KR20170005236A

KR20170005236A - 차량용 변속기

Info

Publication number: KR20170005236A
Application number: KR1020150094210A
Authority: KR
Inventors: 국재창; 황성욱; 심휴태; 지성욱; 조원민; 서강수; 노명훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2017-01-12
Also published as: CN106321752B; US20170002901A1; KR101745104B1; US9752658B2; CN106321752A

Abstract

본 발명은 다단화에 따른 연비 개선 및 엔진 저 RPM 영역대의 운전점 사용으로 차량의 정숙 주행성을 향상시킬 수 있는 차량용 변속기에 관한 것이다.
이를 위해, 입력축에 연결되는 제1회전요소와, 선택적인 고정요소로 작동되는 제2회전요소와, 제2유성기어세트의 제2회전요소와 연결되면서 제3유성기어세트의 제3회전요소와 선택적으로 연결되는 제3회전요소를 포함하는 제1유성기어세트; 제3유성기어세트의 제2회전요소와 선택적으로 연결되면서 제3유성기어세트의 제3회전요소와 선택적으로 연결되는 제1회전요소와, 제4유성기어세트의 제3회전요소와 선택적으로 연결되는 제2회전요소와, 고정요소로 작동되는 제3회전요소를 포함하는 제2유성기어세트; 제4유성기어세트의 제2회전요소와 연결되는 제1회전요소와, 입력축에 선택적으로 연결되는 제2회전요소를 포함하는 제3유성기어세트; 입력축에 연결되는 제1회전요소와, 출력축에 연결되는 제2회전요소를 포함하는 제4유성기어세트; 상기 유성기어세트들을 이루는 회전요소들 중 적어도 하나 이상에 연결되어, 그 회전요소의 회전을 제어하는 복수의 마찰요소;를 포함하여 구성되는 차량용 변속기가 소개된다.

Description

차량용 변속기{TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 다단화에 따른 연비 개선 및 엔진 저 RPM 영역대의 운전점 사용으로 차량의 정숙 주행성을 향상시킬 수 있는 차량용 변속기에 관한 것이다.

최근 유가 상승은 전 세계 자동차 제조사에 대한 연비 개선을 향한 무한 경쟁에 돌입하게 하는 요인이 되고 있으며, 이에 엔진의 경우 다운 사이징을 통해 중량 저감 및 연비 개선 노력에 힘을 쏟고 있는 실정이다.

한편, 자동변속기의 경우, 다양한 연비 개선 방법 중 자동변속기의 다단화를 통해 운전성과 연비 경쟁력을 동시에 확보할 수 있다.

하지만, 변속단이 증가하면 할수록 자동변속기를 구성하고 있는 내부 부품수도 증가하게 되어 탑재성, 원가, 중량, 전달 효율이 오히려 악화 될 수 있다.

따라서, 다단화를 통한 연비 개선 효과를 증대시키기 위해서는 적은 부품수로 최대한의 효율을 이끌어 낼 수 있는 기어 트레인 구조를 고안하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2013-0003981 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 다단화에 따른 연비 개선 및 엔진 저 RPM 영역대의 운전점 사용으로 차량의 정숙 주행성을 향상시킬 수 있는 차량용 변속기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 각각 세 개의 회전요소를 갖는 제1유성기어세트, 제2유성기어세트, 제3유성기어세트, 제4유성기어세트를 포함하여 구성하되, 입력축에 연결되는 제1회전요소와, 선택적인 고정요소로 작동되는 제2회전요소와, 제2유성기어세트의 제2회전요소와 연결되면서 제3유성기어세트의 제3회전요소와 선택적으로 연결되는 제3회전요소를 포함하는 제1유성기어세트; 제3유성기어세트의 제2회전요소와 선택적으로 연결되면서 제3유성기어세트의 제3회전요소와 선택적으로 연결되는 제1회전요소와, 제4유성기어세트의 제3회전요소와 선택적으로 연결되는 제2회전요소와, 고정요소로 작동되는 제3회전요소를 포함하는 제2유성기어세트; 제4유성기어세트의 제2회전요소와 연결되는 제1회전요소와, 입력축에 선택적으로 연결되는 제2회전요소를 포함하는 제3유성기어세트; 입력축에 연결되는 제1회전요소와, 출력축에 연결되는 제2회전요소를 포함하는 제4유성기어세트; 상기 유성기어세트들을 이루는 회전요소들 중 적어도 하나 이상에 연결되어, 그 회전요소의 회전을 제어하는 복수의 마찰요소;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

제1유성기어세트에서, 제1회전요소는 제1선기어이고, 제2회전요소는 제1캐리어이며, 제3회전요소는 제1링기어이고; 제2유성기어세트에서, 제1회전요소는 제2선기어이고, 제2회전요소는 제2캐리어이며, 제3회전요소는 제2링기어이고; 제3유성기어세트에서, 제1회전요소는 제3선기어이고, 제2회전요소는 제3캐리어이며, 제3회전요소는 제3링기어이고; 제4유성기어세트에서, 제1회전요소는 제4선기어이고, 제2회전요소는 제4캐리어이며, 제3회전요소는 제4링기어일 수 있다.

