KR20140126977A

KR20140126977A - 차량용 8속 자동변속기

Info

Publication number: KR20140126977A
Application number: KR1020130045361A
Authority: KR
Inventors: 구본민
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2014-11-03
Also published as: KR102081079B1

Abstract

차량용 8속 자동변속기가 개시된다. 본 발명의 자동변속기는, 발진 클러치 또는 토크 컨버터와 연결되는 입력축; 입력축에 연결되며, 제1 링기어, 제1 선기어 및 제1 유성캐리어를 갖는 제1 기어세트; 제1 기어세트와 함께 기어비를 형성하도록 제1 기어세트에 연결되며, 제2 링기어, 제2 선기어 및 제2 유성캐리어를 갖는 제2 기어세트, 제3 링기어, 제3 선기어 및 제3 유성캐리어를 갖는 제3 기어세트 및 제4 링기어, 제4 선기어 및 제4 유성기어를 갖는 제4 기어세트를 포함하는 출력기어세트; 출력기어세트의 회전력이 출력되는 출력축; 제1 기어세트 및 출력기어세트를 감싸는 케이스; 및 제1 기어세트와 출력기어세트를 선택적으로 연결하는 클러치 및 출력기어세트의 일부를 선택적으로 고정하는 브레이크로 구성되는 마찰요소를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 제1 기어세트 및 출력기어세트의 회전축 간을 선택적으로 연결하여 8속의 변속단을 형성하면서도 견고하고 콤팩트한 구조를 가지며, 연비가 향상될 수 있도록 이루어지는 차량용 8속 자동변속기를 제공할 수 있게 된다.

Description

차량용 8속 자동변속기{8 SPEED AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 차량용 8속 자동변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복수 개의 유성기어 세트를 결합하여 8속의 변속단을 형성하도록 이루어지는 차량용 8속 자동변속기에 관한 것이다.

자동변속기(自動變速機)는 기계적으로는 달리는 속도에 따라 기어가 자동으로 조작되며, 자동차의 주행속도와 부하(負荷)에 맞추어 자동적으로 최적의 토크 변환을 얻을 수 있도록 클러치를 없앤 변속기를 가리킨다.

자동변속기는 서로 이웃하는 변속단 사이의 기어비 구간이 커지게 되면 속도범위가 넓어져서 가속성능의 저하를 초래하고, 변속시에 기어비가 크게 변경되어 출력 토크 변동이 크게 형성됨에 따라 변속시 쇼크발생의 원인이 된다.

따라서, 자동변속기의 변속단을 효율적인 기어비로 증가시키게 되면 저속단의 가속성능 및 고속단의 연비(燃費)를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 자동 변속기가 구현할 수 있는 변속단의 개수와 함께 다단의 유성기어세트 및 마찰요소의 조합 방법에 따라 자동변속기의 내구 성능과 동력의 전달효율 그리고 변속기의 부피 및 중량 등이 향상될 수 있으므로, 보다 견고한 구조로서 형성되면서 동력손실의 발생률을 낮추고 콤팩트한 사이즈로 이루어지는 자동변속기의 개발을 위한 노력이 진행되고 있다.

본 발명의 목적은, 복수 개의 유성기어세트를 결합하여 8속의 변속단을 형성하면서도 견고하고 콤팩트한 구조를 가지며, 연비가 향상될 수 있도록 이루어지는 차량용 8속 자동변속기를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 발진 클러치 또는 토크 컨버터와 연결되는 입력축; 상기 입력축에 연결되며, 제1 링기어, 제1 선기어 및 제1 유성캐리어를 갖는 제1 기어세트; 상기 제1 기어세트와 함께 기어비를 형성하도록 상기 제1 기어세트에 연결되며, 제2 링기어, 제2 선기어 및 제2 유성캐리어를 갖는 제2 기어세트, 제3 링기어, 제3 선기어 및 제3 유성캐리어를 갖는 제3 기어세트 및 제4 링기어, 제4 선기어 및 제4 유성기어를 갖는 제4 기어세트를 포함하는 출력기어세트; 상기 출력기어세트의 회전력이 출력되는 출력축; 상기 제1 기어세트 및 출력기어세트를 감싸는 케이스; 및 상기 제1 기어세트와 상기 출력기어세트를 선택적으로 연결하는 클러치 및 상기 출력기어세트의 일부를 선택적으로 고정하는 브레이크로 구성되는 마찰요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 8속 자동변속기에 의하여 달성된다.

