KR20110013245A

KR20110013245A - 자동 변속기

Info

Publication number: KR20110013245A
Application number: KR1020100070423A
Authority: KR
Inventors: 아끼히로 야마모또; 가즈아끼 아오따; 유끼요시 이누따; 나오끼 고바야시; 고오이찌 이이즈까; 다까유끼 오꾸다; 텐베르게 페터; 뮐러 요르크; 레쉬 리코
Original assignee: 쟈트코 가부시키가이샤
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2011-02-09
Also published as: EP2280188A3; EP2280188A2; JP2011033098A; CN101988561A; US20110028261A1

Abstract

본 발명의 과제는 기어 효율ㆍ기어 노이즈ㆍ내구 신뢰성ㆍ비용의 면에서 유리하면서, 마찰 손실을 작게 억제함으로써, 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있는 자동 변속기를 제공하는 것이다.
싱글 피니언에 의한 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)를 구비하고, 입력축(IN)은 선 기어(S2)에 상시 연결되고, 출력축(OUT)은 링 기어(R3)에 상시 연결되고, 캐리어(PC1)와 링 기어(R2)를 상시 연결되어 회전 멤버(M1)를 구성하고, 링 기어(R1)와 선 기어(S3)를 상시 연결되어 회전 멤버(M2)를 구성한다. 선 기어(S1)와 캐리어(PC1)를 선택적으로 연결하는 제1 클러치(C1)와, 선 기어(S2)와 캐리어(PC3)를 선택적으로 연결하는 제2 클러치(C2)와, 캐리어(PC2)와 회전 멤버(M2)를 선택적으로 연결하는 제3 클러치(C3)와, 캐리어(PC2)와 캐리어(PC3)를 선택적으로 연결하는 제4 클러치(C4)와, 선 기어(S1)의 회전을 로크 가능한 제1 브레이크(B1)와, 캐리어(PC3)의 회전을 로크 가능한 제2 브레이크(B2)에 의해 구성되는 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속 및 후진 1속을 달성한다.

Description

자동 변속기{AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 변속단의 다단화 요구나 기어비 폭의 와이드화 요구가 있는 차량의 변속 장치로서 적용되는 자동 변속기에 관한 것이다.

종래, 3유성ㆍ6마찰 요소에 의해 전진 8속의 변속단을 달성하는 자동 변속기로서는, 더블 피니언 유성 기어와, 라비뇨식 유성 기어 유닛(더블 피니언 유성 1개와 싱글 피니언 유성 1개)과, 4개의 클러치와, 2개의 브레이크를 갖는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2001-182785호 공보

그러나, 종래의 자동 변속기에 있어서는, 3유성ㆍ6마찰 요소에 의해 전진 8속의 변속단을 달성하지만, 더블 피니언의 유성 기어를 2개 사용하고 있으므로, 하기의 항목에서 불리해진다고 하는 문제가 있었다.

ㆍ 기어 맞물림 횟수가 많아지므로, 기어 효율과 기어 노이즈가 나쁘다.

ㆍ 피니언의 기어 직경이 작아지므로, 내구 신뢰성이 저하된다.

ㆍ 부품 개수가 많아지므로, 비용 상승이 된다.

또한, 전진 8속의 각 변속단을 달성하기 위해, 마찰 요소를 2개 체결하도록 하고 있으므로, 각 변속단에 있어서, 공회전하는 마찰 요소가 4개로 되어, 공회전하는 마찰 요소에 의한 마찰 손실이 커, 구동 에너지의 전달 효율의 악화를 초래한다고 하는 문제가 있었다.

특히, 마찰 요소로서 다용되고 있는 다판 클러치나 다판 브레이크의 경우, 요소 해방에 의한 공회전 상태일 때, 인접하는 모든 드라이브 플레이트와 드리븐 플레이트 사이에서 클리어런스를 확보할 수 없다. 이로 인해, 공회전하는 마찰 요소에서 드래그의 발생을 피할 수 없고, 또한 이 드래그 저항에 의한 마찰 손실은 플레이트 매수가 많아 플레이트 사이의 상대 회전 속도가 높을수록 커진다.

본 발명은 상기 문제를 착안하여 이루어진 것으로, 기어 효율ㆍ기어 노이즈ㆍ내구 신뢰성ㆍ비용의 면에서 유리하면서, 마찰 손실을 작게 억제함으로써, 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있는 자동 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자동 변속기는 제1 선 기어와, 상기 제1 선 기어에 맞물리는 제1 피니언을 지지하는 제1 캐리어와, 상기 제1 피니언에 맞물리는 제1 링 기어로 이루어지는 제1 유성 기어와,

제2 선 기어와, 상기 제2 선 기어에 맞물리는 제2 피니언을 지지하는 제2 캐리어와, 상기 제2 피니언에 맞물리는 제2 링 기어로 이루어지는 제2 유성 기어와,

제3 선 기어와, 상기 제3 선 기어에 맞물리는 제3 피니언을 지지하는 제3 캐리어와, 상기 제3 피니언에 맞물리는 제3 링 기어로 이루어지는 제3 유성 기어와,

6개의 마찰 요소를 구비하고,

상기 6개의 마찰 요소를 적절하게 체결 해방함으로써 적어도 전진 8속의 변속단으로 변속하여 입력축으로부터의 토크를 출력축으로 출력 가능하다.

이 자동 변속기에 있어서,

상기 입력축은 상기 제2 선 기어에 상시 연결되어 있고,

상기 출력축은 상기 제3 링 기어에 상시 연결되어 있고,

상기 제1 캐리어와 상기 제2 링 기어는 상시 연결되어 제1 회전 멤버를 구성하고 있고,

상기 제1 링 기어와 상기 제3 선 기어는 상시 연결되어 제2 회전 멤버를 구성하고 있고,

상기 6개의 마찰 요소는,

상기 제1 유성 기어의 2개의 회전 요소 사이를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 요소와,

상기 제2 선 기어와 상기 제3 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 요소와,

상기 제2 캐리어와 상기 제2 회전 멤버 사이를 선택적으로 연결하는 제3 마찰 요소와,

상기 제2 캐리어와 상기 제3 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제4 마찰 요소와,

상기 제1 선 기어의 회전을 로크 가능한 제5 마찰 요소와,

상기 제3 캐리어의 회전을 로크 가능한 제6 마찰 요소에 의해 구성되고,

상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속 및 후진 1속을 달성하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 자동 변속기에 있어서는, 3유성ㆍ6마찰 요소에 의해 적어도 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 달성한다. 이 중, 3유성에 대해서는, 모두 싱글 피니언에 의한 제1 유성 기어와 제2 유성 기어와 제3 유성 기어가 사용된다. 이로 인해, 더블 피니언에 의한 유성 기어를 사용하는 경우에 비해, 기어 맞물림 횟수가 감소하여, 기어 효율이 향상되고, 기어 노이즈가 저하된다. 그리고, 피니언의 기어 직경이 커지므로, 내구 신뢰성이 향상된다. 또한, 부품 개수가 감소하므로, 비용 절감이 된다.

