KR20110131817A - 차량용 자동 변속기의 기어 트레인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4개의 단순 유성기어세트를 2개의 축에 나누어 배치하고, 3개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 적어도 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 자동 변속기의 전장을 축소하여 탑재성을 높일 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

Description

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

본 발명은 4개의 단순 유성기어세트를 2개의 축에 나누어 배치하고, 3개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 적어도 전진 8속과 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 차량용 자동 변속기의 기어 트레인에 관한 것이다.

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

이러한 자동 변속기는 구현 가능한 변속단이 많을수록 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할 뿐만 아니라 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 제공할 수 있기 때문에 보다 많은 변속단을 구현하는 자동 변속기는 꾸준한 연구의 관심이 되고 있다.

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

특히, 변속단이 많을수록 운전자가 변속을 자주 해주어야 하는 불편이 발생하는 수동 변속기와는 달리 자동 변속기는 운전 상태에 따라 제어유닛이 기어 트레인의 작동을 제어함으로써 변속을 수행하게 됨으로, 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 실용화되고 있는 실정이며, 그 이상의 변속단을 구현할 수 있는 기어 트레인의 개발이 이루어지고 있다.

이에 따라, 본 발명자는 상기와 같은 자동 변속기의 개발추세에 대응하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 본 발명이 해결하려는 과제는 4개의 단순 유성기어세트를 2개의 축에 나누어 배치하고, 3개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 적어도 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 자동 변속기의 전장을 축소하여 탑재성을 높일 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 차량용 자동 변속기의 기어 트레인은, 평행한 2개의 축 상에 각각 3개씩의 작동요소(S1,PC1,R1),(S2,PC2,R2), (S3,PC3,R3),(S4,PC4,R4)을 갖는 제1,2,3,4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)를 조합함에 있어서,

제1축(2)상에는 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)를 배치하고, 상기 제1축(2)과 평행하게 배치되는 제2축(4)상에는 3개의 작동요소가 각각 제1,2,3 트랜스퍼 기어(TF1)(TF2)(TF3)를 통해 상기 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)의 각 하나씩의 작동요소와 연결되는 제4 유성기어세트(PG4)를 배치하여 6개의 회전요소(N1~N8)를 구성하며, 3개의 클러치(C1)(C2)(C3) 및 2개의 브레이크(B1)(B2)로 이루어지는 마찰부재를 포함한다.

상기 6개의 회전요소(N1~N6)는 제1축(2)과 직접 연결되는 제1 유성 캐리어(PC1)로 이루어지는 제1 회전요소(N1); 출력기어(OG)와 직접 연결되는 제4 유성 캐리어(PC4)로 이루어지는 제2 회전요소(N2); 제1 선기어(S1)와 제4 선기어(S4)를 상기 제1 트랜스퍼 기어(TF1)를 매개로 연결하는 제1 동력전달부재(TM1)로 이루어지는 제3 회전요소(N3); 제1 링기어(R1)와 제2 선기어(S2)를 연결하는 제2 동력전달부재(TM2)로 이루어지는 제4 회전요소(N4); 제2 링기어(R2)와 제3 선기어(S3)를 연결하는 제3 동력전달부재(TM3)로 이루어지는 제5 회전요소(N5); 제3 유성 캐리어(PC3)와 제4 링기어(R4)를 상기 제3 트랜스퍼 기어(TF3)를 매개로 연결하는 제4 동력전달부재(TM4)로 이루어지는 제6 회전요소(N6)로 구성됨 과 동시에, 상기 각 회전요소(N1~N6)는 일부가 상기 마찰요소의 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)에 의해 상호 가변 연결되거나, 일부가 상기 마찰요소의 제1,2 브레이크(B1)(B2)에 의해 변속기 하우징(H)에 가변 연결될 수 있다.

상기 제1축(2)은 입력축(IS)인 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2,3,4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)는 제1,2 유성기어세트(PG1)(PG2)가 엔진측으로 동일선상에 배치되고, 제3,4 유성기어세트(PG3)(PG4)가 후측으로 동일선상으로 배치될 수 있다.

상기 제1,2,3,4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지되, 상기 제2 유성기어세트(PG2)는 제2 선기어(S2)의 내주면이 상기 제1 유성기어세트(PG1)의 제1 링기어(R1) 외주면응하도록 배치되어 상기 제2 동력전달부재(TM2)를 통하여 상호 연결될 수 있다.

