KR20180105482A - 차량용 자동변속기 - Google Patents

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KR20180105482A
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Abstract

차량용 자동변속기에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량용 자동변속기는: 엔진의 동력을 전달받는 입력축과, 입력축과 이격된 위치에 설치되어 변속된 동력을 출력하는 출력축과, 복수의 회전요소를 구비하는 제1유성기어세트와, 입력축에 연결되어 동력을 전달받으며 제1유성기어세트와 연결되는 회전요소를 구비하는 제2유성기어세트와, 제1유성기어세트와 연결되는 회전요소를 구비하며 출력축과 연결되는 제3유성기어세트와, 제2유성기어세트와 제3유성기어세트에 연결되는 회전요소를 각각 구비하는 제4유성기어세트와, 제1유성기어세트 내지 상기 제4유성기어세트에 연결되어 동력을 전달하는 회전샤프트부와, 회전샤프트부의 설정된 요소들을 선택적으로 연결하거나 회전샤프트부의 설정된 요소와 입력축을 선택적으로 연결하는 3개의 클러치 및 회전샤프트부의 설정된 요소와 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 4개의 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 자동변속기{AUTOMATIC TRANSMISSION FOR CAR}
본 발명은 차량용 자동변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 4개의 유성기어세트와, 3개의 클러치와, 4개의 브레이크를 이용하여 전진10속 후진1속 변속단을 구현하는 차량용 자동변속기에 관한 것이다.
일반적으로 자동변속기는 복수의 유성기어세트 조합에 의해 구현되며, 토크 컨버터로부터 전달되는 회전동력을 다단으로 자동 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 한다.
자동변속기는 구현 가능한 변속단이 많을수록 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할 뿐만 아니라, 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 구현할 수 있기 때문에, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있도록 꾸준한 연구가 이루어지고 있다.
자동변속기는 동일 변속단을 구현하더라도 선기어와 유성캐리어와 링기어로 이루어진 회전요소의 연결구성에 따라 상이한 작동 매커니즘을 갖는다.
한편, 자동변속기는 다수의 변속단을 구현하되, 변속제어 관점에서 이웃하는 변속단으로의 순차 변속시, 하나의 마찰부재를 해제하고 다른 하나의 마찰부재를 작동하는 작동조건을 만족시켜야 한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2008-0033789호(2008.04.17 공개, 발명의 명칭 : 차량용 9속 자동 변속기의 기어 트레인)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 4개의 유성기어세트와, 3개의 클러치와, 4개의 브레이크를 이용하여 전진10속 후진1속 변속단을 구현하는 차량용 자동변속기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 자동변속기는: 엔진의 동력을 전달받는 입력축과, 입력축과 이격된 위치에 설치되어 변속된 동력을 출력하는 출력축과, 복수의 회전요소를 구비하는 제1유성기어세트와, 입력축에 연결되어 동력을 전달받으며 제1유성기어세트와 연결되는 회전요소를 구비하는 제2유성기어세트와, 제1유성기어세트와 연결되는 회전요소를 구비하며 출력축과 연결되는 제3유성기어세트와, 제2유성기어세트와 제3유성기어세트에 연결되는 회전요소를 각각 구비하는 제4유성기어세트와, 제1유성기어세트 내지 제4유성기어세트에 연결되어 동력을 전달하는 회전샤프트부와, 회전샤프트부의 설정된 요소들을 선택적으로 연결하거나 회전샤프트부의 설정된 요소와 입력축을 선택적으로 연결하는 3개의 클러치 및 회전샤프트부의 설정된 요소와 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 4개의 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제1유성기어세트는, 제2유성기어세트와 연결되는 제1선기어와, 제3유성기어세트와 연결되는 제1링기어 및 제1선기어와 제1링기어의 사이에 배치되며 브레이크를 통해 변속기하우징에 선택적으로 연결되는 제1캐리어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제2유성기어세트는, 제4유성기어세트와 연결되는 제2선기어와, 제1유성기어세트와 연결되는 제2링기어 및 제2선기어와 제2링기어의 사이에 배치되며 입력축에 상시 연결되는 제2캐리어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제3유성기어세트는, 제1유성기어세트와 연결되는 제3선기어와, 출력축에 연결되는 제3링기어 및 제3선기어와 제3링기어의 사이에 배치되며 제4유성기어세트에 연결되는 제3캐리어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제4유성기어세트는, 제2유성기어세트와 연결되는 제4선기어와, 브레이크를 통해 변속기하우징에 선택적으로 연결되는 제4링기어 및 제4선기어와 제4링기어의 사이에 배치되며 제3유성기어세트에 연결되는 제4캐리어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 회전샤프트부에 구비된 회전샤프트는 7개인 것을 특징으로 한다.