또한, 6마찰 요소에 대해서는, 3개의 동시 체결의 조합에 의해 각 변속단을 달성하도록 하고 있다. 이로 인해, 각 변속단에 있어서, 공회전하는 마찰 요소가 3개로 되어, 2개의 동시 체결의 조합에 의해 각 변속단을 달성하는 경우에 비해, 공회전하는 마찰 요소에 의한 마찰 손실이 작게 억제된다. 따라서, 예를 들어 엔진 차량에 적용하는 경우, 연비 성능이 향상된다고 하는 바와 같이, 구동 에너지의 전달 효율이 향상된다.

이 결과, 기어 효율ㆍ기어 노이즈ㆍ내구 신뢰성ㆍ비용의 면에서 유리하면서, 마찰 손실을 작게 억제함으로써, 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 제1 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도.
도 2는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 3개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 1속을 달성하는 체결 작동표를 도시하는 도면.
도 3은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 전진 8속의 각 변속단에서의 기어 맞물림 횟수표를 도시하는 도면.
도 4는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제1속(1st)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 5는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제2속(2nd)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 6은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제3속(3rd)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 7은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제4속(4th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 8은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제5속(5th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 9는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제6속(6th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 10은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제7속(7th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 11은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제8속(8th)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 12는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 후진속(Rev)의 변속단에서의 변속 작용 설명도.
도 13은 종래예의 자동 변속기를 도시하는 골격도.
도 14는 종래예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 2개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 2속을 달성하는 체결 작동표를 도시하는 도면.
도 15는 종래예의 자동 변속기에 있어서 전진 8속의 각 변속단에서의 기어 맞물림 횟수표를 도시하는 도면.
도 16은 제2 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도.
도 17은 제3 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도.

이하, 본 발명의 자동 변속기를 실현하는 최선의 형태를, 도면에 도시하는 제1 실시예 내지 제3 실시예에 기초하여 설명한다.

(제1 실시예)

우선, 구성을 설명한다.

도 1은 제1 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도이다. 이하, 도 1에 기초하여, 제1 실시예의 자동 변속기의 유성 기어 구성과 마찰 요소 구성을 설명한다.

제1 실시예의 자동 변속기는, 도 1에 도시한 바와 같이 제1 유성 기어(PG1)와, 제2 유성 기어(PG2)와, 제3 유성 기어(PG3)와, 입력축(IN)과, 출력축(OUT)과, 제1 회전 멤버(M1)와, 제2 회전 멤버(M2)와, 제1 클러치(C1)(제1 마찰 요소)와, 제2 클러치(C2)(제2 마찰 요소)와, 제3 클러치(C3)(제3 마찰 요소)와, 제4 클러치(C4)(제4 마찰 요소)와, 제1 브레이크(B1)(제5 마찰 요소)와, 제2 브레이크(B2)(제6 마찰 요소)와, 트랜스미션 케이스(TC)를 구비하고 있다.

상기 제1 유성 기어(PG1)는 싱글 피니언형 유성 기어로, 제1 선 기어(S1)와, 상기 제1 선 기어(S1)에 맞물리는 제1 피니언(P1)을 지지하는 제1 캐리어(PC1)와, 상기 제1 피니언(P1)에 맞물리는 제1 링 기어(R1)로 이루어진다.

상기 제2 유성 기어(PG2)는 싱글 피니언형 유성 기어로, 제2 선 기어(S2)와, 상기 제2 선 기어(S2)에 맞물리는 제2 피니언(P2)을 지지하는 제2 캐리어(PC2)와, 상기 제2 피니언(P2)에 맞물리는 제2 링 기어(R2)로 이루어진다.

상기 제3 유성 기어(PG3)는 싱글 피니언형 유성 기어로, 제3 선 기어(S3)와, 상기 제3 선 기어(S3)에 맞물리는 제3 피니언(P3)을 지지하는 제3 캐리어(PC3)와, 상기 제3 피니언(P3)에 맞물리는 제3 링 기어(R3)로 이루어진다.

상기 입력축(IN)은 구동원(엔진 등)으로부터의 회전 구동 토크가 토크 컨버터 등을 통해 입력되는 축으로, 상기 제2 선 기어(S2)에 상시 연결되어 있다.

상기 출력축(OUT)은 프로펠러 샤프트나 파이널 기어 등을 통해 구동륜으로 변속 후의 회전 구동 토크를 출력하는 축으로, 상기 제3 링 기어(R3)에 상시 연결되어 있다.

상기 제1 회전 멤버(M1)는 상기 제1 캐리어(PC1)와 상기 제2 링 기어(R2)를, 마찰 요소를 개재시키지 않고 상시 연결하는 회전 멤버이다.

상기 제2 회전 멤버(M2)는 상기 제1 링 기어(R1)와 상기 제3 선 기어(S3)를, 마찰 요소를 개재시키지 않고 상시 연결하는 회전 멤버이다.

상기 제1 클러치(C1)는 상기 제1 선 기어(S1)와 상기 제1 캐리어(PC1) 사이를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 요소이다.

상기 제2 클러치(C2)는 상기 제2 선 기어(S2)와 상기 제3 캐리어(PC3) 사이를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 요소이다.

상기 제3 클러치(C3)는 상기 제2 캐리어(PC2)와 상기 제2 회전 멤버(M2) 사이를 선택적으로 연결하는 제3 마찰 요소이다.

상기 제4 클러치(C4)는 상기 제2 캐리어(PC2)와 상기 제3 캐리어(PC3) 사이를 선택적으로 연결하는 제4 마찰 요소이다.

상기 제1 브레이크(B1)는 상기 제1 선 기어(S1)의 회전을, 상기 트랜스미션 케이스(TC)에 대해 로크 가능한 제5 마찰 요소이다.

상기 제2 브레이크(B2)는 상기 제3 캐리어(PC3)의 회전을, 상기 트랜스미션 케이스(TC)에 대해 로크 가능한 제6 마찰 요소이다.

상기 제1 유성 기어(PG1)와 상기 제2 유성 기어(PG2)와 상기 제3 유성 기어(PG3)는, 도 1에 도시한 바와 같이 구동원이 접속되는 상기 입력축(IN)으로부터 상기 출력축(OUT)을 향해 차례로 종배열되어 있다.

도 2는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 3개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 1속을 달성하는 체결 작동표를 도시하는 도면이다. 도 3은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 전진 8속의 각 변속단에서의 기어 맞물림 횟수표를 도시하는 도면이다. 이하, 도 2 및 도 3에 기초하여, 제1 실시예의 자동 변속기의 각 변속단을 성립시키는 변속 구성을 설명한다.

제1 실시예의 자동 변속기는 6개의 마찰 요소(C1, C2, C3, C4, B1, B2) 중 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 하기에 서술하는 바와 같이 전진 8속 및 후진 1속의 각 변속단을 달성한다.

