KR20180042021A - 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리 - Google Patents

자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토크 컨버터를 통하여 엔진 출력 측에 접속되는 입력축 상의 프론트 측으로부터 복수 개의 유성기어세트를 조합하여 이루어지는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리에 있어서, 전방 측에 위치하는 제 1싱글 피니언 유성기어세트와 상기 제 1싱글 피니언 유성기어세트의 후방측에 위치하는 더블 피니언 유성기어세트와, 상기 제1싱글 피니어 유성세트와 상기 더블 피니언 유성기어세트 사이에 위치하는 제 2싱글 피니언 유성기어세트를 포함하며, 상기 제 1싱글 피니언 유성기어세트는, 제 1선기어와, 제 1피니어 기어와, 프론트 링기어와, 프론트 케리어를 구비하고, 상기 프톤트 링기어는, 상기 프론트 케리어의 외주면에 안착되는 제1 베어링을 구비한다.

Description

자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리{Planetary gear set assembly For Automatic transmission}
본 발명은 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 상태에서의 1속, 2속 주행 시 리어 유성기어세트에서 발생하는 소음을 저감시킬 수 있도록 한 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 자동 변속기의 다단 변속 메커니즘은 복수의 유성 기어 세트를 조합하여 구현되고 있으며, 이러한 복수의 유성 기어 세트가 조합된 파워 트레인은 자동 변속기에 포함된 토크 컨버터(torque converter)로부터 토크를 입력 받아 이를 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 하게 된다.
여기서 상기 각각의 유성 기어 세트는 선기어, 유성 캐리어 및 링기어를 그 작동 요소로 포함하고 있으며, 유성캐리어에는 링기어와 선기어에 기어 결합하는 피니언 기어가 연결되어 있다.
최근에는 전진 6속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 하는 자동 변속기의 6속 파워 트레인이 개발되어 차량에 적용되고 있으며, 한편으로는 그 이상의 변속단을 구현할 수 있는 자동 변속기의 개발이 활발하게 진행되고 있다.
도 1은 종래 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리를 구성하는 자동 변속기 6속 파워 트레인을 나타내는 단면도이고, 도 2는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리의 종래 발명에 따른 효과를 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 자동 변속기의 6속 파워 트레인은 일 예로서, 토크 컨버터(TC)를 통하여 엔진 출력측에 접속되는 입력축 상의 전방으로부터 제 1싱글 피니언 유성기어세트(3), 제 2싱글 피니언 유성기어세트(5), 및 더블 피니언 유성기어세트(7)가 순차적으로 배열되어 구성된다.
즉, 자동 변속기의 6속 파워 트레인은 2 개의 싱글 피니언 유성기어세트(3, 5)와 하나의 더블 피니언 유성기어 세트(7)의 조합으로서 이루어지며, 제 1싱글 피니언 유성기어세트(3)는 엔진 측에 배치되고, 제 2싱글 피니언유성기어세트(5)와 더블 피니언 유성기어세트(7)가 순서대로 상기 제 1싱글 피니언 유성기어세트(3)의 후측에 배치되어 있다.
여기서, 상기 제 1싱글 피니언 유성기어셋트(3)는 제 1선기어(101), 제 1유성기어(102) 및 제 1링기어(103)로 구성되고, 제2 싱글 피니언 유성기어셋트(5)는 제2 선기어(201), 제 2유성기어(202) 및 제 2링기어(203)로서 구성되며, 더블 피니언 유성기어셋트(7)는 제 3선기어(301), 2 조의 제 3유성기어(302) 및 제 3링기어(303)로서 구성된다.
이 경우, 상기 제 1싱글 피니언 유성기어세트(3)의 제 1링기어(103)와 더블 피니언 유성기어세트(7)의 제 3링기어(303)는 서로 스플라인 결합된다.
그런데, 종래 기술에서는 차량 상태에서 1속, 2속 주행 시, 제 1링기어(103)를 통해 동력을 전달하는 과정에 제 1링기어(103)의 비틀어짐으로 인해 제 3링기어(303)도 비틀어지게 됨으로써 제 3링기어(303)와 제 3피니언 기어(302) 사이의 치 접촉이 불균일하게 되어 소음이 발생하게 된다. 이러한 소음은 운전자로 하여금 불쾌감을 유발시키는 요인으로서 작용하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량 상태에서의 1속, 2속 주행 시 간단한 구조로서 더블 피니언 유성기어세트 링기어 거동을 제어하여 소음을 현저하게 저감시키는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리를 제공하는데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 변속이용 유성기어세트 어셈블리는, 토크 컨버터를 통하여 엔진 출력 측에 접속되는 입력축 상의 프론트 측으로부터 복수 개의 유성기어세트를 조합하여 이루어지는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리에 있어서, 전방 측에 위치하는 제 1싱글 피니언 유성기어세트; 상기 제 1싱글 피니언 유성기어세트의 후방측에 위치하는 더블 피니언 유성기어세트; 및 상기 제1싱글 피니어 유성세트와 상기 더블 피니언 유성기어세트 사이에 위치하는 제 2싱글 피니언 유성기어세트를 포함하며; 상기 제 1싱글 피니언 유성기어세트는, 제 1선기어와, 제 1피니어 기어와, 프론트 링기어와, 프론트 케리어를 구비하고, 상기 프톤트 링기어는, 상기 프론트 케리어의 외주면에 안착되는 제1 베어링을 구비한다.
바람직하게, 상기 제1 베어링은 상기 프론트 링기어의 일측 단부와 상기 프론트 케리어 사이에 개재된다.
바람직하게, 상기 프론트 링기어는 상기 제1 링기어를 지지하도록 상기 일측 단부에 마련되는 지지부를 더 구비한다.
바람직하게, 상기 제1 베어링은 상기 프론트 케리어의 외주면을 둘러싸도록 마련된 레이디얼 베어링으로 구성된다.
바람직하게, 상기 프론트 링기어는, 상기 프론트 케리어의 일측면과 상기 프론트 링기어의 일측면 사이에 개재되며 스러스트 베어링으로 구성된 제2 베어링과, 트랜스퍼 기어의 일측면과 상기 프론트 링기어의 타측면 사이에 개재되며 스러스트 베어링으로 구성된 제3 베어링을 더 구비한다.
본 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
본 발명에 따르면, 동력을 전달하는 각각의 요소들 중 기본적인 흔들림을 잡아, 선기어에서 피니언, 링기어로 전달되는 치형이 안정화되어 소음이 약화되는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리를 구성하는 자동 변속기 6속 파워 트레인을 나타내는 단면도이다.
