KR20170047128A

KR20170047128A - 차량용 자동변속기의 유성기어트레인

Info

Publication number: KR20170047128A
Application number: KR1020150147619A
Authority: KR
Inventors: 황성욱; 국재창; 황동환; 이창욱; 지성욱; 조원민; 권현식; 박종술; 이경훈; 김종수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-05-04
Also published as: US20170114868A1; CN106609834A

Abstract

차량용 변속기의 유성기어트레인이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인은 엔진의 동력을 전달받는 입력축; 변속된 동력을 출력하는 출력축; 제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 제1 유성기어세트; 제4, 제5, 제6 회전요소를 보유하는 제2 유성기어세트; 제7, 제8, 제9 회전요소를 보유하는 제3 유성기어세트; 제10, 제11, 제12 회전요소를 보유하는 제4 유성기어세트; 및 상기 회전요소와 회전요소를 선택적으로 연결하는 부분에 배치되거나, 상기 회전요소와 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 부분에 배치되는 6개의 제어요소를 포함하되, 상기 입력축은 제1 회전요소와 상시 연결됨과 동시에 제11 회전요소와 선택적으로 연결되며, 상기 출력축은 제12 회전요소와 제8 회전요소와 상시 연결되며, 상기 제4 회전요소는 변속기 하우징과 상시 연결되며, 상기 제3 회전요소는 제5 회전요소와 상시 연결되며, 상기 제7 회전요소는 제10 회전요소와 상시 연결되며, 상기 6개의 제어요소 중 3개의 제어요소가 작동되면서 적어도 전진 9속 이상의 변속단 및 적어도 하나 이상의 후진 변속단을 구현한다.

Description

차량용 자동변속기의 유성기어트레인{PLANETARY GEAR TRAIN OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 자동변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최소한의 구성으로 적어도 전진 9속 이상을 구현하면서 기어비 폭을 증대시켜 동력 전달 성능과 연비를 향상시키고, 변속단 단간비의 선형성을 확보할 수 있는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인에 관한 것이다.

최근의 유가 상승은 연비 개선을 향한 무한 경쟁에 돌입하게 하는 요인이 되고 있다.

이에 따라 엔진의 경우에는 다운 사이징(Down Sizing)을 통해 중량 저감 및 연비를 개선할 수 있는 연구가 이루어지고, 자동변속기의 경우에는 다단화를 통해 운전성 및 연비 경쟁력을 동시에 확보할 수 있는 연구가 이루어지고 있다.

그런데 자동변속기는 변속단이 증가하면 할수록 내부 부품수가 증가되어 탑재성 및 생산 원가, 중량, 전달 효율 등이 오히려 악화될 수 있다.

따라서 다단화를 통한 연비 개선효과를 증대시키기 위해서는 적은 부품수로 최대한의 효율을 이끌어 낼 수 있는 유성기어트레인의 개발이 중요하다고 할 수 있다.

이러한 측면에서 최근에는 8속 자동변속기가 구현하고 있는 추세이며, 그 이상의 변속단을 구현할 수 있는 유성기어트레인의 연구 개발도 활발하게 진행되고 있다.

그러나 최근 8속 자동변속기의 경우, 기어비 폭(Span)이 6.5 ~ 7.5 수준으로 유지되고 있기 때문에 연비 개선 효과가 크지 않다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 8속 자동변속기의 기어비 폭을 9.0 이상의 수준으로 하는 경우에는 변속단 단간비의 선형성을 확보하기 어려워 엔진의 운전효율 및 차량의 운전성이 저하되는 문제점이 있다.