제1속(1st)의 변속단은, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성한다. 이 제1속의 변속단에서의 기어 맞물림 횟수는, 도 3에 도시한 바와 같이 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)가 맞물림에 관여하므로, 합계 횟수는 4회(＝2회 × 2)로 된다.

제2속(2nd)의 변속단은, 도 2에 도시한 바와 같이 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성한다. 이 제2속의 변속단에서의 기어 맞물림 횟수는, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)가 맞물림에 관여하므로, 합계 횟수는 6회(＝2회 × 3)로 된다.

제3속(3rd)의 변속단은, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성한다. 이 제3속의 변속단에서의 기어 맞물림은, 도 3에 도시한 바와 같이 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)가 맞물림에 관여하므로, 합계 횟수는 4회(＝2회 × 2)로 된다.

제4속(4th)의 변속단은, 도 2에 도시한 바와 같이 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성한다. 이 제4속의 변속단에서의 기어 맞물림 횟수는, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)가 맞물림에 관여하므로, 합계 횟수는 4회(＝2회 × 2)로 된다.

제5속(5th)의 변속단은, 도 2에 도시한 바와 같이 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성한다. 이 제5속의 변속단에서의 기어 맞물림 횟수는, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 유성 기어(PG1)와 제3 유성 기어(PG3)가 맞물림에 관여하므로, 합계 횟수는 4회(＝2회 × 2)로 된다.

제6속(6th)의 변속단은, 도 2에 도시한 바와 같이 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결에 의해 달성한다. 이 제6속의 변속단에서의 기어 맞물림 횟수는, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)가 모두 맞물림에 관여하지 않으므로, 합계 횟수는 0회로 된다.

제7속(7th)의 변속단은, 도 2에 도시한 바와 같이 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성한다. 이 제7속의 변속단에서의 기어 맞물림 횟수는, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)가 맞물림에 관여하므로, 합계 횟수는 6회(＝2회 × 3)로 된다.

제8속(8th)의 변속단은, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해 달성한다. 이 제8속의 변속단에서의 기어 맞물림 횟수는, 도 3에 도시한 바와 같이 제3 유성 기어(PG3)만이 맞물림에 관여하므로, 합계 횟수는 2회로 된다.

후진속(Rev)의 변속단은, 도 2에 도시한 바와 같이 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해 달성한다.

다음에, 작용을 설명한다.

제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 작용을, 「각 변속단에서의 변속 작용」, 「종래 기술과의 대비에 의한 유리성」으로 나누어 설명한다.

[각 변속단에서의 변속 작용]

(제1속의 변속단)

제1속(1st)의 변속단에서는, 도 4의 해칭으로 나타낸 바와 같이 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)의 체결에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 3개의 회전 요소(S1, PC1, R1)가 일체로 회전한다. 그리고, 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해, 제2 유성 기어(PG2)의 제2 캐리어(PC2)와 제3 유성 기어(PG3)의 제3 캐리어(PC3)가, 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제2 선 기어(S2)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 캐리어 고정의 제2 유성 기어(PG2)에 있어서, 제2 링 기어(R2)를 역회전 감속한다. 이 제2 링 기어(R2)의 회전은 제1 회전 멤버(M1)와 일체 회전의 제1 유성 기어(PG1)와 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 그대로 입력된다. 이로 인해, 캐리어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제3 선 기어(S3)로의 입력 회전수(역회전 감속)를 역회전하고, 정회전 감속으로 하여 제3 링 기어(R3)로부터 출력한다. 이 출력 회전수(입력 회전수보다 낮은 감속 회전)가, 제3 링 기어(R3)로부터 출력축(OUT)으로 그대로 전달되어, 제1속의 변속단이 달성된다.

(제2속의 변속단)

제2속(2nd)의 변속단에서는, 도 5의 해칭으로 나타낸 바와 같이 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)가 동시 체결된다.

이 제1 브레이크(B1)의 체결에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 제1 선 기어(S1)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다. 그리고, 제4 클러치(C4)와 제2 브레이크(B2)의 동시 체결에 의해, 제2 유성 기어(PG2)의 제2 캐리어(PC2)와 제3 유성 기어(PG3)의 제3 캐리어(PC3)가, 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제2 선 기어(S2)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 캐리어 고정의 제2 유성 기어(PG2)에 있어서, 제2 링 기어(R2)를 역회전 감속한다. 이 제2 링 기어(R2)의 회전은 제1 회전 멤버(M1)를 경과하여 제1 캐리어(PC1)에 입력된다. 그리고, 선 기어 고정의 제1 유성 기어(PG1)에 있어서, 제1 캐리어(PC1)로의 입력 회전수를 역회전 방향으로 증속하여 제1 링 기어(R1)의 회전(입력 회전에 대해 역회전 감속)으로 한다. 이 제1 링 기어(R1)의 회전은 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 그대로 입력한다. 이로 인해, 캐리어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제3 선 기어(S3)로의 입력 회전수(역회전 감속)를 역회전하고, 정회전 감속으로 하여 제3 링 기어(R3)로부터 출력한다. 이 출력 회전수(입력 회전수보다 낮지만 제1속보다 높은 감속 회전)가, 제3 링 기어(R3)로부터 출력축(OUT)으로 그대로 전달되어, 제2속의 변속단이 달성된다.

(제3속의 변속단)

제3속(3rd)의 변속단에서는, 도 6의 해칭으로 나타낸 바와 같이 제1 클러치(C1)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 3개의 회전 요소(S1, PC1, R1)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정되는 동시에, 제1 회전 멤버(M1)를 통해 제2 링 기어(R2)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정되고, 또한 제2 회전 멤버(M2)를 통해 제3 선 기어(S3)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제1 선 기어(S1)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 링 기어 고정의 제2 유성 기어(PG2)에 있어서, 제2 캐리어(PC2)를 정회전 감속한다. 이 제2 캐리어(PC2)의 회전은 체결되어 있는 제4 클러치(C4)를 경과하여 제3 캐리어(PC3)에 그대로 입력한다. 이로 인해, 선 기어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제3 캐리어(PC3)로의 입력 회전수(정회전 감속)를 증속하여, 제3 링 기어(R3)로부터 출력한다. 이 출력 회전수(입력 회전수보다 낮지만 제2속보다 높은 감속 회전)가, 제3 링 기어(R3)로부터 출력축(OUT)으로 그대로 전달되어, 제3속의 변속단이 달성된다.

(제4속의 변속단)

제4속(4th)의 변속단에서는, 도 7의 해칭으로 나타낸 바와 같이 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)가 동시 체결된다.

이 제1 브레이크(B1)의 체결에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 제1 선 기어(S1)는 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다. 그리고, 제3 클러치(C3)의 체결에 의해, 제2 캐리어(PC2)와 제3 선 기어(S3)가 동일 회전하고, 제4 클러치(C4)의 체결에 의해, 제2 캐리어(PC2)와 제3 캐리어(PC3)가 동일 회전한다. 즉, 제3 유성 기어(PG3)의 3개의 회전 요소(S3, PC3, R3)가 일체로 회전한다.