제1유성기어세트의 제2회전요소는 브레이크에 의해 변속기케이스에 단속 가능하게 연결되고; 제1유성기어세트의 제3회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소는 제2클러치에 의해 단속 가능하게 연결될 수 있다.

제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제2회전요소는 제4클러치에 의해 단속 가능하게 연결되고; 제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소는 제5클러치에 의해 단속 가능하게 연결되며; 제2유성기어세트의 제2회전요소와 제4유성기어세트의 제3회전요소는 제3클러치에 의해 단속 가능하게 연결되고; 제2유성기어세트의 제3회전요소는 변속기케이스에 연결될 수 있다.

제3유성기어세트의 제2회전요소는 제1클러치에 의해 입력축에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

제1유성기어세트, 제2유성기어세트, 제3유성기어세트, 제4유성기어세트가 축방향을 따라 순차적으로 배열될 수 있다.

상기 마찰요소는, 입력축과 제3유성기어세트의 제2회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제1클러치; 제1유성기어세트의 제3회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제2클러치; 제2유성기어세트의 제2회전요소와 제4유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제3클러치; 제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제2회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제4클러치; 제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제5클러치; 및 제1유성기어세트의 제2회전요소와 변속기케이스 사이에 단속 가능하게 연결된 브레이크;를 포함할 수 있다.

본 발명의 구성은, 각각 세 개의 회전요소를 갖는 제1유성기어세트, 제2유성기어세트, 제3유성기어세트, 제4유성기어세트를 포함하여 구성하되, 제1유성기어세트의 제1회전요소와 제4유성기어세트의 제1회전요소 및 제1클러치에 연결된 입력축; 제1유성기어세트의 제2회전요소와 브레이크를 연결하는 제1축; 제1유성기어세트의 제3회전요소와 제2유성기어세트의 제2회전요소와 제2클러치 및 제3클러치를 연결하는 제2축; 제2유성기어세트의 제1회전요소와 제4클러치 및 제5클러치를 연결하는 제3축; 제3유성기어세트의 제2회전요소와 제1클러치 및 제4클러치를 연결하는 제4축; 제3유성기어세트의 제3회전요소와 제2클러치 및 제5클러치를 연결하는 제5축; 제3유성기어세트의 제3회전요소와 제3클러치를 연결하는 제6축; 제3유성기어세트의 제1회전요소와 제4유성기어세트의 제2회전요소를 연결하는 출력축; 및 제2유성기어세트의 제3회전요소 및 브레이크와 연결된 변속기케이스;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

입력축과 제4축 사이에 제1클러치가 단속 가능하게 연결되고; 제2축과 제5축 사이에 제2클러치가 단속 가능하게 연결되며; 제2축과 제6축 사이에 제3클러치가 단속 가능하게 연결되고; 제3축과 제4축 사이에 제4클러치가 단속 가능하게 연결되며; 제3축과 제5축 사이에 제5클러치가 단속 가능하게 연결되고; 제1축과 변속기케이스 사이에 브레이크가 단속 가능하게 연결될 수 있다.

제1클러치는 입력축과 제3유성기어세트의 제2회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되고; 제2클러치는 제1유성기어세트의 제3회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되며; 제3클러치는 제2유성기어세트의 제2회전요소와 제4유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되고; 제4클러치는 제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제2회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되며; 제5클러치는 제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되고; 브레이크는 제1유성기어세트의 제2회전요소와 변속기케이스 사이에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