이에 따라 적어도 9속 이상의 고효율 자동 변속기의 개발이 요구된다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 최소한의 구성으로 적어도 전진 9속 이상 및 후진 1속 이상의 변속단을 구현하면서 기어비 폭을 증대시켜 동력 전달 성능과 연비를 향상시키고, 변속단 단간비의 선형성을 확보할 수 있는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 동력을 전달받는 입력축; 변속된 동력을 출력하는 출력축; 제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 제1 유성기어세트; 제4, 제5, 제6 회전요소를 보유하는 제2 유성기어세트; 제7, 제8, 제9 회전요소를 보유하는 제3 유성기어세트; 제10, 제11, 제12 회전요소를 보유하는 제4 유성기어세트; 및 상기 회전요소와 회전요소를 선택적으로 연결하는 부분에 배치되거나, 상기 회전요소와 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 부분에 배치되는 6개의 제어요소를 포함하되, 상기 입력축은 제1 회전요소와 상시 연결됨과 동시에 제11 회전요소와 선택적으로 연결되며, 상기 출력축은 제12 회전요소와 제8 회전요소와 상시 연결되며, 상기 제4 회전요소는 변속기 하우징과 상시 연결되며, 상기 제3 회전요소는 제5 회전요소와 상시 연결되며, 상기 제7 회전요소는 제10 회전요소와 상시 연결되며, 상기 6개의 제어요소 중 3개의 제어요소가 작동되면서 적어도 전진 9속 이상의 변속단 및 적어도 하나 이상의 후진 변속단을 구현하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인이 재공될 수 있다

또한, 상기 제2 회전요소는 제1 클러치를 통하여 입력축과 선택적으로 연결되며, 상기 제11 회전요소는 제2 클러치를 통하여 입력축과 선택적으로 연결되며, 상기 제2 회전요소는 제3 클러치를 통하여 제7 회전요소와 선택적으로 연결되며, 상기 제6 회전요소는 제4 클러치를 통하여 제7 회전요소와 선택적으로 연결되며, 상기 제2 회전요소는 제1 브레이크를 통하여 변속기 하우징과 선택적으로 연결되며, 상기 제9 회전요소는 제2 브레이크를 통하여 변속기 하우징과 선택적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 유성기어세트의 제1, 제2, 제3 회전요소는 각각 선기어, 유성캐리어, 링기어이며, 상기 제2 유성기어세트의 제4, 제5, 제6 회전요소는 각각 선기어, 유성캐리어, 링기어이며, 상기 제3 유성기어세트의 제7, 제8, 제9 회전요소는 각각 선기어, 유성캐리어, 링기어이며, 상기 제4 유성기어세트의 제10, 제11, 제12 회전요소는 각각 선기어, 유성캐리어, 링기어일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 단순유성기어세트로 이루어지는 4개의 유성기어세트를 6개의 제어요소로 조합하여 적어도 전진 9속 이상 및 후진 1속 이상의 변속단을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 기어비 폭을 9.0 이상 확보할 수 있으므로 엔진 운전 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 고효율 다단화하면서 변속단 단간비의 선형성을 확보할 수 있으므로 변속 전후 가속도, 엔진 속도 리듬감 등 운전성을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 각 제어요소의 각 변속단별 작동표이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

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

또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 동일 축선상에 배치되는 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)와, 입력축(IS)과, 출력축(OS)과, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)의 각 회전요소를 상호 직접 연결하는 9개의 회전축(TM1 ~ TM9)과, 6개의 제어요소(C1 ~ C4)(B1 ~ B2)와, 변속기 하우징(H)을 구비하고 있다.

그리고 상기 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전동력이 상기 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)의 상호 보완작동에 의해 변속되어 출력축(OS)을 통해 출력된다.

상기 각 단순 유성기어세트는 엔진측으로부터 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)의 순으로 배치된다.

상기 입력축(IS)은 입력부재로서, 엔진의 크랭크 샤프트로부터의 회전동력이 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어져 입력된다.

상기 출력축(OS)은 출력부재로서, 상기 입력축(IS)과 동일 축선상으로 배치되어 변속된 구동력을 차동장치를 통해 구동축으로 전달한다.

상기 제1 유성기어세트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 회전요소(N1)인 제1 선기어(S1)와, 상기 제1 회전요소(N1)인 제1 선기어(S1)와 외접으로 맞물리는 제1 피니언(P1)을 지지하는 제2 회전요소(N2)인 제1 유성 캐리어(PC1)와, 상기 제1 피니언(P1)과 내접으로 맞물리는 제3 회전요소(N3)인 제1 링기어(R1)를 포함한다.