또한 회전샤프트부는, 제2유성기어세트와 제4유성기어세트를 연결하는 제1회전샤프트와, 제1유성기어세트와 제2유성기어세트를 연결하는 제2회전샤프트와, 제1유성기어세트에 연결되는 제3회전샤프트와, 제3유성기어세트와 제4유성기어세트를 연결하는 제4회전샤프트와, 제4유성기어세트에 연결되는 제5회전샤프트와, 제1유성기어세트와 제3유성기어세트를 연결하는 제6회전샤프트 및 제1유성기어세트에 연결되는 제7회전샤프트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제1회전샤프트는 제2선기어와 제4선기어를 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한 제2회전샤프트는 제1선기어와 제2링기어를 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한 제3회전샤프트는 제1캐리어에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 제4회전샤프트는 제3캐리어와 제4캐리어를 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한 제5회전샤프트는 제4링기어에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 제6회전샤프트는 제3선기어와 제1링기어를 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한 제7회전샤프트는 제1링기어에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 브레이크는 제1회전샤프트와 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 제1브레이크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 브레이크는 제5회전샤프트와 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 제2브레이크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 브레이크는 제6회전샤프트와 제7회전샤프트 중 어느 하나와 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 제3브레이크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 브레이크는 제3회전샤프트와 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 제4브레이크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 클러치는 입력축과 제7회전샤프트를 선택적으로 연결하는 제1클러치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 클러치는 제3회전샤프트와 제4회전샤프트를 선택적으로 연결하는 제2클러치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 클러치는 제2회전샤프트와 제4회전샤프트를 선택적으로 연결하는 제3클러치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 제1유성기어세트, 제2유성기어세트, 제3유성기어세트, 제4유성기어세트, 회전샤프트부, 클러치 및 브레이크의 동작으로 전진 10단 후진 1단의 다단 변속단을 구현하는 것을 특징으로 한다.
다단 변속단은, 제1브레이크와 제2브레이크와 제1클러치가 작동하여 구현되는 후진 변속단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제1브레이크와 제2브레이크와 제2클러치가 작동하여 구현되는 전진1속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제2브레이크와 제3브레이크와 제2클러치가 작동하여 구현되는 전진2속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제2브레이크와 제2클러치와 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진3속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제2브레이크와 제1클러치와 제2클러치가 작동하여 구현되는 전진4속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제1클러치와 제2클러치와 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진5속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제1브레이크와 제1클러치와 제2클러치가 작동하여 구현되는 전진6속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제1브레이크와 제2클러치와 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진7속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제1브레이크와 제1클러치와 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진8속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제1브레이크와 제3브레이크와 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진9속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 다단 변속단은, 제1브레이크와 제4브레이크와 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진10속 변속단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 제1링기어는 복수 개로 분할되어 제1캐리어에 맞물리며, 제3회전샤프트는 복수 개로 분할된 제1링기어의 사이를 통과하여 제4브레이크와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 제1링기어는 2개로 분할되어 제1분할기어와 제2분할기어를 포함하며, 제1분할기어에 연결된 제6회전샤프트와 제2분할기어에 연결된 제7회전샤프트의 회전수는 동일한 것을 특징으로 한다.
또한 제1유성기어세트와 제3유성기어세트와 제2유성기어세트와 제4유성기어세트의 순서로 입력축에 가깝게 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 자동변속기는 4개의 유성기어세트와, 3개의 클러치와, 4개의 브레이크를 이용하여 전진10속 후진1속 변속단을 구현할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 입력축에서 2번째에 위치하는 유성기어세트에 출력축이 연결되므로 변속장치의 크기를 감소시켜 차량 탑재성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 제1링기어를 2개로 분할하여 제1캐리어와 제4브레이크가 연결되기 위한 통로를 형성하므로 제1캐리어와 제4브레이크의 연결이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기의 변속단별 작동표이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 자동변속기의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 자동변속기의 변속단별 작동표이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기의 변속단별 작동표이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기(1)는, 엔진의 동력을 전달받는 입력축(IS)과, 입력축(IS)과 이격된 위치에 설치되어 변속된 동력을 출력하는 출력축(OS)과, 복수의 회전요소를 구비하는 제1유성기어세트(PG1)와, 입력축(IS)에 연결되어 동력을 전달받으며 제1유성기어세트(PG1)와 연결되는 회전요소를 구비하는 제2유성기어세트(PG2)와, 제1유성기어세트(PG1)와 연결되는 회전요소를 구비하며 출력축(OS)과 연결되는 제3유성기어세트(PG3)와, 제2유성기어세트(PG2)와 제3유성기어세트(PG3)에 연결되는 회전요소를 각각 구비하는 제4유성기어세트(PG4)와, 제1유성기어세트(PG1) 내지 제4유성기어세트(PG4)에 연결되어 동력을 전달하는 회전샤프트부(N)와, 회전샤프트부(N)의 설정된 요소들을 선택적으로 연결하거나 회전샤프트부(N)의 설정된 요소와 입력축(IS)을 선택적으로 연결하는 3개의 클러치 및 회전샤프트부(N)의 설정된 요소와 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결하는 4개의 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
차량용 자동변속기(1)는 입력축(IS)과, 제1유성기어세트(PG1), 제2유성기어세트(PG2)와, 제3유성기어세트(PG3)와, 제4유성기어세트(PG4)와, 출력축(OS)을 포함한다. 이에 따라 입력축(IS)으로부터 입력되는 동력이 제1,제2,제3,제4유성기어세트(PG1,PG2,PG3,PG4)의 상호 보완작동에 의해 변속된 후, 출력축(OS)을 통해 출력된다.