본 발명의 구성은, 입력축에 연결되어 상시 입력요소로 작동되는 제1회전요소와, 마찰요소에 의해 선택적인 고정요소로 작동되는 제2회전요소와, 선택적인 출력요소로 작동되는 제3회전요소를 포함하는 제1유성기어세트; 제2유성기어세트, 제3유성기어세트, 제4유성기어세트를 구성하는 회전요소들이 연결되어 이루어진 복합유성기어세트;를 포함하고, 상기 복합유성기어세트는, 제2,3,4유성기어세트를 구성하는 각 회전요소들 사이에 2개 이상의 회전요소가 직접 연결되거나 마찰요소를 매개로 연결되어 다수의 복합회전요소를 구성하되, 마찰요소를 매개로 입력축에 연결된 제1복합회전요소와, 제1유성기어세트의 제3회전요소가 제2,3,4유성기어세트 중 어느 하나에 포함된 회전요소와 직접 또는 마찰요소를 매개로 연결되면서 제2,3,4유성기어세트에 포함된 하나의 회전요소들 사이가 마찰요소를 매개로 연결된 제2복합회전요소와, 상시 고정요소로 작동되는 제3복합회전요소와, 입력축에 연결되어 상시 입력요소로 작동되는 제4복합회전요소 및, 출력축에 연결되어 상시 출력요소로 작동되는 제5복합회전요소를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1유성기어세트에서, 제1회전요소는 제1선기어이고, 제2회전요소는 제1캐리어이며, 제3회전요소는 제1링기어로서, 제1캐리어는 브레이크에 의해 변속기케이스에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

상기 제1복합회전요소는, 제2유성기어세트의 제2선기어와, 제3유성기어세트의 제3캐리어를 포함하고; 상기 제3캐리어와 입력축 사이는 제1클러치에 의해 단속 가능하게 구비되며; 상기 제3캐리어와 제2선기어 사이는 제4클러치에 의해 단속 가능하게 구비될 수 있다.

상기 제2복합회전요소는, 제2유성기어세트의 제2캐리어와, 제3유성기어세트의 제3링기어와, 제4유성기어세트의 제4링기어를 포함하고; 상기 제2캐리어와 제3링기어 사이는 제2클러치에 의해 단속 가능하게 구비되며; 상기 제2캐리어와 제4링기어 사이는 제3클러치에 의해 단속 가능하게 구비되고; 상기 제3링기어와 제1유성기어세트의 제1링기어 사이는 제2클러치에 의해 단속 가능하게 구비되며; 상기 제3링기어와 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 제5클러치에 의해 단속 가능하게 구비될 수 있다.

상기 제3복합회전요소는, 제2유성기어세트의 제2링기어로서 변속기케이스에 연결되고; 상기 제4복합회전요소는, 제4유성기어세트의 제4선기어이며; 상기 제5복합회전요소는, 제3유성기어세트의 제3선기어와, 제4유성기어세트의 제4캐리어를 포함할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 제1,2,3,4유성기어세트를 이루는 회전요소들이 다수의 클러치와 브레이크를 이용한 선택적 단속 작동에 의해서 회전속도 및 방향이 변화되면서 변속이 이루어지고, 이 같은 변속작용을 통해 적어도 전진 10단 이상 및 후진 1단의 기어비를 구현하여 주행할 수 있다. 따라서, 자동변속기의 변속단을 다단화하여 연비를 개선하는 것은 물론, 엔진 저 RPM 영역대의 운전점 사용으로 인해 차량의 정숙 주행성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 변속기의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 변속기의 변속단 별 작동표.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 차량용 변속기는 크게, 제1유성기어세트(PG1)와, 제2유성기어세트(PG2)와, 제3유성기어세트(PG3) 및 제4유성기어세트(PG4)를 포함하여 구성되며, 각 유성기어세트는 세 개의 회전요소 즉, 제1,2,3회전요소가 각각 회전 가능하게 구비될 수 있다.

도 1을 참조하면, 제1유성기어세트(PG1)의 제1회전요소는 입력축(INPUT)에 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1회전요소는 제1선기어(S1)일 수 있는 것으로, 상기 제1선기어(S1)는 입력축(INPUT)에 직결 상태로 연결되어 상시 입력요소로 작동될 수 있다.

그리고, 제1유성기어세트(PG1)의 제2회전요소는 선택적인 고정요소로 작동될 수 있다. 예컨대, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제2회전요소는 제1캐리어(Cr1)일 수 있는 것으로, 상기 제1캐리어(Cr1)는 마찰요소에 의해 변속기케이스(CS)에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

또한, 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소는 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소와 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소는 제1링기어(R1)이고, 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소는 제2캐리어(Cr2)일 수 있는 것으로, 상기 제1링기어(R1)와 제2캐리어(Cr2)는 직결 상태로 연결될 수 있다.

또, 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소와, 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소는 선택적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소는 제3링기어(R3)일 수 있는 것으로, 상기 제1링기어(R1)와 제3링기어(R3)는 마찰요소에 의해 서로에 대하여 단속 가능하게 연결될 수 있다.