상기 제2 유성기어세트(PG2)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제4 회전요소(N4)인 제2 선기어(S2)와, 상기 제4 회전요소(N4)인 제2 선기어(S2)와 외접으로 맞물리는 제2 피니언(P2)을 지지하는 제5 회전요소(N5)인 제2 유성 캐리어(PC2), 상기 제2 피니언(P2)과 내접으로 맞물리는 제6 회전요소(N6)인 제2 링기어(R2)를 포함한다.

상기 제3 유성기어세트(PG3)와 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3), 상기 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3)와 외접으로 맞물리는 제3 피니언(P3)을 지지하는 제8 회전요소(N8)인 제3 유성캐리어(PC3), 상기 제3 피니언(P3)과 내접으로 맞물리는 제9 회전요소(N9)인 제3 링기어(R3)를 포함한다.

상기 제4 유성기어세트(PG4)와 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제10 회전요소(N10)인 제4 선기어(S4), 상기 제10 회전요소(N10)인 제4 선기어(S4)와 외접으로 맞물리는 제4 피니언(P4)을 지지하는 제11 회전요소(N11)인 제4 유성 캐리어(PC4), 상기 제4 피니언(P4)과 내접으로 맞물리는 제12 회전요소(N12)인 제4 링기어(R4)를 포함한다.

상기 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)는 제3 회전요소(N3)가 제5 회전요소(N5)와 직접 연결되고, 제7 회전요소(N7)가 제10 회전요소(N10)와 직접 연결되고, 제8 회전요소(N8)가 제12 회전요소(N12)와 직접 연결되면서 총 9개의 회전축(TM1 ~ TM9)을 보유하면서 작동한다.

상기 9개의 회전축(TM1 ~ TM9)의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

상기 제1 회전축(TM1)은 제1 회전요소{N1; 제1 선기어(S1)}를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축(IS)과 직접 연결되어 항상 입력요소로 작동된다.

상기 제2 회전축(TM2)은 제2 회전요소{N2; 제1 유성캐리어(PC1)}를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축(IS)과 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결된다.

상기 제3 회전축(TM3)은 제3 회전요소{N3; 제1 링기어(R1)}와 제5 회전요소{N5; 제2 유성캐리어(PC2)}를 포함하여 이루어진다.

상기 제4 회전축(TM4)은 제4 회전요소{N4; 제2 선기어(N2)}를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징(H)에 직접 연결되어 항상 고정요소로 작동된다.

상기 제5 회전축(TM5)은 제6 회전요소{N6; 제2 링기어(R2)}를 포함하여 이루어진다.

상기 제6 회전축(TM6)은 제7 회전요소{N7; 제3 선기어(S3)}와 제10 회전요소{N10; 제4 선기어(S4)}를 포함하여 이루어지며, 상기 제2 회전축(TM2)과 제5 회전축(TM5)에 선택적으로 연결된다.

상기 제7 회전축(TM7)은 제8 회전요소{N8; 제3 유성캐리어(PC3)}와 제12 회전요소{N12; 제4 링기어(R4)}를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축(OS)과 직접 연결되어 항상 출력요소로 작동된다.

상기 제8 회전축(TM8)은 제9 회전요소{N9; 제3 링기어(R3)}를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결된다.

상기 제9 회전축(TM9)은 제11 회전요소{N11; 제4 유성캐리어(PC4)를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 회전축(TM1)과 선택적으로 연결된다.

그리고 상기 회전축(TM1 ~ TM9) 중, 회전축끼리 선택적으로 연결되는 부위에는 제어요소인 4개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)가 배치된다.

또한, 상기 회전축(TM1 ~ TM9) 중, 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결되어 부위에는 제어요소인 2개의 브레이크(B1)(B2)가 배치된다.

상기 6개의 제어요소(C1 ~ C4)(B1 ~ B2)의 배치 위치를 살펴보면 다음과 같다.