상기 마찰부재는 상기 제1 회전요소(N1)와 제5 회전요소(N5)를 선택적으로 연결하는 제1 클러치(C1); 상호 제2 트랜스퍼 기어(TF2)를 통하여 연결되는 상기 제2 회전요소(N2)와 제2 유성 캐리어를 선택적으로 연결하는 제2 클러치(C2); 제4 회전요소(N4)와 제5 회전요소(N5)를 선택적으로 연결하는 제3 클러치(C3); 제3 회전요소(N3)와 변속기 케이스(H)를 선택적으로 연결하는 제1 브레이크(B1); 제3 링기어(R3)와 변속기 케이스(H)를 선택적으로 연결하는 제2 브레이크(B2)를 포함한다.

상기 마찰부재는 전진 1속에서 제1 클러치(C1)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)가 작동되고, 전진 2속에서 제3 클러치(C3)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)가 작동되며, 전진 3속에서 제1,3 클러치(C1)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동되고, 전진 4속에서 제2,3 클러치(C2)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며, 전진 5속에서 제1,2 클러치(C1)(C2)와 제2 브레이크(B2)가 작동되고, 전진 6속에서 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)가 작동되며, 전진 7속에서 제1,2 클러치(C1)(C2)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고, 전진 8속에서 제2,3 클러치(C2)(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되며, 후진에서 제2 클러치(C2)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)가 작동된다.

상기와 같이 본 발명은 4개의 단순 유성기어세트를 2개의 축에 나누어 배치하고, 3개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 적어도 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 자동 변속기의 전장을 축소하여 탑재성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 탑재성이 유리하여 여유 전장을 기어 및 마찰부재의 내구성 증대를 위하여 사용할 수 있으며, 3개의 트랜스퍼 기어가 적용됨으로써, 기어비 구성을 변속기의 성능 및 운전성 향상 측면에서 유리하게 적용할 수 있다.

아래 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기어 트레인의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마찰부재의 각 변속단별 작동표이다.
도 3A와 도 3B는 본 발명의 실시예에 따른 기어 트레인의 변속선도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1 또는 제2 와 같이 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기어 트레인의 구성도로서, 본 발명에 의한 기어 트레인은 제1축(2)상에 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)를 배치하고, 상기 제1축(2)과 평행하게 배치되는 제2축(4)상에는 3개의 작동요소가 각각 제1,2,3 트랜스퍼 기어(TF1)(TF2)(TF3)를 통해 상기 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)의 각 하나씩의 작동요소와 연결되는 제4 유성기어세트(PG4)를 배치하여 6개의 회전요소(N1~N8)를 구성하며, 3개의 클러치(C1)(C2)(C3)로 이루어지는 클러치 수단과, 그리고 2개의 브레이크(B1)(B2)로 이루어지는 브레이크 수단을 포함하여 이루어진다.

상기 제1,2,3,4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)를 배치함에 있어서는 제1,2 유성기어세트(PG1)(PG2)가 엔진측으로 동일선상에 배치되고, 제3,4 유성기어세트(PG3)(PG4)가 후측으로 동일선상으로 배치된다.

또한, 상기 제2 유성기어세트(PG2)는 제2 선기어(S2)의 내주면이 상기 제1 유성기어세트(PG1)의 제1 링기어(R1) 외주면에 대응하도록 배치되어 동력전달부재를 통하여 상호 연결된다.

여기서, 상기 제1축(2)은 입력축(IS)이 되며, 상기 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전이 상기 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)를 거치면서 변속되어 3개의 트랜스퍼 기어(TF1)(TF2)(TF3)를 통해 제4 유성기어세트(PG4)로 입력되어 전진 8속과 후진 1속으로 변속되어 출력기어(OG)를 통해 출력된다.

상기에서 입력축(IS)은 입력부재로서 토크 컨버터의 터빈축을 의미하며, 이는 엔진 크랭크 축으로부터의 회전 동력이 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어지면서 입력되고, 출력기어(OG)는 출력부재로서 공지의 차동장치를 통해 구동륜을 구동시킨다.