다음으로, 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소는 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소와 선택적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소는 제2선기어(S2)이고, 제3유성기어스테의 제2회전요소는 제3캐리어(Cr3)일 수 있는 것으로, 상기 제2선기어(S2)와 제3캐리어(Cr3)는 마찰요소에 의해 서로에 대하여 단속 가능하게 연결될 수 있다.

그리고, 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소는 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소와 선택적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제3유성기어스테의 제3회전요소는 제3링기어(R3)일 수 있는 것으로, 상기 제2선기어(S2)와 제3링기어(R3)는 마찰요소에 의해 서로에 대하여 단속 가능하게 연결될 수 있다.

또한, 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소는 제4유성기어세트(PG4)의 제3회전요소와 선택적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소는 제2캐리어(Cr2)이고, 제4유성기어스테의 제3회전요소는 제4링기어(R4)일 수 있는 것으로, 상기 제2캐리어(Cr2)와 제4링기어(R4)는 마찰요소에 의해 서로에 대하여 단속 가능하게 연결될 수 있다.

또, 제2유성기어세트(PG2)의 제3회전요소는 고정요소로 작동될 수 있다. 예컨대, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제3회전요소는 제2링기어(R2)일 수 있는 것으로, 상기 제2링기어(R2)는 변속기케이스(CS)에 직결 상태로 연결되어 상시 고정요소로 작동될 수 있다.

다음으로, 제3유성기어세트(PG3)의 제1회전요소는 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소와 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제1회전요소는 제3선기어(S3)이고, 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소는 제4캐리어(Cr4)일 수 있는 것으로, 상기 제3선기어(S3)와 제4캐리어(Cr4)는 직결 상태로 연결될 수 있다.

그리고, 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소는 입력축(INPUT)에 선택적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소는 제3캐리어(Cr3)일 수 있는 것으로, 상기 제3캐리어(Cr3)와 입력축(INPUT)은 마찰요소에 의해 단속 가능하게 연결될 수 있다.

다음으로, 제4유성기어세트(PG4)의 제1회전요소는 입력축(INPUT)에 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제1회전요소는 제4선기어(S4)일 수 있는 것으로, 상기 제4선기어(S4)는 입력축(INPUT)에 직결 상태로 연결되어 상시 입력요소로 작동될 수 있다.

그리고, 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소는 출력축(OUTPUT)에 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소는 제4캐리어(Cr4)일 수 있는 것으로, 상기 제4캐리어(Cr4)는 출력축(OUTPUT)에 직결 상태로 연결되어 상시 출력요소로 작동될 수 있다.

더불어, 본 발명의 제1유성기어세트(PG1), 제2유성기어세트(PG2), 제3유성기어세트(PG3), 제4유성기어세트(PG4)는 입력축(INPUT) 및 출력축(OUTPUT)의 축방향을 따라 순차적으로 배열될 수 있고, 또한 제1유성기어세트(PG1), 제2유성기어세트(PG2), 제3유성기어세트(PG3), 제4유성기어세트(PG4) 모두는 싱글피니언 유성기어장치일 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 유성기어세트들을 이루는 회전요소들 중 적어도 하나 이상에 연결되어, 그 회전요소의 회전을 제어하는 복수의 마찰요소를 더 포함하여 구성할 수 있다. 상기 마찰요소는 제1,2,3,4,5,6클러치(C1,C2,C3,C4,C5)와 브레이크(B)일 수 있다.

구체적으로, 제1클러치(C1)는 입력축(INPUT)과, 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소인 제3캐리어(Cr3) 사이에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

제2클러치(C2)는 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소인 제1링기어(R1)와, 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소인 제3링기어(R3) 사이에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

제3클러치(C3)는 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소인 제2캐리어(Cr2)와, 제4유성기어세트(PG4)의 제3회전요소인 제4링기어(R4) 사이에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

제4클러치(C4)는 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소인 제2선기어(S2)와, 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소인 제3캐리어(Cr3) 사이에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

제5클러치(C5)는 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소인 제2선기어(S2)와, 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소인 제3링기어(R3) 사이에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

브레이크(B)는 제1유성기어세트(PG1)의 제2회전요소인 제1캐리어(Cr1)와, 변속기케이스(CS) 사이에 단속 가능하게 연결될 수 있다.

한편, 본 발명은, 입력축(INPUT)과, 제1축(A1) 내지 제6축(A6) 및 출력축(OUTPUT)에 각 유성기어세트들을 이루는 회전요소들을 연결하여 구성할 수 있다.

도 1을 참조하면, 입력축(INPUT)에는 제1유성기어세트(PG1)의 제1회전요소와, 제4유성기어세트(PG4)의 제1회전요소가 각각 직결 상태로 연결되고, 제1클러치(C1)의 일단이 연결될 수 있다.