상기 제1 클러치(C1)는 제1 회전축(TM1)과 제7 회전축(TM7) 사이에 배치되어 제1 회전축(TM1)과 제7 회전축(TM7)이 선택적으로 일체가 되도록 한다.

상기 제2 클러치(C2)는 제1 회전축(TM1)과 제9 회전축(TM9) 사이에 배치되어 제1 회전축(TM1)과 제9 회전축(TM9)이 선택적으로 일체가 되도록 한다.

상기 제3 클러치(C3)는 제2 회전축(TM2)과 제6 회전축(TM6) 사이에 개재되어 제2 회전축(TM2)과 제6 회전축(TM6)이 선택적으로 일체가 되도록 한다.

상기 제4 클러치(C4)는 제5 회전축(TM5)과 제6 회전축(TM6) 사이에 개재되어 제5 회전축(TM5)과 제6 회전축(TM6)이 선택적으로 일체가 되도록 한다.

상기 제1 브레이크(B1)는 제2 회전축(TM2)과 변속기 하우징(H) 사이에 개재되어 제2 회전축(TM2)이 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기 제2 브레이크(B2)는 제8 회전축(TM8)과 변속기 하우징(H) 사이에 개재되어 상기 제8 회전축(TM8)이 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기에서 제1, 제2, 제3, 제4 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)로 이루어지는 각 제어요소는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압마찰결합유닛으로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 각 제어요소의 각 변속단별 작동표이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 각 변속단에서 3개의 제어요소가 작동하면서 변속이 이루어진다.

전진 1속 변속단(D1)에서는 제3, 제4 클러치(C3)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 동시에 작동된다. 이에 따라 제2 회전축(TM2)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결되고, 제5 회전축(TM5)이 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결된 상태에서 제1 회전축(TM1)으로 입력이 이루어진다. 그리고 제4 회전축(TM4)이 고정요소로 작동하고 있는 상태에서 제8 회전축(TM8)이 제2 브레이크(B2)의 작동에 의하여 고정요소로 동시에 작동하면서 전진 1속으로 변속되어 제7 회전축(TM7)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

전진 2속 변속단(D2)에서는 제1, 제3 클러치(C1)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 동시에 작동된다. 이에 따라 제1 회전축(TM1)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제2 회전축(TM2)과 상호 연결되고, 제2 회전축(TM2)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결된 상태에서 제1, 제2 회전축(TM1)(TM2)으로 입력이 이루어진다. 그리고 제4 회전축(TM4)이 고정요소로 작동하고 있는 상태에서 제8 회전축(TM8)이 제2 브레이크(B2)의 작동에 의하여 고정요소로 동시에 작동하면서 전진 2속으로 변속되어 제7 회전축(TM7)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

전진 3속 변속단(D3)에서는 제1, 제4 클러치(C1)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 동시에 작동된다. 이에 따라 제1 회전축(TM1)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제2 회전축(TM2)과 상호 연결되고, 제5 회전축(TM5)이 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결된 상태에서 제1, 제2 회전축(TM1)(TM2)으로 입력이 이루어진다. 그리고 제4 회전축(TM4)이 고정요소로 작동하고 있는 상태에서 제8 회전축(TM8)이 제2 브레이크(B2)의 작동에 의하여 고정요소로 동시에 작동하면서 전진 3속으로 변속되어 제7 회전축(TM7)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

전진 4속 변속단(D4)에서는 제1, 제2 클러치(C1)(C2)와 제2 브레이크(B2)가 동시에 작동된다. 이에 따라 제1 회전축(TM1)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제2 회전축(TM2)과 상호 연결되고, 제1 회전축(TM1)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제9 회전축(TM9)과 상호 연결된 상태에서 제1, 제2, 제9 회전축(TM1)(TM2)(TM9)으로 입력이 이루어진다. 그리고 제4 회전축(TM4)이 고정요소로 작동하고 있는 상태에서 제8 회전축(TM8)이 제2 브레이크(B2)의 작동에 의하여 고정요소로 동시에 작동하면서 전진 4속으로 변속되어 제7 회전축(TM7)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