도 2는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리의 종래 발명에 따른 효과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리를 구성하는 자동 변속기 6속 파워 트레인을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 'A'를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리를 구성하는 베어링이 구비된 프론트 캐리어를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리에 따른 효과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리를 구성하는 자동 변속기 6속 파워 트레인을 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 'A'를 확대하여 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리를 구성하는 베어링이 구비된 프론트 캐리어를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리에 따른 효과를 나타내는 그래프이다.
바람직한 차량의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 변경될 수 있으며, 본 실시예에서는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리인 경우이다.
도 1은 본 발명의 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리를 구성하는 자동 변속기 6속 파워 트레인을 나타내는 단면도이다.
6속 파워 트레인은 토크 컨버터(TC)를 통하여 엔진 출력측에 접속되는 입력축 상의 전방 측으로부터 복수 개의 유성기어세트들을 조합하여 이루어진다. 6속 파워 트레인은 일 예로서, 입력축을 기준으로 전방 측으로부터 제 1싱글 피니언 유성기어세트(10), 제 2싱글 피니언 유성기어세트(20), 및 더블 피니언 유성기어세트(30)가 순차적으로 배열되어 구성된다.
제 1싱글 피니언 유성기어세트(10)는 제 1선기어(12), 제 1피니언 기어(14), 프론트 링기어(16) 및 프론트 케리어(17)(당 업계에서는 링기어를 통상적으로 "에널러스 기어" 라고도 한다)로 구성된다.
제 2싱글 피니언 유성기어세트(20)는 제 1싱글 피니언 유성기어세트(10)의 후방에 마련되며, 제 2선기어(22), 제 2피니언 기어(24) 및 리어 링기어(36)로서 구성된다.
그리고 상기 더블 피니언 유성기어세트(30)는 제 2싱글 피니언 유성기어세트(20)의 후방에 마련되며, 제 3선기어(32), 2 조의 제 3피니언 기어(34) 및 리어 링기어(36)로서 구성된다.
유성기어세트들(10, 20, 30)의 배열은 변속기 전측에 제 1싱글 피니언 유성기어세트(10)가 배치되고, 변속기 후측에 더블 피니언 유성기어세트(30)가 배치되며, 그 사이에 제 2싱글 피니언 유성기어세트(20)가 배치된다.
더블 피니언 유성기어세트(30)는 클러치(40)를 통하여 입력축(1)에 가변 연결되는 바, 제 3선기어(32)는 상기 클러치(40)와 용접으로서 일체로 연결된다.
그리고, 프론트 링기어(16)와 리어 링기어(36)는 서로 스플라인 결합된다. 차량 상태에서 발생된 유성기어 소음 개선을 위해, 입력축(1, Input shaft)에 맞물려있는 선기어가 케리어 내부의 피니언기어로 동력을 전달하고 그 동력은 링기어(Annulus Gear)로 전달된다. 이러한 링기어의 거동을 제어하여 소음을 줄일 수 있다. 프론트 링기어(16)에 배치된 베어링(50)을 포함한다.
한편, 프론트 링기어(16)를 통하여 트랜스퍼 기어(Transfer Gear)(60)로 동력을 전달한다. 트랜스퍼 기어(60)는 입력축을 기준으로 전방 측에 배치되며 프론트 케리어(17)와 스플라인 결합된다.
그런데, 프론트 링기어(16)를 통하여 동력이 전달하면 리어 링기어(36)도 비틀어지게 되어 소음이 발생한다. 그러나 본 발명에서와 같이, 제 1싱글 피니언 유성기어세트(10)의 프론트 링기어(16)에는 프론트 케리어(17)의 외주면에 안착되는 제1 베어링(50)이 구비된다.
프론트 케리어(17)의 외주면과 대면하는 프론트 링기어(16)의 일측 단부에는 제1 베어링(50)이 장착되는 지지부(16a)가 형성된다. 제1 베어링(50)은, 프론트 케리어(17)의 외주면과 프론트 링기어(16)의 지지부(16a) 개재되며, 프론트 링기어의 지지부(16a)에 의해 지지된다. 이러한 제1 베어링(50)은 프론트 케리어(17)의 외주면을 둘러싸도록 마련된 레이디얼 베어링으로 구성될 수 있다. 이에 대응하여, 지지부(16a)는 중공에 제1 베어링(50)이 삽입되어 장착되는 링 형상을 가질 수 있다. 또한, 프론트 링기어(16)는 제1 베어링(50)이 구비될 수 있도록 수회 절곡하여 구비되고, 이때, 제1 베어링(50)이 장착되는 지지부(16a)와 근접한 절곡부의 각도(a)는 40도로 형성될 수 있다. 이러한 제1 베어링(50)에 의하면, 프론트 케리어(17)는 제1 베어링(50)에 의해 무부하 상태로 회전 지지된다. 그러면, 제1 베어링(50)은 프론트 링기어(16) 및 프론트 링기어(16)와 결합된 리어 링기어(36)가 프론트 케리어(17)와 프론트 링기어(16) 사이에 작용하는 마찰력에 의해 비틀어지는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 리어 링기어(36)와 제 3피니언 기어(34) 사이에 접촉의 불균열이 발생하지 않게 되어, 소음의 발생을 줄일 수 있다.
추가적으로, 프론트 링기어(16)에는 제2 베어링(19a)과, 제3 베어링(19b)이 구비될 수 있다. 제2 베어링(19a)은, 프론트 링기어(16)의 일측면과 프론트 케리어(17)의 일측면 사이에 개재되며, 스러스트 베어링으로 구성될 수 있다. 제3 베어링(19b)은, 프론트 링기어(16)의 타측면과 트랜스퍼 기어(60)의 일측면 사이에 개재되며, 스러스트 베어링으로 구성될 수 있다. 또한, 프론트 링기어(16)에는 양측면에는 이러한 제2 베어링(19a)과 제3 베어링(19b)의 장착되는 장착홈(16b)이 형성될 수 있다. 이러한 제2 베어링(19a)와 제3 베어링(19b)은 프론트 링기어(16)를 축 방향으로 회전 지지할 수 있다. 한편, 미설명된 도면 부호 18은 프론트 케리어(17)의 샤프트로서, 제 1피니언 기어(14)과 축 결합된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 동력을 전달하는 각각의 요소들 중 기본적인 흔들림을 잡아, 썬기어에서 피니언, 링기어로 전달되는 치형이 안정화되어, 저토크에서 고토크까지 15dB정도 개선된 것을 도 6을 참조하면 알 수 있다.
실시예에 따른 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1: 입력축
10: 제 1싱글 피니언 유성기어세트
20: 제 2싱글 피니언 유성기어세트
30: 더블 피니언 유성기어세트
40: 클러치
50: 제1 베어링