제1축(A1)에는 제1유성기어세트(PG1)의 제2회전요소와, 브레이크(B)의 일단이 각각 연결될 수 있다.

제2축(A2)에는 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소와, 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소와, 제2클러치(C2)의 일단 및, 제3클러치(C3)의 일단이 각각 연결될 수 있다.

제3축(A3)에는 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소와, 제4클러치(C4)의 일단 및, 제5클러치(C5)의 일단이 각각 연결될 수 있다.

제4축(A4)에는 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소와, 제1클러치(C1)의 일단 및, 제4클러치(C4)의 타단이 각각 연결될 수 있다.

제5축(A5)에는 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소와, 제2클러치(C2)의 타단 및, 제5클러치(C5)의 타단이 각각 연결될 수 있다.

제6축(A6)에는 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소와, 제3클러치(C3)의 타단이 각각 연결될 수 있다.

출력축(OUTPUT)에는 제3유성기어세트(PG3)의 제1회전요소와, 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소가 직결 상태로 연결될 수 있다.

그리고, 변속기케이스(CS)에는 제2유성기어세트(PG2)의 제3회전요소 및 브레이크(B)의 타단이 각각 연결될 수 있다.

예컨대, 입력축(INPUT)과 제4축(A4) 사이에 제1클러치(C1)가 단속 가능하게 연결될 수 있고, 제2축(A2)과 제5축(A5) 사이에 제2클러치(C2)가 단속 가능하게 연결될 수 있으며, 제2축(A2)과 제6축(A6) 사이에 제3클러치(C3)가 단속 가능하게 연결될 수 있다.

그리고, 제3축(A3)과 제4축(A4) 사이에 제4클러치(C4)가 단속 가능하게 연결될 수 있고, 제3축(A3)과 제5축(A5) 사이에 제5클러치(C5)가 단속 가능하게 연결될 수 있으며, 제1축(A1)과 변속기케이스(CS) 사이에 브레이크(B)가 단속 가능하게 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 차량용 변속기는, 제1유성기어세트(PG1)와 함께 제2유성기어세트(PG2), 제3유성기어세트(PG3), 제4유성기어세트(PG4)로 이루어진 복합유성기어세트(C-PG)를 포함하여 구현될 수도 있다.

도 1을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 제1유성기어세트(PG1)는, 제1,2,3회전요소를 포함하여 구성되는 것으로, 상기 제1회전요소는 입력축(INPUT)에 연결되어 상시 입력요소로 작동될 수 있다. 이때에, 상기 제1회전요소는 제1선기어(S1)일 수 있다.

그리고, 제2회전요소는 마찰요소에 의해 선택적인 고정요소로 작동되는 것으로, 상기 제2회전요소는 제1캐리어(Cr1)일 수 있다. 여기서, 상기 제2회전요소를 선택적인 고정요소로 작동시키는 마찰요소는 변속기케이스(CS)에 연결된 브레이크(B)일 수 있다.

또한, 제3회전요소는 선택적인 출력요소로 작동되는 것으로, 상기 제3회전요소는 제1링기어(R1)일 수 있다.

다음으로, 복합유성기어세트(C-PG)는, 제2유성기어세트(PG2), 제3유성기어세트(PG3), 제4유성기어세트(PG4)를 구성하는 회전요소들이 연결되어 이루어진 것으로, 제2,3,4유성기어세트를 구성하는 각 회전요소들 사이에 2개 이상의 회전요소가 직접 연결되거나 마찰요소를 매개로 연결되어 다수의 복합회전요소, 바람직하게는 제1,2,3,4,5복합회전요소를 구성할 수 있다.

먼저, 제1복합회전요소는 마찰요소를 매개로 입력축(INPUT)에 연결되어 선택적인 입력요소로 작동되거나, 또는 선택적인 출력요소로도 작동되는 것으로, 상기 제1복합회전요소는 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2)와, 제3유성기어세트(PG3)의 제3캐리어(Cr3)를 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 제3캐리어(Cr3)와 입력축(INPUT) 사이에는 마찰요소로서 제1클러치(C1)가 단속 가능하게 구비되어, 제3캐리어(Cr3)가 선택적인 입력요소로 작동될 수 있다.

그리고, 상기 제3캐리어(Cr3)와 제2선기어(S2) 사이는 마찰요소로서 제4클러치(C4)에 의해 단속 가능하게 구비되어, 제3캐리어(Cr3)와 제2선기어(S2)를 선택적으로 연결할 수 있다.