상기 클러치는, 상기 제1 유성캐리어와 상기 제2 링기어 간을 선택적으로 연결하는 제1 클러치; 상기 제1 유성캐리어와 상기 제2 선기어 간을 선택적으로 연결하는 제2 클러치; 및 상기 제1 링기어와 상기 제2 유성캐리어 간을 선택적으로 연결하는 제3 클러치를 포함할 수 있다.

상기 브레이크는, 서로 상시 연결되는 상기 제3 선기어 및 제4 캐리어를 선택적으로 고정하는 제1 브레이크; 서로 상시 연결되는 상기 제2 선기어 및 제3 유성캐리어를 선택적으로 고정하는 제2 브레이크; 및 서로 상시 연결되는 상기 제3 링기어 및 제4 링기어를 선택적으로 고정하는 제3 브레이크를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 제1 기어세트 및 출력기어세트의 회전축 간을 선택적으로 연결하여 8속의 변속단을 형성하면서도 견고하고 콤팩트한 구조를 가지며, 연비가 향상될 수 있도록 이루어지는 차량용 8속 자동변속기를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 8속 자동변속기의 구성도이다.
도 2는 도 1의 차량용 8속 자동변속기의 작동표이다.
도 3은 도 1의 차량용 8속 자동변속기의 변속선도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 8속 자동변속기의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 8속 자동변속기는 입력축(10), 제1 기어세트(P1), 출력기어세트(PS), 출력축(20), 케이스(30) 및 마찰요소(b1~b3,c1~c3)를 포함하여 이루어진다.

제1 기어세트(P1)는 싱글 피니언 유성기어세트로 마련되며, 제1 링기어(R1), 제1 선기어(S1) 및 제1 유성캐리어(C1)로 구성된다.

제1 선기어(S1)는 케이스(30)에 고정되어 출력이 0으로 고정된다. 제1 링기어(R1)는 입력축(10)에 연결되어 발진 클러치 또는 토크 컨버터의 회전력이 전달된다. 그리고, 제1 유성캐리어(C1)는 의 감속출력은 제1 클러치(c1) 및 제2 클러치(c2)에 의해 출력기어세트(PS)와 선택적으로 연결되며, 입력축(10)은 제3 클러치(c3)에 의해 출력기어세트(PS)와 선택적으로 연결된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

출력기어세트(PS)는 제1 기어세트(P1)와 함께 기어비를 형성하도록 제1 기어세트(P1)에 연결되며, 제2 기어세트(P2), 제3 기어세트(P3) 및 제4 기어세트(P4)를 포함하여 이루어진다.

제2 기어세트(P2), 제3 기어세트(P3) 및 제4 기어세트(P4)는 각각 싱글 피니언 유성기어세트로 마련된다. 제2 기어세트(P2)는 제2 링기어(R2), 제2 선기어(S2) 및 제2 유성캐리어(C2)로 구성되고, 제3 기어세트(P3)는 제3 링기어(R3), 제3 선기어(S3) 및 제3 유성캐리어(C3)로 구성되며, 제4 기어세트(P4)는 제4 링기어(R4), 제4 선기어(S4) 및 제4 캐리어(C4)로 구성된다.

제2 기어세트(P2), 제3 기어세트(P3) 및 제4 기어세트(P4)는 케이스(30)의 길이방향을 따라 순서대로 연결되어 회전력을 전달하게 된다. 즉, 제2 기어세트(P2)는 제1 기어세트(P1) 측에 마련되고, 제4 기어세트(P4)는 제1 기어세트(P1)와 반대편의 출력측에 구비되며, 제3 기어세트(P3)는 제2 기어세트(P2)와 제4 기어세트(P4)의 사이에 마련되어 제2 기어세트(P2) 및 제4 기어세트(P4)와 각각 연결된다.