상기 제1 유성기어세트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 공지와 같이 선기어, 유성 캐리어, 링기어로 이루어지는 3개의 작동요소를 보유하며, 설명의 편의상 선기어를 제1 선기어(S1), 유성 캐리어를 제1 유성 캐리어(PC1), 링기어를 제1 링기어(R1)로 지칭한다.

즉, 상기 제1 유성기어세트(PG1)는 제1 브레이크(B1)를 통하여 변속기 하우징(H) 선택적으로 연결되어 가변 고정요소로 작동함과 동시에 입력요소로도 작동하는 제1 선기어(S1)와, 제1축(2)과 연결되어 항시 입력요소로 작동하는 제1 유성 캐리어(PC1)와, 증속 및 감속 출력이 이루어지는 제1 링기어(R1)로 구성된다.

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

즉, 상기 제2 유성기어세트(PG2)는 상기 제1 링기어(R1)와 연결되어 항시 입력요소로 작동하는 제2 선기어(S2)와, 항시 출력요소로 작동하는 제2 유성 캐리어(PC2)와, 상기 제1클러치(C1)를 통하여 제1축(2)에 선택적으로 연결되거나 상기 제3 클러치(C3)를 통하여 제1 링기어(R1)와 함께 제2 선기어(S2)에 선택적으로 연결되는 제2 링기어(R2)로 구성된다.

상기 제3 유성기어세트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 공지와 같이 선기어, 유성 캐리어, 링기어로 이루어지는 3개의 작동요소를 보유하며, 설명의 편의상 선기어를 제3 선기어(S3), 유성 캐리어를 제3 유성 캐리어(PC3), 링기어를 제3 링기어(R3)로 지칭한다.

즉, 상기 제3 유성기어세트(PG3)는 상기 제2 링기어(R2)와 항시 연결됨과 동시에, 제3 클러치(C3)를 통하여 제1 링기어(R1)와 함께 제2 선기어(S2)에 선택적으로 연결되거나, 제1클러치(C1)를 통하여 상기 제1 유성 캐리어(PC1)와 함께 제1축(2)에 선택적으로 입력요소로 작동하는 제3 선기어(S3)와, 항시 출력요소로 작동하는 제3 유성 캐리어(PC3)와, 제2 브레이크(B2)를 통하여 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결되어 가변 고정요소로 작동하는 제3 링기어(R3)로 구성된다.

상기 제4 유성기어세트(PG4)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 공지와 같이 선기어, 유성 캐리어, 링기어로 이루어지는 3개의 작동요소를 보유하며, 설명의 편의상 선기어를 제4 선기어(S4), 유성 캐리어를 제4 유성 캐리어(PC4), 링기어를 제4 링기어(R4)로 지칭한다.

즉, 상기 제4 유성기어세트(PG4)는 제1 선기어(S1)에 제1 트랜스퍼 기어(TF1)를 매개로 연결됨과 동시에, 상기 제1 선기어(S1)와 함께, 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결되어 입력 및 가변 고정요소로 작동하는 제4 선기어(S4)와, 제2 클러치(C2)를 통하여 제2 트랜스퍼 기어(TF2)를 매개로 제2 유성 캐리어(PC2)에 선택적으로 연결되며, 최종 출력요소로 작동하는 제4 유성 캐리어(PC4)와, 제3 유성 캐리어(PC3)에 제3 트랜스퍼 기어(TF3)를 매개로 항시 연결되어 항시 출력요소로 작동하는 제4 링기어(R4)로 구성된다.

먼저, 상기 제1,2,3,4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)를 조합함에 있어서, 상기 6개의 회전요소(N1~N6)는 제1축(2)과 직접 연결되는 제1 유성 캐리어(PC1)가 제1 회전요소(N1)가 되고, 출력기어(OG)와 직접 연결되는 제4 유성 캐리어(PC4)가 제2 회전요소(N2)가 된다.

그리고 제1 선기어(S1)와 제4 선기어(S4)를 상기 제1 트랜스퍼 기어(TF1)를 매개로 연결하는 제1 동력전달부재(TM1)가 제3 회전요소(N3)가 되고, 제1 링기어(R1)와 제2 선기어(S2)를 연결하는 제2 동력전달부재(TM2)가 제4 회전요소(N4)가 된다.