즉, 제1클러치(C1)는 입력축(INPUT)과 제3캐리어(Cr3) 사이에 단속 가능하게 구비될 수 있고, 제4클러치(C4)는 제3캐리어(Cr3)와 제2선기어(S2) 사이에 단속 가능하게 구비될 수 있다.

아울러, 제2복합회전요소는 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소가 제2,3,4유성기어세트 중 어느 하나에 포함된 회전요소와 직접적으로 연결되거나 마찰요소를 매개로 연결되어 선택적인 입력요소 또는 출력요소로 작동될 수 있고, 또한 제2,3,4유성기어세트에 포함된 하나의 회전요소들 사이가 마찰요소를 매개로 연결되어 선택적인 출력요소로 작동될 수 있다.

이러한, 상기 제2복합회전요소는 제2유성기어세트(PG2)의 제2캐리어(Cr2)와, 제3유성기어세트(PG3)의 제3링기어(R3)와, 제4유성기어세트(PG4)의 제4링기어(R4)를 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 제2캐리어(Cr2)와 제3링기어(R3) 사이에는 마찰요소로서 제2클러치(C2)가 단속 가능하게 구비되어, 제2캐리어(Cr2)와 제3링기어(R3)를 선택적으로 연결할 수 있다.

이때에, 상기 제2캐리어(Cr2)와 제1링기어(R1)는 직결 상태로 연결되어 있는바, 상기 제1링기어(R1)와 제3링기어(R3) 역시 제2클러치(C2)에 의해 단속 가능하게 구비될 수 있다.

그리고, 상기 제2캐리어(Cr2)와 제4링기어(R4) 사이에는 마찰요소로서 제3클러치(C3)가 단속 가능하게 구비되어, 제2캐리어(Cr2)와 제4링기어(R4)를 선택적으로 연결할 수 있다.

또한, 상기 제3링기어(R3)와 제2선기어(S2) 사이에는 마찰요소로서 제5클러치(C5)가 단속 가능하게 구비되어, 제3링기어(R3)와 제2선기어(S2)를 선택적으로 연결할 수 있다.

즉, 제2클러치(C2)는 제2캐리어(Cr2) 및 제1링기어(R1)와 제3링기어(R3) 사이에 단속 가능하게 구비될 수 있고, 제3클러치(C3)는 제2캐리어(Cr2)와 제4링기어(R4) 사이에 단속 가능하게 구비될 수 있으며, 제5클러치(C5)는 제3링기어(R3)와 제2선기어(S2) 사이에 단속 가능하게 구비될 수 있다.

계속해서, 제3복합회전요소는, 상시 고정요소로 작동될 수 있는 것으로, 제2유성기어세트(PG2)의 제2링기어(R2)일 수 있다.

예컨대, 상기 제2링기어(R2)는 변속기케이스(CS)의 내면에 고정될 수 있다.

제4복합회전요소는, 입력축(INPUT)에 연결되어 상시 입력요소로 작동될 수 있는 것으로, 제4유성기어세트(PG4)의 제4선기어(S4)일 수 있다.

예컨대, 상기 제4선기어(S4)는 입력축(INPUT)에 직결되어 연결될 수 있다.

제5복합회전요소는, 출력축(OUTPUT)에 연결되어 상시 출력요소로 작동될 수 있는 것으로, 제3유성기어세트(PG3)의 제3선기어(S3)와, 제4유성기어세트(PG4)의 제4캐리어(Cr4)를 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 출력축(OUTPUT)에 제4캐리어(Cr4)가 직결될 수 있고, 상기 제4캐리어(Cr4)에 제3선기어(S3)가 직결되어 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 차량용 변속기의 변속단 별 작동표를 나타낸 것으로, 예컨대 1단 기어비 구현을 위해서는 제2클러치(C2)와, 제3클러치(C3) 및 제5클러치(C5)를 연결하고, 나머지 마찰요소는 모두 개방하여 1단 기어비를 형성할 수 있다.

또한, 2단 기어비 구현을 위해서는 제2클러치(C2)와, 제3클러치(C3) 및 제4클러치(C4)를 연결하고, 나머지 마찰요소는 모두 개방하여 2단 기어비를 형성할 수 있고, 나머지 변속단들 역시 작동표에 도시된 바와 같은 단속작용을 통해 해당 변속단에 해당하는 기어비를 구현할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 제1,2,3,4유성기어세트를 이루는 회전요소들을 5개의 클러치와 1개의 브레이크(B)를 이용한 선택적 단속 작동에 의해서 회전속도 및 방향이 변화되면서 변속이 이루어지고, 이 같은 변속작용을 통해 적어도 전진 10단 이상 및 후진 1단의 기어비를 구현하여 주행할 수 있다. 따라서, 자동변속기의 변속단을 다단화하여 연비를 개선하는 것은 물론, 엔진 저 RPM 영역대의 운전점 사용으로 인해 차량의 정숙 주행성을 향상시키게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