전진 5속 변속단(D5)에서는 제1, 제2, 제4 클러치(C1)(C2)(C4)가 동시에 작동된다. 이에 따라 제1 회전축(TM1)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제2 회전축(TM2)과 상호 연결되고, 제1 회전축(TM1)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제9 회전축(TM9)과 상호 연결되며, 제5 회전축(TM5)이 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결된 상태에서 제1, 제2, 제9 회전축(TM1)(TM2)(TM9)으로 입력이 이루어진다. 그리고 제4 회전축(TM4)이 고정요소로 작동하면서 전진 5속으로 변속되어 제7 회전축(TM7)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

전진 6속 변속단(D6)에서는 제1, 제2, 제3 클러치(C1)(C2)(C3)가 동시에 작동된다. 이에 따라 제1 회전축(TM1)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의하여 제2 회전축(TM2)과 상호 연결되고, 제1 회전축(TM1)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제9 회전축(TM9)과 상호 연결되며, 제2 회전축(TM2)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결됨으로써, 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)가 모두 직결의 상태가 되면서 입력 그대로를 출력하는 전진 6속으로 변속되어 제7 회전축(TM7)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

전진 7속 변속단(D7)에서는 제2, 제3, 제4 클러치(C2)(C3)(C4)가 동시에 작동된다. 이에 따라 제1 회전축(TM1)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제9 회전축(TM9)과 상호 연결되고, 제2 회전축(TM2)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결되며, 제5 회전축(TM5)이 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결된 상태에서 제1, 제9 회전축(TM1)(TM9)으로 입력이 이루어진다. 그리고 제4 회전축(TM4)이 고정요소로 작동하면서 전진 7속으로 변속되어 제7 회전축(TM7)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

전진 8속 변속단(D8)에서는 제2, 제3 클러치(C2)(C3)와 제1 브레이크(B1)가 동시에 작동된다. 이에따라 제1 회전축(TM1)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제9 회전축(TM9)과 상호 연결되며, 제2 회전축(TM2)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결된 상태에서 제1, 제9 회전축(TM1)(TM9)으로 입력이 이루어진다. 그리고 제4 회전축(TM4)이 고정요소로 작동하고 있는 상태에서 제2 회전축(TM2)이 제1 브레이크(B1)의 작동에 의하여 고정요소로 동시에 작동하면서 전진 8속으로 변속되어 제7 회전축(TM7)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

전진 9속 변속단(D9)에서는 제2, 제4 클러치(C2)(C4)와 제1 브레이크(B1)가 동시에 작동된다. 이에 따라 제1 회전축(TM1)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제9 회전축(TM9)과 상호 연결되고, 제5 회전축(TM5)이 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결된 상태에서 제1, 제2 회전축(TM1)(TM9)으로 입력이 이루어진다. 그리고 제4 회전축(TM4)이 고정요소로 작동하고 있는 상태에서 제2 회전축(TM2)이 제1 브레이크(B1)의 작동에 의하여 고정요소로 동시에 작동하면서 전진 9속으로 변속되어 제2 회전축(TM2)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

후진 변속단(REV)에서는 제4 클러치(C4)와 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)가 동시에 작동된다. 이에 따라 제5 회전축(TM5)이 제4 클러치(C4)의 작동에 의하여 제6 회전축(TM6)과 상호 연결된 상태에서 제1 회전축(TM1)으로 입력이 이루어진다. 그리고 제4 회전축(TM4)이 고정요소로 작동하고 있는 상태에서 제2 회전축(TM2)과 제8 회전축(TM8)이 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)의 작동에 의하여 고정요소로 동시에 작동하면서 후진으로 변속되어 제7 회전축(TM7)을 포함하는 출력축(OS)을 통해 출력된다.