여기서, 상기 제2 동력전달부재(TM2)는 상기 제2 유성기어세트(PG2)의 제2 선기어(S2)의 내주면이 상기 제1 유성기어세트(PG1)의 제1 링기어(R1) 외주면에 대응하도록 배치된 상태에서 상호 연결한다.

또한, 제2 링기어(R2)와 제3 선기어(S3)를 연결하는 제3 동력전달부재(TM3)가 제5 회전요소(N5)가 되고, 제3 유성 캐리어(PC3)와 제4 링기어(R4)를 상기 제3 트랜스퍼 기어(TF3)를 매개로 연결하는 제4 동력전달부재(TM4)가 제6 회전요소(N6)가 된다.

상기 각 회전요소(N1~N6)는 일부가 상기 마찰요소의 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)에 의해 상호 가변 연결되거나, 일부가 상기 마찰요소의 제1,2 브레이크(B1)(B2)에 의해 변속기 하우징(H)에 가변 연결된다.

여기서, 상기 마찰부재는 상기 제1 클러치(C1)가 상기 제1 회전요소(N1)와 제5 회전요소(N5)를 선택적으로 연결하고, 제2 클러치(C2)가 상호 제2 트랜스퍼 기어(TF2)를 통하여 연결되는 상기 제2 회전요소(N2)와 제2 유성 캐리어를 선택적으로 연결하며, 제3 클러치(C3)가 제4 회전요소(N4)와 제5 회전요소(N5)를 선택적으로 연결한다.

또한, 제1 브레이크(B1)가 제3 회전요소(N3)와 변속기 케이스(H)를 선택적으로 연결하고, 제2 브레이크(B2)가 제3 링기어(R3)와 변속기 케이스(H)를 선택적으로 연결한다.

도 2는 본 발명에 적용되는 마찰부재 즉, 클러치와 브레이크가 각 변속단에서 작동하는 것을 나타낸 작동표로서, 본 발명의 기어 트레인은 각 변속단에서 3개의 마찰부재가 작동하면서 변속이 이루어짐을 알 수 있다.

즉, 전진 1속에서 제1 클러치(C1)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)가 작동되고, 전진 2속에서 제3 클러치(C3)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)가 작동되며, 전진 3속에서 제1,3 클러치(C1)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동되고, 전진 4속에서 제2,3 클러치(C2)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동된다.

또한, 전진 5속에서 제1,2 클러치(C1)(C2)와 제2 브레이크(B2)가 작동되고, 전진 6속에서 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)가 작동되며, 전진 7속에서 제1,2 클러치(C1)(C2)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고, 전진 8속에서 제2,3 클러치(C2)(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되며, 후진에서 제2 클러치(C2)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)가 작동되면서 변속이 이루어지게 된다.

도 3A와 도 3B는 본 발명의 실시예에 따른 파워 트레인의 변속선도를 도시한 것으로서, 하측의 가로선이 회전속도 "0"을 나타내고, 상측의 가로선이 회전속도 (±)"1.0" 즉, 입력축(IS)과 동일 회전속도를 나타낸다.

제1 유성기어세트(PG1)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제1 선기어(S1), 제1 유성 캐리어(PC1), 제1 링기어(R1)로 설정되며, 이들 간격은 제1 유성기어세트(PG1)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

제2 유성기어세트(PG2)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제2 선기어(S2), 제2 유성 캐리어(PC2), 제2 링기어(R2)로 설정되며, 이들 간격은 제2 유성기어세트(PG2)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

제3 유성기어세트(PG3)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제3 선기어(S3), 제3 유성 캐리어(PC3), 제3 선기어(S3)로 설정되며, 이들 간격은 제3 유성기어세트(PG3)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

제4 유성기어세트(PG4)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제4 선기어(S4), 제4 유성 캐리어(PC4), 제4 선기어(S4)로 설정되며, 이들 간격은 제4 유성기어세트(PG4)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

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

그리고 도 3A와 도 3B에서 "-" 의 의미는 엔진의 회전방향과 반대방향을 나타내는 것으로서, 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)가 제4 유성기어세트(PG4)와 중간에 아이들링 기어(Idling Gear) 없이 제1,2,3 트랜스퍼 기어(TF1)(TF2)(TF3)를 통해 연결되는 바, 제4 유성기어세트(PG4)는 반대방향으로 회전하기 때문에 "-" 를 부여한 것이다.

