 크라우닝이 동일한 대경 선기어(S1)와 치합되고, 제2 피니언 기어(P2)가 크라우닝이 동일한 소경 선기어(S2) 및 링기어(R)와 치합됨으로써, 이상적인 치 접촉이 이루어면서 기어 소음과 진동 발생을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

도 5와 6은 본 발명에 의한 제2 실시예를 도시한 것으로서, 제2 실시예에서는 제1, 2 피니언 기어(20)(22)를 분리 형성하되, 연결부재인 기어 고정 샤프트(24)를 제2 피니언 기어(22)와 일체형으로 형성한 것이다.

보다 구체적으로는 일정길이를 갖는 기어 고정 샤프트(24)의 길이방향 중간부에 둘레턱(26)을 두고 그 일측에 원하는 외경을 갖는 제2 피니언 기어(22)를 형성하고 외륜 기어부(28)의 크라우닝은 소경 선기어(S2)와 링기어(R)에 대응하는 크라우닝으로 형성하였다.

그리고 상기 제2 피니언 기어(22) 반대측 부분의 기어 고정 샤프트(24) 외주면에는 외륜 기어부(30)를 형성하고, 이에 제1 피니언 기어(20)가 스플라인 결합이 이루어지도록 하였다.

이를 위하여 상기 제1 피니언 기어(20)의 내경부에는 상기 기어 고정 샤프트(24)의 외륜 기어부(30)에 대응하는 내륜 기어부(32)를 형성하고, 외경부에는 대 경 선기어(S1)의 크라우닝에 대응하는 크라우닝을 갖는 외륜 기어부(34)를 형성하였다.

이에 따라 상기 기어 고정 샤프트(24)의 일측으로 형성된 외륜 기어부(30)에 제1 피니언 기어(20)를 스플라인 결합하면, 제1, 2 피니언 기어(20)(22)는 외륜 기어부(34)(28)의 크라우닝은 다르지만 종래와 마찬가지로 하나의 롱 피니언 기어(P1)를 구성하게 되는 것이다.

상기와 같이 롱 피니언 기어(P1)를 구성하면, 도 6에서와 같이 제1 피니언 기어(20)가 크라우닝이 동일한 대경 선기어(S1)와 치합되고, 제2 피니언 기어(P2)가 크라우닝이 동일한 소경 선기어(S2) 및 링기어(R)와 치합됨으로써, 이상적인 치 접촉이 이루어면서 기어 소음과 진동 발생을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

상기 제2 실시예에서는 제2 피니언 기어(22)가 기어 고정 샤프트(24)와 일체로 형성한 것을 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 반대로 제1 피니언 기어(20)가 기어 고정 샤프트(24)와 일체로 형성하고, 제2 피니언 기어(22)를 별도 형성하여 스플라인 결합이 이루어질 수 있도록 구성하여도 좋다.

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 발명의 적용부위를 나타내기 위한 복합 유성기어셋트의 개념도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 적용되는 롱 피니언 기어의 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 복합 유성기어셋트의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 효과를 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 적용되는 롱 피니언 기어의 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 복합 유성기어셋트의 단면도.

도 7은 종래 복합 유성기어셋트의 단면도.

도 8은 종래 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

Claims

싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트의 조합으로 이루어지되, 유성 캐리어와 링기어를 공유하는 복합 유성기어셋트에 있어서,

대경 선기어와 링기어에 치합됨과 동시에 숏 피니언과 치합되는 롱 피니언 기어를 형성하되,

상기 롱 피니언 기어는 상호 분리되는 제1, 2 피니언 기어와, 상기 제1,2 피니언 기어를 연결하여 일체가 되도록 하는 기어 고정 샤프트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트.
제1항에 있어서, 롱 피니언 기어는 상기 대경 선기어와 치합되는 제1 피니언 기어와, 상기 숏 피니언 기어와 링기어에 치합되는 제2 피니언 기어와, 상기 제1,2 피니언 기어를 상호 연결하여 일체가 되도록 하는 기어 고정 샤프트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트.
제2항에 있어서, 제1, 2 피니언 기어는 원통형 부재로서, 내경부에는 각각 내륜 기어부가 형성되어 중간부에 둘레턱을 두고 그 양측으로 외륜 기어부가 형성된 기어 고정 샤프트와 스플라인 결합됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트.
제2항에 있어서, 제1 피니언 기어의 외주면에 형성되는 외륜 기어부의 크라우닝은 대경 선기어의 크라우닝과 대응하여 형성하고, 제2 피니언 기어의 외주면에 형성되는 외륜 기어부의 크라우닝은 숏 피니언 기어와 링기어의 크라우닝에 대응하도록 형성함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트.
제2항에 있어서, 제2 피니언 기어는 기어 고정 샤프트의 일측에 일체로 형성하고, 상기 제2 피니언 기어의 반대측에 제1 피니언 기어를 스플라인 결합하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 복합 유성기어셋트.