INPUT : 입력축 OUTPUT : 출력축
PG1 : 제1유성기어세트 PG2 : 제2유성기어세트
PG3 : 제3유성기어세트 PG4 : 제4유성기어세트
C1,C2,C3,C4,C5 : 제1,2,3,4,5클러치
B : 브레이크 CS : 변속기케이스

Claims

각각 세 개의 회전요소를 갖는 제1유성기어세트, 제2유성기어세트, 제3유성기어세트, 제4유성기어세트를 포함하여 구성하되,
입력축에 연결되는 제1회전요소와, 선택적인 고정요소로 작동되는 제2회전요소와, 제2유성기어세트의 제2회전요소와 연결되면서 제3유성기어세트의 제3회전요소와 선택적으로 연결되는 제3회전요소를 포함하는 제1유성기어세트;
제3유성기어세트의 제2회전요소와 선택적으로 연결되면서 제3유성기어세트의 제3회전요소와 선택적으로 연결되는 제1회전요소와, 제4유성기어세트의 제3회전요소와 선택적으로 연결되는 제2회전요소와, 고정요소로 작동되는 제3회전요소를 포함하는 제2유성기어세트;
제4유성기어세트의 제2회전요소와 연결되는 제1회전요소와, 입력축에 선택적으로 연결되는 제2회전요소를 포함하는 제3유성기어세트;
입력축에 연결되는 제1회전요소와, 출력축에 연결되는 제2회전요소를 포함하는 제4유성기어세트;
상기 유성기어세트들을 이루는 회전요소들 중 적어도 하나 이상에 연결되어, 그 회전요소의 회전을 제어하는 복수의 마찰요소;를 포함하는 차량용 변속기.
청구항 1에 있어서,
제1유성기어세트에서, 제1회전요소는 제1선기어이고, 제2회전요소는 제1캐리어이며, 제3회전요소는 제1링기어이고;
제2유성기어세트에서, 제1회전요소는 제2선기어이고, 제2회전요소는 제2캐리어이며, 제3회전요소는 제2링기어이고;
제3유성기어세트에서, 제1회전요소는 제3선기어이고, 제2회전요소는 제3캐리어이며, 제3회전요소는 제3링기어이고;
제4유성기어세트에서, 제1회전요소는 제4선기어이고, 제2회전요소는 제4캐리어이며, 제3회전요소는 제4링기어인 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 2에 있어서,
제1유성기어세트의 제2회전요소는 브레이크에 의해 변속기케이스에 단속 가능하게 연결되고;
제1유성기어세트의 제3회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소는 제2클러치에 의해 단속 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 2에 있어서,
제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제2회전요소는 제4클러치에 의해 단속 가능하게 연결되고;
제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소는 제5클러치에 의해 단속 가능하게 연결되며;
제2유성기어세트의 제2회전요소와 제4유성기어세트의 제3회전요소는 제3클러치에 의해 단속 가능하게 연결되고;
제2유성기어세트의 제3회전요소는 변속기케이스에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 2에 있어서,
제3유성기어세트의 제2회전요소는 제1클러치에 의해 입력축에 단속 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 2에 있어서,
제1유성기어세트, 제2유성기어세트, 제3유성기어세트, 제4유성기어세트가 축방향을 따라 순차적으로 배열된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 마찰요소는,
입력축과 제3유성기어세트의 제2회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제1클러치;
제1유성기어세트의 제3회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제2클러치;
제2유성기어세트의 제2회전요소와 제4유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제3클러치;
제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제2회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제4클러치;
제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결된 제5클러치; 및
제1유성기어세트의 제2회전요소와 변속기케이스 사이에 단속 가능하게 연결된 브레이크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
각각 세 개의 회전요소를 갖는 제1유성기어세트, 제2유성기어세트, 제3유성기어세트, 제4유성기어세트를 포함하여 구성하되,
제1유성기어세트의 제1회전요소와 제4유성기어세트의 제1회전요소 및 제1클러치에 연결된 입력축;
제1유성기어세트의 제2회전요소와 브레이크를 연결하는 제1축;
제1유성기어세트의 제3회전요소와 제2유성기어세트의 제2회전요소와 제2클러치 및 제3클러치를 연결하는 제2축;
제2유성기어세트의 제1회전요소와 제4클러치 및 제5클러치를 연결하는 제3축;