따라서, 출력기어(OG)를 통해 출력되는 회전동력의 회전방향은 필요에 따라 변경하여 차동장치로 전달되도록 한다.

[전진 1속]

먼저, 전진 1속에서는 도 2에서와 같이 제1 클러치(C1)와 제1,2 브레이크(B1,B2)가 작동 제어된다.

이에, 제1 유성기어세트(PG1)에서는 제1 브레이크(B1)의 작동으로 제1 선기어(S1)가 고정요소로 작동하고, 제1 유성 캐리어(PC1)를 통해 입력이 이루어져 제1 링기어(R1)에서 증속 출력이 발생한다.

상기 제1 링기어(R1)의 출력은 제2 유성기어세트(PG2)의 제2 선기어(S2)로 입력되고, 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제3 링기어(R3)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라, 제4 유성기어세트(PG4)에는 제4 링기어(R4)에 제3 유성 캐리어(PC3)의 출력이 전달되며, 제4 선기어(S4)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제1 변속선(SP1)을 형성하면서 출력요소인 제4 유성 캐리어(PC4)를 통해 D1 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 1속 변속을 이룬다.

[전진 2속]

전진 2속에서는 상기 전진 1속의 상태에서, 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면, 제1 유성기어세트(PG1)에서는 제1 브레이크(B1)의 작동으로 제1 선기어(S1)가 고정요소로 작동하고, 제1 유성 캐리어(PC1)를 통해 입력이 이루어져 제1 링기어(R1)에서 증속 출력이 발생한다.

상기 제1 링기어(R1)의 출력은 제3 클러치(C3)의 작동으로 제2 유성기어세트(PG2)의 제2 선기어(S2)와 제2 링기어(R2)에 동시에 입력되어 하나로 구동하고, 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제3 링기어(R3)가 고정요소로 작동하게 된다.

이에 따라, 제4 유성기어세트(PG4)에는 제4 링기어(R4)에 제3 유성 캐리어(PC3)의 출력이 전달되며, 제4 선기어(S4)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제2 변속선(SP2)을 형성하면서 출력요소인 제4 유성 캐리어(PC4)를 통해 D2 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 1속 변속을 이룬다.

[전진 3속]

전진 3속에서는, 도 2에서와 같이 상기 전진 2속의 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동이 해제되고, 제1 클러치(C1)의 작동이 제어된다.

그러면, 상기 전진 2속의 상태에서, 제1 유성기어세트(PG1)와 제4 유성기어세트(PG4)에서는 고정요소 없이 제1 유성 캐리어(PD1)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제2 링기어(R2)와 제3 선기어(S3)에도 동시에 입력이 이루어지면서, 제1 유성기어세트(PG1)와 제2 유성기어세트(PG2)가 직결의 상태가 된다.

이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제3 유성캐리어(PC3)를 통해 감속 출력이 이루어지면서 이의 감속 출력을 제4 유성기어세트(PG4)의 제4 링기어(R4)로 전달하게 된다.

그러면 제4 유성기어세트(PG4)에서는 제4 선기어(S4)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제4 링기어(R4)로 회전수가 다른 입력이 이루어지게 되는 바, 제3 변속선(SP3)을 형성하게 되며, 출력요소인 제4 유성 캐리어(PC4)를 통해 D3 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 3속의 변속을 이룬다.

[전진 4속]

전진 4속에서는, 도 2에서와 같이 상기 전진 3속의 상태에서 작동하던 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

그러면 상기 전진 3속의 상태에서, 제2 링기어(R2)와 제3 선기어(S3)로의 입력이 해제되고, 제1 유성기어세트(PG1)에서는 제1 유성 캐리어(PC1)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동으로 제2 유성 캐리어(PC2)의 회전동력이 그대로 출력요소인 제4 유성 캐리어(PC4)에 입력되면서 제4 변속선(SP4)을 형성하여 D4 만큼의 출력으로 전진 4속 변속을 이룬다.

[전진 5속]

전진 5속에서는, 도 2에서와 같이 상기 전진 4속의 상태에서 작동하던 제3 클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제1 클러치(C1)가 작동 제어된다.