따라서, 제2 선 기어(S2)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 제2 유성 기어(PG2)의 제2 캐리어(PC2)와 제2 링 기어(R2)의 회전수가, 선 기어 고정의 제1 유성 기어(PG1)의 제1 캐리어(PC1)와 제1 링 기어(R1)의 회전수에 의해 구속을 받으면서 회전한다. 이때의 구속 조건은, 제1 회전 멤버(M1)를 통해 제1 캐리어(PC1)와 제2 링 기어(R2)가 동일한 회전수를 유지하고, 또한 제2 회전 멤버(M2)와 제3 클러치(C3)를 통해 제1 링 기어(R1)와 제2 캐리어(PC2)가 동일한 회전수를 유지한다고 하는 조건이다. 이 회전 구속 관계에 의해 제2 캐리어(PC2)의 회전수는 제2 선 기어(S2)의 입력 회전수에 대해 정회전 감속에 의한 회전수로 된다. 그리고, 제2 캐리어(PC2)의 회전수는 체결되어 있는 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)와 제2 회전 멤버(M2)를 통해, 제3 유성 기어(PG3)의 제3 선 기어(S3)와 제3 캐리어(PC3)에 입력됨으로써, 제3 유성 기어(PG3)가 제2 캐리어(PC2)의 회전수에 의해 일체로 회전한다. 이로 인해, 일체 회전의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 출력 회전수(입력 회전수보다 낮지만 제3속보다 높은 감속 회전)가, 제3 링 기어(R3)로부터 출력축(OUT)으로 그대로 전달되어, 제4속의 변속단이 달성된다.

(제5속의 변속단)

제5속(5th)의 변속단에서는, 도 8의 해칭으로 나타낸 바와 같이 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)가 동시 체결된다.

이 제1 브레이크(B1)의 체결에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 제1 선 기어(S1)는 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다. 그리고, 제2 클러치(C2)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결에 의해, 제2 유성 기어(PG2)의 3개의 회전 요소(S2, PC2, R2)가 입력 회전수에 의해 일체로 회전하는 동시에, 제3 유성 기어(PG3)의 제3 캐리어(PC3)가 입력 회전수에 의해 회전한다.

따라서, 입력축(IN)과 일체 회전의 제2 유성 기어(PG2)와 제1 회전 멤버(M1)를 경과하여 제1 캐리어(PC1)에 입력 회전수가 입력되면, 선 기어 고정의 제1 유성 기어(PG1)에 있어서, 제1 링 기어(R1)를 정회전 증속한다. 이 제1 링 기어(R1)의 회전은 제2 회전 멤버(M2)를 경과하여 제3 선 기어(S3)에 입력된다. 한편, 제3 캐리어(PC3)에는 입력축(IN)과 제2 클러치(C2)를 경과하여 입력 회전수가 입력된다. 이로 인해, 2입력 1출력의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제3 선 기어(S3)와 제3 캐리어(PC3)의 회전수에 의해 제3 링 기어(R3)의 출력 회전수가 결정된다. 이 출력 회전수(입력 회전수보다 낮지만 제4속보다 높은 감속 회전)가, 제3 링 기어(R3)로부터 출력축(OUT)으로 그대로 전달되어, 제5속의 변속단이 달성된다.

(제6속의 변속단)

제6속(6th)의 변속단에서는, 도 9의 해칭으로 나타낸 바와 같이 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)가 동시 체결된다.

이 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)의 동시 체결과, 제1 회전 멤버(M1)와 제2 회전 멤버(M2)에 의해, 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)의 각각에 대해, 2개의 회전 요소가 동일 회전으로 된다.

따라서, 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)가 입력 회전수에 의해 일체로 회전하므로, 출력축(OUT)의 회전수는, 입력축(IN)으로부터의 입력 회전수와 동일한 회전수로 되어, 변속비(1)의 제6속의 변속단(직결 변속단)이 달성된다.

(제7속의 변속단)

제7속(7th)의 변속단에서는, 도 10의 해칭으로 나타낸 바와 같이 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)가 동시 체결된다.

이 제2 클러치(C2)의 체결에 의해, 입력 회전수가 제3 캐리어(PC3)에 입력된다. 제3 클러치(C3)의 체결에 의해, 제1 링 기어(R1)와 제2 캐리어(PC2)와 제3 선 기어(S3)가 동일 회전으로 된다. 제1 브레이크(B1)의 체결에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 제1 선 기어(S1)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제2 선 기어(S2)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 제2 유성 기어(PG2)의 제2 캐리어(PC2)와 제2 링 기어(R2)의 회전수가, 선 기어 고정의 제1 유성 기어(PG1)의 제1 캐리어(PC1)와 제1 링 기어(R1)의 회전수에 의해 구속을 받으면서 회전한다. 이때의 구속 조건은, 제1 회전 멤버(M1)를 통해 제1 캐리어(PC1)와 제2 링 기어(R2)가 동일한 회전수를 유지하고, 또한 제2 회전 멤버(M2)와 제3 클러치(C3)를 통해 제1 링 기어(R1)와 제2 캐리어(PC2)가 동일한 회전수를 유지한다고 하는 조건이다. 이 회전 구속 관계에 의해 제2 캐리어(PC2)의 회전수는, 제2 선 기어(S2)의 입력 회전수에 대해 정회전 감속에 의한 회전수로 된다. 그리고, 이 제2 캐리어(PC2)의 회전수는 체결되어 있는 제3 클러치(C3)와 제2 회전 멤버(M2)를 통해 제3 유성 기어(PG3)의 제3 선 기어(S3)에 입력된다. 한편, 제3 유성 기어(PG3)의 제3 캐리어(PC3)에는 입력축(IN)과 제2 클러치(C2)를 통해 입력 회전수가 입력된다. 이로 인해, 2입력 1출력의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제3 선 기어(S3)의 회전과 제3 캐리어(PC3)의 회전에 의해 제3 링 기어(R3)로부터의 출력 회전수가 결정된다. 이 출력 회전수(입력 회전수보다 높은 증속 회전)가, 제3 링 기어(R3)로부터 출력축(OUT)으로 그대로 전달되어, 제7속의 변속단이 달성된다.

(제8속의 변속단)

제8속(8th)의 변속단에서는, 도 11의 해칭으로 나타낸 바와 같이 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)가 동시 체결된다.

이 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)의 동시 체결에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 3개의 회전 요소(S1, PC1, R1)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정되는 동시에, 제1 회전 멤버(M1)를 통해 제2 링 기어(R2)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정되고, 또한 제2 회전 멤버(M2)를 통해 제3 선 기어(S3)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다. 제2 클러치(C2)의 체결에 의해, 입력 회전수가 제3 캐리어(PC3)에 입력된다.