상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 4개의 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)를 4개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와 2개의 브레이크(B1)(B2)의 작동 제어를 통하여 적어도 전진 9속 이상 및 후진 1속 이상의 변속단을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 기어비 폭이 9.0 이상 확보됨으로써, 엔진 운전 효율을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 전진 6/7 변속단을 제외한 모든 변속단의 단간비가 1.2 이상 형성되면서 선형성을 확보할 수 있으므로 변속 전후 가속도, 엔진 속도 리듬감 등 운전성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

B1,B2... 제1, 제2 브레이크
C1,C2,C3,C4... 제1, 제2, 제3, 제4 클러치
PG1,PG2,PG3,PG4... 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트
S1,S2,S3,S4... 제1, 제2, 제3, 제4 선기어
PC1,PC2,PC3,PC4... 제1, 제2, 제3, 제4 유성캐리어
R1,R2,R3,R4... 제1, 제2, 제3, 제4 링기어
IS... 입력축
OS... 출력축
TM1,TM2,TM3,TM4,TM5,TM6,TM7,TM8,TM9...제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7, 제8, 제9 회전축

Claims

엔진의 동력을 전달받는 입력축;
변속된 동력을 출력하는 출력축;
제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 제1 유성기어세트;
제4, 제5, 제6 회전요소를 보유하는 제2 유성기어세트;
제7, 제8, 제9 회전요소를 보유하는 제3 유성기어세트;
제10, 제11, 제12 회전요소를 보유하는 제4 유성기어세트; 및
상기 회전요소와 회전요소를 선택적으로 연결하는 부분에 배치되거나, 상기 회전요소와 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 부분에 배치되는 6개의 제어요소를 포함하되,
상기 입력축은 제1 회전요소와 상시 연결됨과 동시에 제11 회전요소와 선택적으로 연결되며,
상기 출력축은 제12 회전요소와 제8 회전요소와 상시 연결되며,
상기 제4 회전요소는 변속기 하우징과 상시 연결되며,
상기 제3 회전요소는 제5 회전요소와 상시 연결되며,
상기 제7 회전요소는 제10 회전요소와 상시 연결되며,
상기 6개의 제어요소 중 3개의 제어요소가 작동되면서 적어도 전진 9속 이상의 변속단 및 적어도 하나 이상의 후진 변속단을 구현하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
제1항에 있어서,
상기 제2 회전요소는 제1 클러치를 통하여 입력축과 선택적으로 연결되며,
상기 제11 회전요소는 제2 클러치를 통하여 입력축과 선택적으로 연결되며,
상기 제2 회전요소는 제3 클러치를 통하여 제7 회전요소와 선택적으로 연결되며,
상기 제6 회전요소는 제4 클러치를 통하여 제7 회전요소와 선택적으로 연결되며,
상기 제2 회전요소는 제1 브레이크를 통하여 변속기 하우징과 선택적으로 연결되며,
상기 제9 회전요소는 제2 브레이크를 통하여 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
제1항에 있어서,
상기 제1 유성기어세트의 제1, 제2, 제3 회전요소는 각각 선기어, 유성캐리어, 링기어이며,
상기 제2 유성기어세트의 제4, 제5, 제6 회전요소는 각각 선기어, 유성캐리어, 링기어이며,
상기 제3 유성기어세트의 제7, 제8, 제9 회전요소는 각각 선기어, 유성캐리어, 링기어이며,
상기 제4 유성기어세트의 제10, 제11, 제12 회전요소는 각각 선기어, 유성캐리어, 링기어인 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
엔진의 동력을 전달받는 입력축;
변속된 동력을 출력하는 출력축;
제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 제1 유성기어세트;
제4, 제5, 제6 회전요소를 보유하는 제2 유성기어세트;
제7, 제8, 제9 회전요소를 보유하는 제3 유성기어세트;
제10, 제11, 제12 회전요소를 보유하는 제4 유성기어세트; 및
상기 회전요소와 회전요소를 선택적으로 연결하는 부분에 배치되거나, 상기 회전요소와 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 부분에 배치되는 6개의 제어요소를 포함하되,
상기 제1 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제1 회전축;
상기 제2 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제2 회전축;
상기 제3 회전요소, 제5 회전요소를 포함하여 이루어지는 제3 회전축;
상기 제4 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징과 직접 연결되는 제4 회전축;
상기 제6 회전요소를 포함하여 이루어지는 제5 회전축;
상기 제7 회전요소, 제10 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 제2 회전축과 제5 회전축에 선택적으로 연결되는 제6 회전축;
상기 제8 회전요소, 제12 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축과 직접 연결되는 제7 회전축;
상기 제9 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제8 회전축; 및
상기 제11 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 회전축과 선택적으로 연결되는 제9 회전축을 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
제4항에 있어서,