그러면 상기 전진 4속이 상태에서, 제1 유성기어세트(PG1)에서는 제1 유성 캐리어(PC1)로 입력이 이루어지고 있는 상태로, 제2 링기어(R2)와 제3 선기어(S3)로도 입력이 이루어지고, 제2 클러치(C2)의 작동으로 제2 유성 캐리어(PC2)의 회전동력이 그대로 출력요소인 제4 유성 캐리어(PC4)에 입력되면서 제5 변속선(SP5)을 형성하여 D5 만큼의 출력으로 전진 5속 변속을 이룬다.

[전진 6속]

전진 6속에서는, 도 2에서와 같이 상기 전진 5속의 상태에서 작동하던 제2 브레이크(B2)의 작동이 해제되고, 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면, 제2 브레이크(B2)의 작동 해제로 고정요소가 전혀 없는 상태에서, 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)의 작동으로 제1, 2, 3, 4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4) 모두가 직결된 상태에서, 제1 유성 캐리어(PC1)와 함께, 제2 링기어(R2)와 제3 선기어(S3)로 입력이 이루어진다.

이에 따라 제4 유성기어세트(PG4)에서는 입력 그대로인 제6 변속선(SP6)을 형성하면서 제4 유성 캐리어(PC3)를 통해 D6 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 6속의 변속을 이룬다.

[전진 7속]

전진 7속에서는, 도 2에서와 같이 상기 전진 6속의 상태에서 작동하던 제3 클러치(C3)의 작동이 해제되고, 제1 브레이크(B1)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 전진 6속의 상태에서, 제1 브레이크(B1)의 작동으로 제1 선기어(S1)와 제4 선기어(S4)가 고정요소가 되며, 제1 유성 캐리어(PC1)로 입력이 이루어지고 있는 상태로, 제2 링기어(R2)와 제3 선기어(S3)로도 입력이 이루어지고, 제3 클러치(C3)의 작동 해제 상태가 된다.

이에, 제4 유성기어세트(PG4)에서는 제4 링기어(R4)에 제3 유성 캐리어(PC3)의 회전동력이 입력되는 상태에서, 제4 선기어(S1)가 고정요소로 작동하여 제7 변속선(SP7)을 형성하게 되며, 출력요소인 제4 유성 캐리어(PC4)를 통해 D7 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 7속의 변속을 이룬다.

[전진 8속]

전진 8속에서는, 도 2에서와 같이 상기 전진 7속의 상태에서 작동하던 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면, 상기 제7속의 상태에서, 제3 클러치(C3)의 작동에 따라 제2 유성기어세트(PG2)는 일체로 작동하고, 제2 클러치(C2)의 작동에 따라 제2 유성 캐리어(PC2)의 회전동력을 제4 유성 캐리어(PC4)에 전달한다.

이에 따라, 상기 제4 유성기어세트(PG4)에는 제8 변속선(SP8)을 형성하면서 출력요소인 제4 유성 캐리어(PC4)를 통해 D8 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 8속 변속을 이룬다.

[후진]

후진 변속단에서는, 도 2에서와 같이 제2 클러치(C2)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)를 작동 제어한다.

그러면 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제2 유성 캐리어(PC2)의 회전동력이 제2 트랜스퍼 기어(TF2)를 통해 제4 유성 캐리어(PC4)로 입력되고 있는 상태에서, 제1,2 브레이크(B1,B2)의 작동으로 제1,4 선기어(S1,S4) 및 제3 링기어(R3)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제4 유성기어세트(PG4)에서는 후진 변속선(RS)을 형성하면서 출력요소인 제4 유성 캐리어(PC4)를 통해 REV 만큼의 출력이 이루어지면서 후진 변속을 이룬다.

이상에서와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

PG1,PG2,PG3,PG4...제1,2,3,4 유성기어세트
S1,S2,S3,S4... 제1,2,3,4 선기어
PC1,PC2,PC3,PC4...제1,2,3,4 유성 캐리어
R1,R2,R3,R4... 제1,2,3,4 링기어
IS... 입력축
OG... 출력기어
TF1,TF2,TF3...제1,2,3 트랜스퍼 기어

Claims (12)