제2 기어세트(P2), 제3 기어세트(P3) 및 제4 기어세트(P4) 간의 회전력을 전달하기 위한 연결구성은 다음과 같다. 즉, 제2 선기어(S2)는 제3 유성캐리어(C3)와 항상 연결되고 제2 브레이크(b2)에 의해 선택적으로 고정된다. 제3 선기어(S3)와 제4 캐리어(C4)는 항상 연결되고 제1 브레이크(b1)에 의해 선택적으로 고정된다. 그리고, 제3 링기어(R3)는 제4 링기어(R4)와 항상 연결되고 제2 브레이크(b2)에 의해 선택적으로 고정된다. 제1 브레이크(b1), 제2 브레이크(b2) 및 제3 브레이크(b3)에 대한 설명은 후술하기로 한다.

입력축(10)은 제1 기어세트(P1)의 제1 링기어(R1)에 연결되어 발진 클러치 또는 토크 컨버터의 회전력을 전달한다. 한편, 출력축(20)은 제4 선기어(S4)와 연결되어 제1 기어세트(P1) 및 출력기어세트(PS)에 의해 다단 변속된 회전력을 출력하게 된다.

케이스(30)는 제1 기어세트(P1) 및 출력기어세트(PS)를 감싸도록 형성되며, 내측에 복수 개의 마찰요소(b1~b3,c1~c3)가 설치된다. 마찰요소(b1~b3,c1~c3)는 제1 기어세트(P1) 및 출력기어세트(PS)의 기어축 간을 선택적으로 연결하는 클러치(c1~c3) 및 출력기어세트(PS)의 일부를 케이스(30)에 선택적으로 고정하는 브레이크(b1~b3)를 포함하여 이루어진다.

클러치(c1~c3)는 제1 유성캐리어(C1)와 제2 링기어(R2) 간을 선택적으로 연결하는 제1 클러치(c1), 제1 유성캐리어(C1)와 제2 선기어(S2) 간을 선택적으로 연결하는 제2 클러치(c2) 및 제1 링기어(R1)와 제2 유성캐리어(C2) 간을 선택적으로 연결하는 제3 클러치(c3)를 포함하여 구성된다.

제1 클러치(c1) 및 제2 클러치(c2)는 제1 기어세트(P1)의 회전력을 출력기어세트(PS)에 선택적으로 연결한다. 제1 클러치(c1)는 제1 유성캐리어(C1)의 감속출력을 제2 링기어(R2)에 선택적으로 연결하며, 제2 클러치(c2)는 제1 유성캐리어(C1)의 감속출력을 제2 선기어(S2)에 선택적으로 연결한다.

브레이크(b1~b3)는 항시 연결된 제3 선기어(S3)와 제4 캐리어(C4)를 선택적으로 고정하는 제1 브레이크(b1), 항시 연결된 제2 선기어(S2)와 제3 유성캐리어(C3)를 선택적으로 고정하는 제2 브레이크(b2) 및 항시 연결되는 제3 링기어(R3)와 제4 링기어(R4)를 선택적으로 고정하는 제3 브레이크(b3)로 구성된다. 제3 선기어(S3)와 제4 캐리어(C4), 제2 선기어(S2)와 제3 유성캐리어(C3) 및 제3 링기어(R3)와 제4 링기어(R4)는 각각 제1 브레이크(b1), 제2 브레이크(b2) 및 제3 브레이크(b3)에 의해 전달되는 회전력에 대한 출력이 0으로 고정된다.

제1 클러치(c1), 제2 클러치(c2), 제3 클러치(c3), 제1 브레이크(b1), 제2 브레이크(b2) 및 제3 브레이크(b3)는 어느 하나 이상이 선택적으로 작동함으로써 다단의 변속을 형성하게 되며, 이에 따라 입력축(10)을 통해 입력되는 회전력의 속도 및 토크는 선택적으로 변화되며 출력된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 8속 자동변속기의 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 도 1의 차량용 8속 자동변속기의 작동표이며, 도 3은 도 1의 차량용 8속 자동변속기의 변속선도이다.