따라서, 제8속에서는 제2 유성 기어(PG2)의 제2 선 기어(S2)와 제2 캐리어(PC2)가 토크 전달하는 일 없이 공회전할 뿐이고, 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)는 제8속의 변속단의 달성에 관여하지 않는다. 이로 인해, 입력축(IN)과 제2 클러치(C2)를 경과하여 제3 캐리어(PC3)에 입력 회전수가 입력되면, 선 기어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제3 링 기어(R3)를 정회전 증속하여 출력한다. 이 출력 회전수(입력 회전수보다 높고 제7속보다도 높은 증속 회전)가, 제3 링 기어(R3)로부터 출력축(OUT)으로 그대로 전달되어, 제8속의 변속단이 달성된다.

(후진속의 변속단)

후진속(Rev)의 변속단에서는, 도 12의 해칭으로 나타낸 바와 같이 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)와 제2 브레이크(B2)가 동시 체결된다.

이 제3 클러치(C3)의 체결에 의해, 제1 링 기어(R1)와 제2 캐리어(PC2)와 제3 선 기어(S3)가 동일 회전으로 된다. 제1 브레이크(B1)의 체결에 의해, 제1 유성 기어(PG1)의 제1 선 기어(S1)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다. 제2 브레이크(B2)의 체결에 의해, 제3 캐리어(PC3)가 트랜스미션 케이스(TC)에 고정된다.

따라서, 제2 선 기어(S2)에 입력축(IN)을 경과하여 입력 회전수가 입력되면, 제2 유성 기어(PG2)의 제2 캐리어(PC2)와 제2 링 기어(R2)의 회전수가, 선 기어 고정의 제1 유성 기어(PG1)의 제1 캐리어(PC1)와 제1 링 기어(R1)의 회전수에 의해 구속을 받으면서 회전한다. 이때의 구속 조건은, 제1 회전 멤버(M1)를 통해 제1 캐리어(PC1)와 제2 링 기어(R2)가 동일한 회전수를 유지하고, 또한 제2 회전 멤버(M2)와 제3 클러치(C3)를 통해 제1 링 기어(R1)와 제2 캐리어(PC2)가 동일한 회전수를 유지한다고 하는 조건이다. 이 회전 구속 관계에 의해 제2 캐리어(PC2)의 회전수는, 제2 선 기어(S2)의 입력 회전수에 대해 정회전 감속에 의한 회전수로 된다. 그리고, 이 제2 캐리어(PC2)의 회전수는 체결되어 있는 제3 클러치(C3)와 제2 회전 멤버(M2)를 통해 제3 유성 기어(PG3)의 제3 선 기어(S3)에 입력된다. 이로 인해, 캐리어 고정의 제3 유성 기어(PG3)에 있어서, 제3 선 기어(S3)로의 입력 회전을 역회전 감속으로 하여 제3 링 기어(R3)로부터 출력한다. 이 출력 회전수(입력 회전수보다 낮은 감속 역회전)가, 제3 링 기어(R3)로부터 출력축(OUT)으로 그대로 전달되어, 후진속의 변속단이 달성된다.

[종래 기술과의 대비에 의한 유리성]

도 13은 종래예의 자동 변속기를 도시하는 골격도이다. 도 14는 종래예의 자동 변속기에 있어서 6개의 마찰 요소 중 2개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 8속 및 후진 2속을 달성하는 체결 작동표를 도시하는 도면이다. 도 15는 종래예의 자동 변속기에 있어서 전진 8속의 각 변속단에서의 기어 맞물림 횟수표를 도시하는 도면이다. 이하, 도 13 내지 도 15를 사용하여, 종래 기술과의 대비에 의한 제1 실시예의 자동 변속기의 유리성을 설명한다.

우선, 제1 실시예의 자동 변속기(도 1 및 도 2)와 종래예의 자동 변속기(도 13 및 도 14)를 대비하면, 하기에 열거하는 점에 대해, 성능은 동등하다고 할 수 있다.

(기본 구성과 변속 성능)

종래예의 자동 변속기와 제1 실시예의 자동 변속기는 모두 3유성ㆍ6마찰 요소에 의해 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 달성한다.

(변속 제어 성능)

종래예의 자동 변속기와 제1 실시예의 자동 변속기는 모두 인접하는 변속단으로의 변속을, 1개의 마찰 요소의 해방과 1개의 마찰 요소의 체결이라고 하는 1중 절환 변속에 의해 달성한다.

(후진 동력 성능)

종래예의 자동 변속기와 제1 실시예의 자동 변속기는 모두 후진 기어비 평가치(＝|후진 기어비|/1속 기어비)를, 0.7 이상 확보하고 있으므로, 후진 시의 구동력 부족을 방지할 수 있다.

그러나, 하기에 열거하는 점에서, 제1 실시예의 자동 변속기는 종래예의 자동 변속기에 비해 유리성을 갖는다.

(a) 3유성 기어에 대해

자동 변속기에 사용하는 유성 기어를 선택하는 경우, 선택지로서, 싱글 피니언 유성 기어와 더블 피니언 유성 기어가 있지만, 기어의 전달 효율 등의 관점으로부터 더블 피니언 유성 기어보다도 싱글 피니언 유성 기어의 선택이 바람직하다고 되어 있다.

종래예의 자동 변속기는, 도 13에 도시한 바와 같이, 더블 피니언 유성 기어와, 라비뇨 타입 유성 기어 유닛(더블 피니언 유성 기어 1개와 싱글 피니언 유성 기어 1개)을 사용하고 있다. 즉, 실질적으로 더블 피니언 유성 기어를 2개 사용하고 있으므로,

ㆍ 기어 맞물림 횟수가 많아지므로, 기어의 전달 효율과 기어 노이즈가 나쁘다.

ㆍ 부품 개수가 많아지므로, 비용 상승이 이루어진다.

고 하는 문제가 있다.

이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기의 경우, 제1 유성 기어(PG1)와 제2 유성 기어(PG2)와 제3 유성 기어(PG3)에 대해, 모두 싱글 피니언에 의한 유성 기어를 사용하고 있다. 이로 인해, 2개의 더블 피니언 유성 기어를 사용하는 종래예에 비해, 하기의 항목에서 유리해진다.

(기어 맞물림 횟수의 감소)

제1 실시예의 자동 변속기의 경우, 기어 맞물림 횟수가 종래예에 비해 감소하여, 기어의 전달 효율이 향상되고, 기어 노이즈가 저하된다.

즉, 1조의 더블 피니언의 유성 기어는 맞물림 횟수가 3인 것에 대해, 1조의 싱글 피니언의 유성 기어는 피니언끼리의 맞물림이 없는 만큼, 맞물림 횟수가 2이다. 따라서, 제1 실시예의 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 평균 맞물림 수는 3.75로 된다. 이에 대해, 2조의 더블 피니언 유성 기어에 의한 종래예의 경우, 도 15에 도시한 바와 같이 평균 맞물림 수가 4.8로 된다. 이 결과, 제1 실시예의 경우, 각 변속단의 평균치를 취해도, 종래예의 평균 맞물림 수 4.8에 비해, 맞물림 횟수가 1.05 감소한다.

(피니언의 기어 대경)

제1 실시예의 자동 변속기의 경우, 피니언의 기어 직경이 커지므로, 내구 신뢰성이 향상된다.