1. 평행한 2개의 축 상에 각각 3개씩의 작동요소(S1,PC1,R1),(S2,PC2,R2), (S3,PC3,R3),(S4,PC4,R4)을 갖는 제1,2,3,4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)를 조합함에 있어서,
   제1축(2)상에는 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)를 배치하고, 상기 제1축(2)과 평행하게 배치되는 제2축(4)상에는 3개의 작동요소가 각각 제1,2,3 트랜스퍼 기어(TF1)(TF2)(TF3)를 통해 상기 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)의 각 하나씩의 작동요소와 연결되는 제4 유성기어세트(PG4)를 배치하여 6개의 회전요소(N1~N8)를 구성하며, 3개의 클러치(C1)(C2)(C3) 및 2개의 브레이크(B1)(B2)로 이루어지는 마찰부재를 포함하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
2. 제1항에 있어서,
   상기 6개의 회전요소(N1~N6)는
   제1축(2)과 직접 연결되는 제1 유성 캐리어(PC1)로 이루어지는 제1 회전요소(N1); 출력기어(OG)와 직접 연결되는 제4 유성 캐리어(PC4)로 이루어지는 제2 회전요소(N2); 제1 선기어(S1)와 제4 선기어(S4)를 상기 제1 트랜스퍼 기어(TF1)를 매개로 연결하는 제1 동력전달부재(TM1)로 이루어지는 제3 회전요소(N3); 제1 링기어(R1)와 제2 선기어(S2)를 연결하는 제2 동력전달부재(TM2)로 이루어지는 제4 회전요소(N4); 제2 링기어(R2)와 제3 선기어(S3)를 연결하는 제3 동력전달부재(TM3)로 이루어지는 제5 회전요소(N5); 제3 유성 캐리어(PC3)와 제4 링기어(R4)를 상기 제3 트랜스퍼 기어(TF3)를 매개로 연결하는 제4 동력전달부재(TM4)로 이루어지는 제6 회전요소(N6)로 구성됨 과 동시에, 상기 각 회전요소(N1~N6)는 일부가 상기 마찰요소의 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)에 의해 상호 가변 연결되거나, 일부가 상기 마찰요소의 제1,2 브레이크(B1)(B2)에 의해 변속기 하우징(H)에 가변 연결되는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1축(2)은
   입력축(IS)인 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1,2,3,4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)는
   제1,2 유성기어세트(PG1)(PG2)가 엔진측으로 동일선상에 배치되고, 제3,4 유성기어세트(PG3)(PG4)가 후측으로 동일선상으로 배치되는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제1,2,3,4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)는
   싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지되, 상기 제2 유성기어세트(PG2)는 제2 선기어(S2)의 내주면이 상기 제1 유성기어세트(PG1)의 제1 링기어(R1) 외주면에 대응하도록 배치되어 상기 제2 동력전달부재(TM2)를 통하여 상호 연결되는 차량용 자동변속기의 기어 트레인.
6. 제2항에 있어서,
   상기 마찰부재는
   상기 제1 회전요소(N1)와 제5 회전요소(N5)를 선택적으로 연결하는 제1 클러치(C1);
   상호 제2 트랜스퍼 기어(TF2)를 통하여 연결되는 상기 제2 회전요소(N2)와 제2 유성 캐리어를 선택적으로 연결하는 제2 클러치(C2);
   제4 회전요소(N4)와 제5 회전요소(N5)를 선택적으로 연결하는 제3 클러치(C3);
   제3 회전요소(N3)와 변속기 케이스(H)를 선택적으로 연결하는 제1 브레이크(B1);
   제3 링기어(R3)와 변속기 케이스(H)를 선택적으로 연결하는 제2 브레이크(B2)를 포함하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
7. 제1항 또는 제2항 또는 제6항에 있어서,
   상기 마찰부재는
   전진 1속에서 제1 클러치(C1)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)가 작동되고,
   전진 2속에서 제3 클러치(C3)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)가 작동되며,
   전진 3속에서 제1,3 클러치(C1)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동되고,
   전진 4속에서 제2,3 클러치(C2)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며,
   전진 5속에서 제1,2 클러치(C1)(C2)와 제2 브레이크(B2)가 작동되고,
   전진 6속에서 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)가 작동되며,
   전진 7속에서 제1,2 클러치(C1)(C2)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고,
   전진 8속에서 제2,3 클러치(C2)(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되며,