제3유성기어세트의 제2회전요소와 제1클러치 및 제4클러치를 연결하는 제4축;
제3유성기어세트의 제3회전요소와 제2클러치 및 제5클러치를 연결하는 제5축;
제3유성기어세트의 제3회전요소와 제3클러치를 연결하는 제6축;
제3유성기어세트의 제1회전요소와 제4유성기어세트의 제2회전요소를 연결하는 출력축; 및
제2유성기어세트의 제3회전요소 및 브레이크와 연결된 변속기케이스;를 포함하는 차량용 변속기.
청구항 8에 있어서,
입력축과 제4축 사이에 제1클러치가 단속 가능하게 연결되고;
제2축과 제5축 사이에 제2클러치가 단속 가능하게 연결되며;
제2축과 제6축 사이에 제3클러치가 단속 가능하게 연결되고;
제3축과 제4축 사이에 제4클러치가 단속 가능하게 연결되며;
제3축과 제5축 사이에 제5클러치가 단속 가능하게 연결되고;
제1축과 변속기케이스 사이에 브레이크가 단속 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 9에 있어서,
제1클러치는 입력축과 제3유성기어세트의 제2회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되고;
제2클러치는 제1유성기어세트의 제3회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되며;
제3클러치는 제2유성기어세트의 제2회전요소와 제4유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되고;
제4클러치는 제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제2회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되며;
제5클러치는 제2유성기어세트의 제1회전요소와 제3유성기어세트의 제3회전요소 사이에 단속 가능하게 연결되고;
브레이크는 제1유성기어세트의 제2회전요소와 변속기케이스 사이에 단속 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
입력축에 연결되어 상시 입력요소로 작동되는 제1회전요소와, 마찰요소에 의해 선택적인 고정요소로 작동되는 제2회전요소와, 선택적인 출력요소로 작동되는 제3회전요소를 포함하는 제1유성기어세트;
제2유성기어세트, 제3유성기어세트, 제4유성기어세트를 구성하는 회전요소들이 연결되어 이루어진 복합유성기어세트;를 포함하고,
상기 복합유성기어세트는,
제2,3,4유성기어세트를 구성하는 각 회전요소들 사이에 2개 이상의 회전요소가 직접 연결되거나 마찰요소를 매개로 연결되어 다수의 복합회전요소를 구성하되, 마찰요소를 매개로 입력축에 연결된 제1복합회전요소와, 제1유성기어세트의 제3회전요소가 제2,3,4유성기어세트 중 어느 하나에 포함된 회전요소와 직접 또는 마찰요소를 매개로 연결되면서 제2,3,4유성기어세트에 포함된 하나의 회전요소들 사이가 마찰요소를 매개로 연결된 제2복합회전요소와, 상시 고정요소로 작동되는 제3복합회전요소와, 입력축에 연결되어 상시 입력요소로 작동되는 제4복합회전요소 및, 출력축에 연결되어 상시 출력요소로 작동되는 제5복합회전요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 11에 있어서,
상기 제1유성기어세트에서,
제1회전요소는 제1선기어이고, 제2회전요소는 제1캐리어이며, 제3회전요소는 제1링기어로서, 제1캐리어는 브레이크에 의해 변속기케이스에 단속 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 11에 있어서,
상기 제1복합회전요소는,
제2유성기어세트의 제2선기어와, 제3유성기어세트의 제3캐리어를 포함하고;
상기 제3캐리어와 입력축 사이는 제1클러치에 의해 단속 가능하게 구비되며;
상기 제3캐리어와 제2선기어 사이는 제4클러치에 의해 단속 가능하게 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 11에 있어서,
상기 제2복합회전요소는,
제2유성기어세트의 제2캐리어와, 제3유성기어세트의 제3링기어와, 제4유성기어세트의 제4링기어를 포함하고;
상기 제2캐리어와 제3링기어 사이는 제2클러치에 의해 단속 가능하게 구비되며;
상기 제2캐리어와 제4링기어 사이는 제3클러치에 의해 단속 가능하게 구비되고;
상기 제3링기어와 제1유성기어세트의 제1링기어 사이는 제2클러치에 의해 단속 가능하게 구비되며;
상기 제3링기어와 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 제5클러치에 의해 단속 가능하게 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.
청구항 11에 있어서,
상기 제3복합회전요소는, 제2유성기어세트의 제2링기어로서 변속기케이스에 연결되고;
상기 제4복합회전요소는, 제4유성기어세트의 제4선기어이며;
상기 제5복합회전요소는, 제3유성기어세트의 제3선기어와, 제4유성기어세트의 제4캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속기.