먼저, 전진 1속은 제1 클러치(c1) 및 제1 브레이크(b1)가 작동된다. 제1 브레이크(b1)가 작동되면 제3 선기어(S3) 및 제4 캐리어(C4)가 케이스(30)에 고정된다. 따라서, 제1 유성캐리어(C1)의 감속출력은 제1 클러치(c1)에 의해 제2 링기어(R2)에 연결되며, 제1 속도선을 형성하게 된다. 도 3을 참조하면, 전진 1속은 제4 선기어(S4)에서 출력축(20)과 연결되어 D1의 출력을 형성하게 된다. D1은 감속출력된 제1 유성캐리어(C1)의 회전력보다 더욱 감속되며, 이에 따라 큰 토크를 형성하게 된다.

전진 2속은 제1 클러치(c1) 및 제2 브레이크(b2)가 작동된다. 제2 브레이크(b2)가 작동되면 제2 선기어(S2) 및 제3 유성캐리어(C3)가 케이스(30)에 고정된다. 따라서, 제1 유성캐리어(C1)의 감속출력은 제1 클러치(c1)에 의해 제2 링기어(R2)에 연결되며, 제2 속도선을 형성하게 된다. 그리고, 전진 2속은 제4 선기어(S4)에서 출력축(20)과 연결되어 D2의 출력을 형성하게 된다. D2는 D1보다는 큰 속도로 형성되지만 감속출력된 제1 유성캐리어(C1)의 회전력보다 감속된다.

전진 3속은 제1 클러치(c1) 및 제3 브레이크(b3)가 작동된다. 제3 브레이크(b3)가 작동되면 제3 링기어(R3) 및 제4 링기어(R4)가 케이스(30)에 고정된다. 따라서, 제1 유성캐리어(C1)의 감속출력은 제1 클러치(c1)에 의해 제2 링기어(R2)에 연결되며, 제3 속도선을 형성하게 된다. 그리고, 전진 3속은 제4 선기어(S4)에서 출력축(20)과 연결되어 D3의 출력을 형성하게 된다. D3는 D2보다 큰 속도로 형성되지만 감속출력된 제1 유성캐리어(C1)의 회전력보다 감속된다.

전진 4속은 제1 클러치(c1) 및 제2 클러치(c2)가 작동된다. 제1 유성캐리어(C1)의 감속출력은 제1 클러치(c1)에 의해 제2 링기어(R2)에 연결되며, 또한 제1 유성캐리어(C1)의 출력은 제2 클러치(c2)에 의해 제2 선기어(S2) 및 제3 유성캐리어(C3)에 연결된다. 이에 따라, 전진 4속은 제1 유성캐리어(C1)의 감속출력과 동일한 크기의 제4 속도선을 형성하며, 제4 선기어(S4)에서 출력축(20)과 연결되어 D4의 출력을 형성한다.

전진 5속은 제3 클러치(c3)가 작동되며, 입력축(10)의 회전력은 제3 클러치(c3)에 의해 제2 유성캐리어(C2)에 연결된다. 이에 따라, 전진 5속은 제4 선기어(S4)에서 출력축(20)과 연결되어 D5의 출력을 형성하게 된다. D5는 입력축(10)의 회전력이 제4 선기어(S4) 측에서 감속되어 D4보다 다소 속도가 증가된 형태로 출력된다.

전진 6속은 제3 클러치(c3) 및 제3 브레이크(b3)가 작동된다. 제3 브레이크(b3)가 작동되면 제3 링기어(R3) 및 제4 링기어(R4)가 케이스(30)에 고정되며, 입력축(10)의 회전력은 제3 클러치(c3)에 의해 제2 유성캐리어(C2)에 연결된다. 이에 따라, 전진 6속은 제4 선기어(S4)에서 출력축(20)과 연결되어 D6의 출력을 형성하게 된다.