즉, 싱글 피니언의 경우, 선 기어와 링 기어 사이에, 양 기어의 간격을 기어 직경으로 하는 피니언이 복수개 배치된다. 한편, 더블 피니언의 경우, 양 기어의 간격보다 작은 직경을 기어 직경으로 할 필요가 있다. 이와 같이, 싱글 피니언의 경우, 더블 피니언에 비해 피니언의 기어 직경이 커지므로, 피니언의 강성이나 치면 강도를 높일 수 있어, 내구 신뢰성이 향상된다.

(부품 개수의 감소)

제1 실시예의 자동 변속기의 경우, 부품 개수가 적어져, 비용적으로 유리해진다.

예를 들어, 더블 피니언의 유성 기어의 경우, 4조의 더블 피니언을 선 기어의 주위에 배치하는 경우, 피니언의 수는 8개로 된다. 이에 대해, 싱글 피니언의 유성 기어의 경우, 선 기어의 주위에 4개의 피니언을 배치하면 되므로, 부품 개수가 4개 감소한다. 이 결과, 비용 절감을 달성할 수 있다.

(b) 각 변속단에서의 마찰 손실에 대해

마찰 요소를 체결하여 각 변속단을 얻는 경우, 공회전하는 마찰 요소(해방 요소)에 의해 발생하는 드래그 등에 의해 마찰 손실을 줄일 수 없지만, 자동 변속기로서는, 마찰 손실이 적을수록 바람직한 것으로 되어 있다.

종래예의 자동 변속기의 경우, 전진 8속의 각 변속단을 달성하기 위해, 도 14에 도시한 바와 같이, 각 변속단에서 마찰 요소를 2개 동시 체결하도록 하고 있다. 이로 인해, 예를 들어, 1속에서 공회전하는 마찰 요소는 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)와 제4 클러치(C4)와 제1 브레이크(B1)로, 각 변속단에 있어서, 공회전하는 마찰 요소가 4개로 된다. 이로 인해, 공회전하는 4개의 마찰 요소에 의한 드래그 등에 의한 마찰 손실이 커져, 구동 에너지의 전달 효율의 악화를 초래한다. 예를 들어, 엔진 차량에 종래예의 자동 변속기를 적용하는 경우, 공회전하는 4개의 마찰 요소에 의한 마찰 손실이, 연비 성능의 악화를 초래하는 하나의 원인이 된다.

이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기의 경우, 전진 8속의 각 변속단을 달성하기 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 각 변속단에서 마찰 요소를 3개 동시 체결하도록 하고 있다. 이로 인해, 예를 들어, 제1속단에서 공회전하는 마찰 요소는 제2 클러치(C2)와 제3 클러치(C3)와 제1 브레이크(B1)로, 각 변속단에 있어서, 공회전하는 마찰 요소가 3개로 된다. 이로 인해, 종래예에 비해, 공회전하는 마찰 요소에 의한 마찰 손실이 작게 억제되어, 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있다. 예를 들어, 엔진 차량에 제1 실시예의 자동 변속기를 적용하는 경우, 연비 성능의 향상이 도모된다.

(c) 기어비 폭에 대해

자동 변속기의 기어비의 변경 폭은 비율 범위(＝최저 변속단 기어비/최고 변속단 기어비 : 이하, 「RC」라고 함)에 의해 나타내어진다. 이 RC값은, 큰 값일수록 기어비의 변경 폭이 넓은 것을 의미하고, 기어비의 설정 자유도가 높아짐으로써 바람직한 것으로 되어 있다.

종래예의 자동 변속기의 경우, 도 14에 도시한 바와 같이, RC ＝ 6.397(＝4.267/0.667)의 값이다. 이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 유성 기어(PG1)의 기어비를 ρ1 ＝ 0.587, 제2 유성 기어(PG2)의 기어비를 ρ2 ＝ 0.564, 제3 유성 기어(PG3)의 기어비를 ρ3 ＝ 0.353으로 한 경우, 인접하는 변속단에서의 적정한 단간비를 유지하면서, RC ＝ 6.797(＝5.023/0.739)을 얻고 있다.

즉, 적정한 단간비를 유지하면서도 RC값을, 종래예보다도 조금 큰 값으로 할 수 있어, 최저 변속단 기어비에서의 발진 성능과 최고 변속단 기어비에서의 고속 연비의 양립을 도모할 수 있다. 여기서, 「적정한 단간비」라 함은, 각 변속단에서의 단간비를 플롯하여, 플롯한 각 점을 선에 의해 연결한 특성을 그린 경우, 로우 기어측으로부터 하이 기어측을 향해 매끄러운 구배로 저하한 후, 보합 상태로 추이하는 특성선을 그릴 수 있는 것을 말한다.

그리고, 실제로 구동륜으로 전달되는 회전수는, 자동 변속기의 하류 위치에 설치한 종감속기의 파이널 기어비로 조정된다. 따라서, RC값이 큰 값일수록, 파이널 기어비에 의한 조정 자유도가 높아져, 예를 들어 보다 로우측으로 조정함으로써, 토크 컨버터를 갖지 않는 하이브리드 차의 자동 변속기로의 대응이 유리해진다. 또한, 최적 연비 영역이나 최고 토크 영역이 다른 가솔린 엔진과 디젤 엔진에의 대응도 유리해진다.

(d) 소형 경량화에 대해

예를 들어, 엔진 차량의 자동 변속기는 엔진과 함께 한정된 스페이스의 엔진 룸에 탑재된다. 따라서, 자동 변속기로서는, 소형일수록 차량으로의 탑재성이 좋고, 또한 경량일수록 차량 중량 증가가 억제되어, 연비의 면에서 유효하다.

종래예의 자동 변속기의 경우, 라비뇨 타입 유성 기어의 선 기어의 내측 위치에, 입력축 이외에 연결 멤버를 2개 통과시킬 필요가 있어, 선 기어의 내경을 크게 할 수밖에 없다. 그로 인해, 적절한 기어비를 얻기 위해서는 링 기어의 외경(＝ 라비뇨 타입 유성 기어의 외경)을 크게 할 필요가 있어, 그 결과, 자동 변속기의 유닛 사이즈(＝몸통 직경)가 커진다.

이에 대해, 제1 실시예의 자동 변속기에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 유성 기어(PG2)의 선 기어(S2)의 내측 위치에는 입력축(IN)을 통과시킬 뿐이고, 유성 기어(PG1, PG3)의 선 기어(S1, S3)의 내측 위치에는 입력축(IN) 이외에 연결 멤버를 1개 통과시킬 뿐이다. 이로 인해, 선 기어(S1, S2, S3)의 내측을 지나는 연결 멤버의 수가 종래예에 비해 적어져, 선 기어(S1, S2, S3)의 내경을 작게 할 수 있다. 그로 인해, 적절한 기어비를 얻도록 해도 링 기어의 외경[＝ 유성 기어(PG1, PG2, PG3)]을 작게 하는 것이 가능해져, 그 결과, 자동 변속기의 유닛 사이즈(＝몸통 직경)를 작게 할 수 있다. 즉, 자동 변속기의 소형 경량화를 달성할 수 있다.