   후진에서 제2 클러치(C2)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)가 작동되는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
8. 싱글 피니언 유성기엇세트로서 제1축(2)상에 배치되는 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)와, 싱글 피니언 유성기어세트로서 상기 제1축(2)과 평행하게 배치되는 제2축(4) 상에 배치되어 제1,2,3 트랜스퍼 기어(TF1)(TF2)(TF3)를 통해 상기 제1,2,3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)와 연결되는 제4 유성기어세트(PG4)와, 3개의 클러치(C1)(C2)(C3) 및 2개의 브레이크(B1)(B2)로 이루어지는 마찰부재를 포함하되,
   상기 제1 유성기어세트(PG1)는 제1 브레이크(B1)를 통하여 변속기 하우징(H) 선택적으로 연결되어 가변 고정요소로 작동함과 동시에 입력요소로도 작동하는 제1 선기어(S1)와, 제1축(2)과 연결되어 항시 입력요소로 작동하는 제1 유성 캐리어(PC1)와, 증속 및 감속 출력이 이루어지는 제1 링기어(R1)를 포함하고,
   상기 제2 유성기어세트(PG2)는 상기 제1 링기어(R1)와 연결되어 항시 입력요소로 작동하는 제2 선기어(S2)와, 항시 출력요소로 작동하는 제2 유성 캐리어(PC2)와, 상기 제1클러치(C1)를 통하여 제1축(2)에 선택적으로 연결되거나 상기 제3 클러치(C3)를 통하여 제1 링기어(R1)와 함께 제2 선기어(S2)에 선택적으로 연결되는 제2 링기어(R2)를 포함하며,
   상기 제3 유성기어세트(PG3)는 상기 제2 링기어(R2)와 항시 연결됨과 동시에, 제3 클러치(C3)를 통하여 제1 링기어(R1)와 함께 제2 선기어(S2)에 선택적으로 연결되거나, 제1클러치(C1)를 통하여 상기 제1 유성 캐리어(PC1)와 함께 제1축(2)에 선택적으로 입력요소로 작동하는 제3 선기어(S3)와, 항시 출력요소로 작동하는 제3 유성 캐리어(PC3)와, 제2 브레이크(B2)를 통하여 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결되어 가변 고정요소로 작동하는 제3 링기어(R3)를 포함하며,
   상기 제4 유성기어세트(PG4)는 제1 선기어(S1)에 제1 트랜스퍼 기어(TF1)를 매개로 연결됨과 동시에, 상기 제1 선기어(S1)와 함께, 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결되어 입력 및 가변 고정요소로 작동하는 제4 선기어(S4)와, 제2 클러치(C2)를 통하여 제2 트랜스퍼 기어(TF2)를 매개로 제2 유성 캐리어(PC2)에 선택적으로 연결되며, 최종 출력요소로 작동하는 제4 유성 캐리어(PC4)와, 제3 유성 캐리어(PC3)에 제3 트랜스퍼 기어(TF3)를 매개로 항시 연결되어 항시 출력요소로 작동하는 제4 링기어(R4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1축(2)은
   입력축(IS)인 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
10. 제7항에 있어서,
    상기 제1,2,3,4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)는
    제1,2 유성기어세트(PG1)(PG2)가 엔진측으로 동일선상에 배치되고, 제3,4 유성기어세트(PG3)(PG4)가 후측으로 동일선상으로 배치되는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
11. 제7항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제2 유성기어세트(PG2)는
    제2 선기어(S2)의 내주면이 상기 제1 유성기어세트(PG1)의 제1 링기어(R1) 외주면에 대응하도록 배치되어 동력전달부재를 통하여 상호 연결되는 차량용 자동변속기의 기어 트레인.
12. 제7항에 있어서,
    상기 마찰부재는
    전진 1속에서 제1 클러치(C1)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)가 작동되고,
    전진 2속에서 제3 클러치(C3)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)가 작동되며,
    전진 3속에서 제1,3 클러치(C1)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동되고,
    전진 4속에서 제2,3 클러치(C2)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며,
    전진 5속에서 제1,2 클러치(C1)(C2)와 제2 브레이크(B2)가 작동되고,
    전진 6속에서 제1,2,3 클러치(C1)(C2)(C3)가 작동되며,
    전진 7속에서 제1,2 클러치(C1)(C2)와 제1 브레이크(B1)가 작동되고,
    전진 8속에서 제2,3 클러치(C2)(C3)와 제1 브레이크(B1)가 작동되며,
    후진에서 제2 클러치(C2)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)가 작동되는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.

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