전진 7속은 제3 클러치(c3) 및 제2 브레이크(b2)가 작동된다. 제2 브레이크(b2)가 작동되면 제2 선기어(S2) 및 제3 유성캐리어(C3)가 케이스(30)에 고정된다. 그리고, 입력축(10)의 회전력은 제3 클러치(c3)에 의해 제2 유성캐리어(C2)에 연결되며, 제7 속도선을 형성하게 된다. 따라서, 전진 7속은 제4 선기어(S4)에서 출력축(20)과 연결되어 D7의 출력을 형성하게 된다.

전진 8속은 제3 클러치(c3) 및 제1 브레이크(b1)가 작동된다. 제1 브레이크(b1)가 작동되면 제3 선기어(S3) 및 제4 캐리어(C4)가 케이스(30)에 고정된다. 그리고, 입력축(10)의 회전력은 제3 클러치(c3)에 의해 제2 유성캐리어(C2)에 연결되며, 제8 속도선을 형성하게 된다. 따라서, 전진 8속은 제4 선기어(S4)에서 출력축(20)과 연결되어 D8의 출력을 형성하게 된다.

후진속의 경우에는 제2 클러치(c2) 및 제1 브레이크(b1)가 작동된다. 제1 브레이크(b1)가 작동되면 제3 선기어(S3) 및 제4 캐리어(C4)가 케이스(30)에 고정되며, 제1 유성캐리어(C1)의 감속출력은 제2 클러치(c2)에 의해 제2 선기어(S2) 및 제3 유성캐리어(C3)에 연결된다. 이에 따라, 후진속은 제4 선기어(S4)에서 출력축(20)과 연결되어 DR의 출력을 형성하게 된다.

본 발명에 의하면, 제1 기어세트(P1) 및 출력기어세트(PS)의 회전축 간을 선택적으로 연결하여 8속의 변속단을 형성하면서도 견고하고 콤팩트한 구조를 가지며, 연비가 향상될 수 있도록 이루어지는 차량용 8속 자동변속기를 제공할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 자동변속기 10 : 입력축
20 : 출력축 30 : 케이스
P1 : 제1 기어세트 PS : 출력기어세트
P2 : 제2 기어세트 P3 : 제3 기어세트
P4 : 제4 기어세트 C1 : 제1 클러치
C2 : 제2 클러치 C3 : 제3 클러치
B1 : 제1 브레이크 B2 : 제2 브레이크
B3 : 제3 브레이크

Claims

발진 클러치 또는 토크 컨버터와 연결되는 입력축;
상기 입력축에 연결되며, 제1 링기어, 제1 선기어 및 제1 유성캐리어를 갖는 제1 기어세트;
상기 제1 기어세트와 함께 기어비를 형성하도록 상기 제1 기어세트에 연결되며, 제2 링기어, 제2 선기어 및 제2 유성캐리어를 갖는 제2 기어세트, 제3 링기어, 제3 선기어 및 제3 유성캐리어를 갖는 제3 기어세트 및 제4 링기어, 제4 선기어 및 제4 유성기어를 갖는 제4 기어세트를 포함하는 출력기어세트;
상기 출력기어세트의 회전력이 출력되는 출력축;
상기 제1 기어세트 및 출력기어세트를 감싸는 케이스; 및
상기 제1 기어세트와 상기 출력기어세트를 선택적으로 연결하는 클러치 및 상기 출력기어세트의 일부를 선택적으로 고정하는 브레이크로 구성되는 마찰요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 8속 자동변속기.
제1항에 있어서,
상기 클러치는,
상기 제1 유성캐리어와 상기 제2 링기어 간을 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
상기 제1 유성캐리어와 상기 제2 선기어 간을 선택적으로 연결하는 제2 클러치; 및
상기 제1 링기어와 상기 제2 유성캐리어 간을 선택적으로 연결하는 제3 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 8속 자동변속기.
제1항에 있어서,
상기 브레이크는,
서로 상시 연결되는 상기 제3 선기어 및 제4 캐리어를 선택적으로 고정하는 제1 브레이크;
서로 상시 연결되는 상기 제2 선기어 및 제3 유성캐리어를 선택적으로 고정하는 제2 브레이크; 및
서로 상시 연결되는 상기 제3 링기어 및 제4 링기어를 선택적으로 고정하는 제3 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 8속 자동변속기.