다음에, 효과를 설명한다.

제1 실시예의 자동 변속기에 있어서는, 하기에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.

(1) 제1 선 기어(S1)와, 상기 제1 선 기어(S1)에 맞물리는 제1 피니언(P1)을 지지하는 제1 캐리어(PC1)와, 상기 제1 피니언(P1)에 맞물리는 제1 링 기어(R1)로 이루어지는 제1 유성 기어(PG1)와, 제2 선 기어(S2)와, 상기 제2 선 기어(S2)에 맞물리는 제2 피니언(P2)을 지지하는 제2 캐리어(PC2)와, 상기 제2 피니언(P2)에 맞물리는 제2 링 기어(R2)로 이루어지는 제2 유성 기어(PG2)와, 제3 선 기어(S3)와, 상기 제3 선 기어(S3)에 맞물리는 제3 피니언(P3)을 지지하는 제3 캐리어(PC3)와, 상기 제3 피니언(P3)에 맞물리는 제3 링 기어(R3)로 이루어지는 제3 유성 기어(PG3)와, 6개의 마찰 요소를 구비하고, 상기 6개의 마찰 요소를 적절하게 체결 해방함으로써 적어도 전진 8속의 변속단으로 변속하여 입력축(IN)으로부터의 토크를 출력축(OUT)으로 출력 가능한 자동 변속기에 있어서, 상기 입력축(IN)은 상기 제2 선 기어(S2)에 상시 연결되어 있고, 상기 출력축(OUT)은 상기 제3 링 기어(R3)에 상시 연결되어 있고, 상기 제1 캐리어(PC1)와 상기 제2 링 기어(R2)는 상시 연결되어 제1 회전 멤버(M1)를 구성하고 있고, 상기 제1 링 기어(R1)와 상기 제3 선 기어(S3)는 상시 연결되어 제2 회전 멤버(M2)를 구성하고 있고, 상기 6개의 마찰 요소는 상기 제1 유성 기어(PG1)의 2개의 회전 요소 사이를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와, 상기 제2 선 기어(S2)와 상기 제3 캐리어(PC3) 사이를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와, 상기 제2 캐리어(PC2)와 상기 제2 회전 멤버(M2) 사이를 선택적으로 연결하는 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와, 상기 제2 캐리어(PC2)와 상기 제3 캐리어(PC3) 사이를 선택적으로 연결하는 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와, 상기 제1 선 기어(S1)의 회전을 로크 가능한 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]와, 상기 제3 캐리어(PC3)의 회전을 로크 가능한 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]에 의해 구성되어, 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속 및 후진 1속을 달성한다.

이로 인해, 기어 효율ㆍ기어 노이즈ㆍ내구 신뢰성ㆍ비용의 면에서 유리하면서, 마찰 손실을 작게 억제함으로써, 구동 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 자동 변속기의 유닛 사이즈(＝동일 직경)를 작게 할 수 있다.

(2) 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속은 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성하는 제1속과, 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성하는 제2속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제4 마찰 요소(제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성하는 제3속과, 상기 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성하는 제4속과, 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성하는 제5속과, 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와 상기 제4 마찰 요소[제4 클러치(C4)]의 동시 체결에 의해 달성하는 제6속과, 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성하는 제7속과, 상기 제1 마찰 요소[제1 클러치(C1)]와 상기 제2 마찰 요소[제2 클러치(C2)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]의 동시 체결에 의해 달성하는 제8속으로 이루어진다.

이로 인해, 인접단으로의 변속이, 1개의 마찰 요소의 체결과 1개의 마찰 요소의 해방에 의한 1중 절환에 의해 달성되어, 변속 제어가 단순화되어 유리하다. 또한, 적정한 단간비를 유지하면서도 RC값을, 최저 변속단 기어비에서의 발진 성능과 최고 변속단 기어비에서의 고속 연비의 양립을 도모하는 요구치에 도달하는 설정으로 할 수 있다.

(3) 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해 달성하는 후진 1속은, 상기 제3 마찰 요소[제3 클러치(C3)]와 상기 제5 마찰 요소[제1 브레이크(B1)]와 상기 제6 마찰 요소[제2 브레이크(B2)]의 동시 체결에 의해 달성한다.

이로 인해, 적절한 RC값 및 단간비를 달성하는 기어비를 선택해도, 후진 기어비 평가치(＝|후진 기어비|/1속 기어비)를 1에 근접시킬 수 있어, 후진 발진 시에 구동력 부족으로 되는 것을 방지할 수 있다.

(제2 실시예)

제2 실시예는 제1 클러치(C1)를, 체결에 의해 제1 선 기어(S1)와 제1 링 기어(R1)를 직결하는 클러치로 한 예이다.

우선, 구성을 설명한다.

도 16은 제2 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도이다. 이하, 도 16에 기초하여, 제2 실시예의 자동 변속기의 유성 기어 구성과 마찰 요소 구성을 설명한다.

제2 실시예의 자동 변속기는, 도 16에 도시한 바와 같이 제1 유성 기어(PG1)와, 제2 유성 기어(PG2)와, 제3 유성 기어(PG3)와, 입력축(IN)과, 출력축(OUT)과, 제1 회전 멤버(M1)와, 제2 회전 멤버(M2)와, 제1 클러치(C1)(제1 마찰 요소)와, 제2 클러치(C2)(제2 마찰 요소)와, 제3 클러치(C3)(제3 마찰 요소)와, 제4 클러치(C4)(제4 마찰 요소)와, 제1 브레이크(B1)(제5 마찰 요소)와, 제2 브레이크(B2)(제6 마찰 요소)와, 트랜스미션 케이스(TC)를 구비하고 있다.

제1 실시예의 제1 클러치(C1)는, 체결에 의해 제1 선 기어(S1)와 제1 캐리어(PC1)를 직결하는 클러치로 한 것에 대해(도 1 참조), 제2 실시예의 제1 클러치(C1)는, 체결에 의해 제1 선 기어(S1)와 제1 링 기어(R1)를 직결하는 클러치로 하였다.

즉, 제2 실시예의 제1 클러치(C1)는 제1 실시예의 제1 클러치(C1)와 마찬가지로, 제1 유성 기어(PG1)의 2개의 회전 요소 사이를 선택적으로 연결하는 마찰 요소이다. 이로 인해, 제1 브레이크(B1)의 해방과 제1 클러치(C1)의 체결에 의해 제1 유성 기어(PG1)를 일체 회전으로 할 수 있고(제1속), 제1 브레이크(B1)의 체결과 제1 클러치(C1)의 체결에 의해 제1 유성 기어(PG1)를 일체로 트랜스미션 케이스(TC)에 고정할 수 있다(제3속, 제8속).

또한, 다른 구성, 작용, 효과에 대해서는, 제1 실시예와 마찬가지이므로, 도시 및 설명을 생략한다.