상기 제1 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 회전요소가 제1 선기어, 제2 회전요소가 제1 유성캐리어, 제3 회전요소가 제1 링기어로 이루어지며,
상기 제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제4 회전요소가 제2 선기어, 제5 회전요소가 제2 유성캐리어, 제6 회전요소가 제2 링기어로 이루어지고,
상기 제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제7 회전요소가 제3 선기어, 제8 회전요소가 제3 유성캐리어, 제9 회전요소가 제3 링기어로 이루어지며,
상기 제4 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제10 회전요소가 제4 선기어, 제11 회전요소가 제4 유성캐리어, 제12 회전요소가 제4 링기어로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
제4항에 있어서,
상기 6개의 제어요소는
상기 제1 회전축과 제2 회전축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
상기 제1 회전축과 제9 회전축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
상기 제2 회전축과 제6 회전축을 선택적으로 연결하는 제3 클러치;
상기 제5 회전축과 제6 회전축을 선택적으로 연결하는 제4 클러치;
상기 제2 회전축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
상기 제8 회전축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제2 브레이크를 포함하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
제6항에 있어서,
상기 6개의 제어요소의 선택적 작동에 의하여 구현되는 변속단은
제3, 제4 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제1 변속단;
제1, 제3 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제2 변속단;
제1, 제4 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제3 변속단;
제1, 제2 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제4 변속단;
제1, 제2, 제4 클러치의 동시 작동에 의한 전진 제5 변속단;
제1, 제2, 제3 클러치의 동시 작동에 의한 전진 제6 변속단;
제2, 제3, 제4 클러치의 동시 작동에 의한 전진 제7 변속단;
제2, 제3 클러치와 제1 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제8 변속단;
제2, 제4 클러치와 제1 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제9 변속단; 및
제4 클러치와 제1, 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 후진 변속단을 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
엔진의 동력을 전달받는 입력축;
변속된 동력을 출력하는 출력축;
싱글 피니언 유성기어세트로 이루어져, 제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 제1 유성기어세트;
싱글 피니언 유성기어세트로 이루어져, 제4, 제5, 제6 회전요소를 보유하는 제2 유성기어세트;
싱글 피니언 유성기어세트로 이루어져, 제7, 제8, 제9 회전요소를 보유하는 제3 유성기어세트; 및
싱글 피니언 유성기어세트로 이루어져, 제10, 제11, 제12 회전요소를 보유하는 제4 유성기어세트를 포함하되,
상기 제1 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제1 회전축;
상기 제2 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제2 회전축;
상기 제3 회전요소, 제5 회전요소를 포함하여 이루어지는 제3 회전축;
상기 제4 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징과 직접 연결되는 제4 회전축;
상기 제6 회전요소를 포함하여 이루어지는 제5 회전축;
상기 제7 회전요소, 제10 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 제2 회전축과 제5 회전축에 선택적으로 연결되는 제6 회전축;
상기 제8 회전요소, 제12 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축과 직접 연결되는 제7 회전축;
상기 제9 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제8 회전축;
상기 제11 회전요소를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 회전축과 선택적으로 연결되는 제9 회전축;
상기 제1 회전축과 제2 회전축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
상기 제1 회전축과 제9 회전축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
상기 제2 회전축과 제6 회전축을 선택적으로 연결하는 제3 클러치;
상기 제5 회전축과 제6 회전축을 선택적으로 연결하는 제4 클러치;
상기 제2 회전축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
상기 제8 회전축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제2 브레이크를 포함하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
제8항에 있어서,
상기 제1 유성기어세트는 제1 회전요소가 제1 선기어, 제2 회전요소가 제1 유성캐리어, 제3 회전요소가 제1 링기어로 이루어지며,
상기 제2 유성기어세트는 제4 회전요소가 제2 선기어, 제5 회전요소가 제2 유성캐리어, 제6 회전요소가 제2 링기어로 이루어지고,