Claims (5)

  1. 토크 컨버터를 통하여 엔진 출력 측에 접속되는 입력축 상의 프론트 측으로부터 복수 개의 유성기어세트를 조합하여 이루어지는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리에 있어서,
    전방 측에 위치하는 제 1싱글 피니언 유성기어세트;
    상기 제 1싱글 피니언 유성기어세트의 후방측에 위치하는 더블 피니언 유성기어세트; 및
    상기 제1싱글 피니어 유성세트와 상기 더블 피니언 유성기어세트 사이에 위치하는 제 2싱글 피니언 유성기어세트를 포함하며;
    상기 제 1싱글 피니언 유성기어세트는, 제 1선기어와, 제 1피니어 기어와, 프론트 링기어와, 프론트 케리어를 구비하고,
    상기 프톤트 링기어는, 상기 프론트 케리어의 외주면에 안착되는 제1 베어링을 구비하는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베어링은 상기 프론트 링기어의 일측 단부와 상기 프론트 케리어 사이에 개재되는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프론트 링기어는 상기 제1 링기어를 지지하도록 상기 일측 단부에 마련되는 지지부를 더 구비하는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 베어링은 상기 프론트 케리어의 외주면을 둘러싸도록 마련된 레이디얼 베어링은 구성되는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프론트 링기어는, 상기 프론트 케리어의 일측면과 상기 프론트 링기어의 일측면 사이에 개재되며 스러스트 베어링으로 구성된 제2 베어링과, 트랜스퍼 기어의 일측면과 상기 프론트 링기어의 타측면 사이에 개재되며 스러스트 베어링으로 구성된 제3 베어링을 더 구비하는 자동 변속기용 유성기어세트 어셈블리.
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