(제3 실시예)

제3 실시예는 제1 클러치(C1)를, 체결에 의해 제1 캐리어(PC1)와 제1 링 기어(R1)를 직결하는 클러치로 한 예이다.

우선, 구성을 설명한다.

도 17은 제3 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도이다. 이하, 도 17에 기초하여, 제3 실시예의 자동 변속기의 유성 기어 구성과 마찰 요소 구성을 설명한다.

제3 실시예의 자동 변속기는, 도 17에 도시한 바와 같이 제1 유성 기어(PG1)와, 제2 유성 기어(PG2)와, 제3 유성 기어(PG3)와, 입력축(IN)과, 출력축(OUT)과, 제1 회전 멤버(M1)와, 제2 회전 멤버(M2)와, 제1 클러치(C1)(제1 마찰 요소)와, 제2 클러치(C2)(제2 마찰 요소)와, 제3 클러치(C3)(제3 마찰 요소)와, 제4 클러치(C4)(제4 마찰 요소)와, 제1 브레이크(B1)(제5 마찰 요소)와, 제2 브레이크(B2)(제6 마찰 요소)와, 트랜스미션 케이스(TC)를 구비하고 있다.

제1 실시예의 제1 클러치(C1)는, 체결에 의해 제1 선 기어(S1)와 제1 캐리어(PC1)를 직결하는 클러치로 하고(도 1 참조), 제2 실시예의 제1 클러치(C1)는, 체결에 의해 제1 선 기어(S1)와 제1 링 기어(R1)를 직결하는 클러치로 한 것에 대해(도 16 참조), 제3 실시예의 제1 클러치(C1)는, 체결에 의해 제1 캐리어(PC1)와 제1 링 기어(R1)를 직결하는 클러치로 하였다.

즉, 제3 실시예의 제1 클러치(C1)는 제1 실시예, 제2 실시예의 제1 클러치(C1)와 마찬가지로, 제1 유성 기어(PG1)의 2개의 회전 요소 사이를 선택적으로 연결하는 마찰 요소이다. 이로 인해, 제1 브레이크(B1)의 해방과 제1 클러치(C1)의 체결에 의해 제1 유성 기어(PG1)를 일체 회전으로 할 수 있고(제1속), 제1 브레이크(B1)의 체결과 제1 클러치(C1)의 체결에 의해 제1 유성 기어(PG1)를 일체로 트랜스미션 케이스(TC)에 고정할 수 있다(제3속, 제8속).

이상, 본 발명의 자동 변속기를 제1 실시예 내지 제3 실시예에 기초하여 설명해 왔지만, 구체적인 구성에 대해서는 이들 실시예로 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.

제1 실시예에서는 제1 유성 기어(PG1)의 기어비를 ρ1＝0.587로 하고, 제2 유성 기어(PG2)의 기어비를 ρ2 ＝ 0.564로 하고, 제3 유성 기어(PG3)의 기어비를 ρ3 ＝ 0.353으로 한 예를 나타냈다. 그러나, 각 유성 기어(PG1, PG2, PG3)의 기어비(ρ)는 기어비 설정이 가능한 범위 내이며, RC값이 높은 기어비나 적절한 단간비를 얻도록 설정한 것이면, 구체적인 값은 제1 실시예로 한정되는 것은 아니다.

제1 실시예에서는 입출력축을 동축 배치로 하는 FR 엔진 차량에 적용되는 자동 변속기의 예를 나타냈지만, FR 엔진 차량으로 한정되지 않고, FF 엔진 차량이나 하이브리드차나 전기 자동차나 연료 전지차 등의 다양한 차량의 자동 변속기로서도 적용할 수 있다.

PG1 : 제1 유성 기어
PG2 : 제2 유성 기어
PG3 : 제3 유성 기어
IN : 입력축
OUT : 출력축
M1 : 제1 회전 멤버
M2 : 제2 회전 멤버
C1 : 제1 클러치(제1 마찰 요소)
C2 : 제2 클러치(제2 마찰 요소)
C3 : 제3 클러치(제3 마찰 요소)
C4 : 제4 클러치(제4 마찰 요소)
B1 : 제1 브레이크(제5 마찰 요소)
B2 : 제2 브레이크(제6 마찰 요소)
TC : 트랜스미션 케이스

Claims

제1 선 기어와, 상기 제1 선 기어에 맞물리는 제1 피니언을 지지하는 제1 캐리어와, 상기 제1 피니언에 맞물리는 제1 링 기어로 이루어지는 제1 유성 기어와,
제2 선 기어와, 상기 제2 선 기어에 맞물리는 제2 피니언을 지지하는 제2 캐리어와, 상기 제2 피니언에 맞물리는 제2 링 기어로 이루어지는 제2 유성 기어와,
제3 선 기어와, 상기 제3 선 기어에 맞물리는 제3 피니언을 지지하는 제3 캐리어와, 상기 제3 피니언에 맞물리는 제3 링 기어로 이루어지는 제3 유성 기어와,
6개의 마찰 요소를 구비하고,
상기 6개의 마찰 요소를 적절하게 체결 해방함으로써 적어도 전진 8속의 변속단으로 변속하여 입력축으로부터의 토크를 출력축으로 출력 가능한 자동 변속기에 있어서,
상기 입력축은 상기 제2 선 기어에 상시 연결되어 있고,
상기 출력축은 상기 제3 링 기어에 상시 연결되어 있고,
상기 제1 캐리어와 상기 제2 링 기어는 상시 연결되어 제1 회전 멤버를 구성하고 있고,
상기 제1 링 기어와 상기 제3 선 기어는 상시 연결되어 제2 회전 멤버를 구성하고 있고,
상기 6개의 마찰 요소는,
상기 제1 유성 기어의 2개의 회전 요소 사이를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 요소와,
상기 제2 선 기어와 상기 제3 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 요소와,
상기 제2 캐리어와 상기 제2 회전 멤버 사이를 선택적으로 연결하는 제3 마찰 요소와,
상기 제2 캐리어와 상기 제3 캐리어 사이를 선택적으로 연결하는 제4 마찰 요소와,
상기 제1 선 기어의 회전을 로크 가능한 제5 마찰 요소와,
상기 제3 캐리어의 회전을 로크 가능한 제6 마찰 요소에 의해 구성되고,
상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속 및 후진 1속을 달성하는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
제1항에 있어서, 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해, 적어도 전진 8속은,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성하는 제1속과,
상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성하는 제2속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성하는 제3속과,
상기 제3 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성하는 제4속과,
상기 제2 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성하는 제5속과,
상기 제2 마찰 요소와 상기 제3 마찰 요소와 상기 제4 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성하는 제6속과,
상기 제2 마찰 요소와 상기 제3 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성하는 제7속과,
상기 제1 마찰 요소와 상기 제2 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성하는 제8속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 6개의 마찰 요소 중, 3개의 동시 체결의 조합에 의해 달성하는 후진 1속은 상기 제3 마찰 요소와 상기 제5 마찰 요소와 상기 제6 마찰 요소의 동시 체결에 의해 달성하는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.