상기 제3 유성기어세트는 제7 회전요소가 제3 선기어, 제8 회전요소가 제3 유성캐리어, 제9 회전요소가 제3 링기어로 이루어지며,
상기 제4 유성기어세트는 제10 회전요소가 제4 선기어, 제11 회전요소가 제4 유성캐리어, 제12 회전요소가 제4 링기어로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
제8항에 있어서,
4개의 클러치와 2개의 브레이크의 선택적 작동에 의하여 구현되는 변속단은
제3, 제4 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제1 변속단;
제1, 제3 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제2 변속단;
제1, 제4 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제3 변속단;
제1, 제2 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제4 변속단;
제1, 제2, 제4 클러치의 동시 작동에 의한 전진 제5 변속단;
제1, 제2, 제3 클러치의 동시 작동에 의한 전진 제6 변속단;
제2, 제3, 제4 클러치의 동시 작동에 의한 전진 제7 변속단;
제2, 제3 클러치와 제1 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제8 변속단;
제2, 제4 클러치와 제1 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제9 변속단; 및
제4 클러치와 제1, 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 후진 변속단을 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
엔진의 동력을 전달받는 입력축;
변속된 동력을 출력하는 출력축;
싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어를 보유하는 제1 유성기어세트;
싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어를 보유하는 제2 유성기어세트;
싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 제3 유성기어세트; 및
싱글 피니언 유성기어세트로서, 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어를 보유하는 제4 유성기어세트를 포함하되,
상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제1 회전축;
상기 제1 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제2 회전축;
상기 제1 링기어, 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지는 제3 회전축;
상기 제2 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징과 직접 연결되는 제4 회전축;
상기 제2 링기어를 포함하여 이루어지는 제5 회전축;
상기 제3 선기어, 제4 선기어를 포함하여 이루어지며, 상기 제2 회전축과 제5 회전축에 선택적으로 연결되는 제6 회전축;
상기 제3 유성캐리어, 제4 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력축과 직접 연결되는 제7 회전축;
상기 제3 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제8 회전축;
상기 제4 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 회전축과 선택적으로 연결되는 제9 회전축; 및
상기 회전축과 회전축을 선택적으로 연결하는 부분에 배치되거나, 상기 회전축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 부분에 배치되는 6개의 제어요소를 포함하여 이루어지는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
제11항에 있어서,
상기 6개의 제어요소는
상기 제1 회전축과 제2 회전축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
상기 제1 회전축과 제9 회전축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
상기 제2 회전축과 제6 회전축을 선택적으로 연결하는 제3 클러치;
상기 제5 회전축과 제6 회전축을 선택적으로 연결하는 제3 클러치;
상기 제2 회전축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제1 브레이크; 및
상기 제8 회전축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제2 브레이크 를 포함하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
제12항에 있어서,
상기 6개의 제어요소의 선택적 작동에 의하여 구현되는 변속단은
제3, 제4 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제1 변속단;
제1, 제3 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제2 변속단;
제1, 제4 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제3 변속단;
제1, 제2 클러치와 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제4 변속단;
제1, 제2, 제4 클러치의 동시 작동에 의한 전진 제5 변속단;
제1, 제2, 제3 클러치의 동시 작동에 의한 전진 제6 변속단;
제2, 제3, 제4 클러치의 동시 작동에 의한 전진 제7 변속단;
제2, 제3 클러치와 제1 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제8 변속단;
제2, 제4 클러치와 제1 브레이크의 동시 작동에 의한 전진 제9 변속단; 및
제4 클러치와 제1, 제2 브레이크의 동시 작동에 의한 후진 변속단을 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.