엔진의 동력을 전달받는 입력축(IS)은 입력부재이며, 엔진의 크랭크샤프트로부터 입력되는 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어진 회전동력이 입력된다. 입력축(IS)과 이격된 위치에 설치되어 변속된 동력을 출력하는 출력축(OS)은 출력부재이며, 차동장치를 통해 구동륜을 구동시키도록 구동력을 전달한다.
제1유성기어세트(PG1)는 복수의 회전요소가 맞물리며 회전하므로 변속이 이루어지는 기술사상 안에서 다양한 종류의 유성기어장치가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1유성기어세트(PG1)는 제1선기어(S1)와, 제1링기어(R1)와, 제1선기어(S1)와 제1링기어(R1) 사이에서 치합되는 제1캐리어(P1)를 포함한다. 제1선기어(S1)는 제2유성기어세트(PG2)의 제2링기어(R2)와 항시 연결되며, 제1링기어(R1)는 제3유성기어세트(PG3)의 제3선기어(S3)와 항시 연결된다. 제1캐리어(P1)는 제1선기어(S1)와 제1링기어(R1)의 사이에 배치되며 브레이크를 통해 변속기하우징(H)에 선택적으로 연결되거나 연결이 해제된다.
제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)는 복수 개로 분할되어 제1캐리어(P1)에 맞물리며, 제3회전샤프트(N3)는 복수 개로 분할된 제1링기어(R1)의 사이를 통과하여 제4브레이크(B4)와 연결된다. 즉 제1링기어(R1)가 분할되는 형상으로 설치되므로, 제1링기어(R1)의 양측에 설치된 제1캐리어(P1)와 제4브레이크(B4)의 연결이 용이하게 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따른 제1링기어(R1)는 2개로 분할되어 제1분할기어(R11)와 제2분할기어(R12)로 이루어진다. 제1분할기어(R11)와 제2분할기어(R12)는 제1피니언에 맞물려서 회전하므로 회전수는 동일하다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 제1링기어(R1)는 제1캐리어(P1)와 연결된 제3회전샤프트(N3)가 제4브레이크(B4)에 직결로 연결되기 위한 통로를 형성하기 위해 복수 개로 분할되어 제1캐리어(P1)에 맞물려서 회전한다. 일 실시예에 따른 제1링기어(R1)는 2개로 분할되어 제1분할기어(R11)와 제2분할기어(R12)를 포함하며, 제1분할기어(R11)에 연결된 제6회전샤프트(N6)와 제2분할기어(R12)에 연결된 제7회전샤프트(N7)의 회전수는 동일하다. 따라서 제3브레이크(B3)가 제6회전샤프트(N6)에 선택적으로 연결되거나 제7회전샤프트(N7)에 선택적으로 연결되어도 차량용 자동변속기(1)는 동일한 기능을 구현한다. 일 실시예에 따른 제3브레이크(B3)는 변속기하우징(H)에 고정되며, 제6회전샤프트(N6)에 선택적으로 연결되거나 연결이 해제된다.
제2유성기어세트(PG2)는 입력축(IS)에 연결되어 동력을 전달받으며, 제1유성기어세트(PG1)와 연결되는 회전요소를 구비하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 유성기어장치가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2유성기어세트(PG2)는 제2선기어(S2)와, 제2링기어(R2)와, 제2선기어(S2)와 제2링기어(R2) 사이에서 치합되는 제2캐리어(P2)를 포함한다. 제2선기어(S2)는 제4유성기어세트(PG4)의 제4선기어(S4)에 직결되며, 제2링기어(R2)는 제1유성기어세트(PG1)의 제1선기어(S1)에 직결된다. 제2캐리어(P2)는 제2선기어(S2)와 제2링기어(R2)의 사이에 배치되며 입력축(IS)에 상시 연결되어 동력을 전달받는다.
제3유성기어세트(PG3)는 제1유성기어세트(PG1)와 연결되는 회전요소를 구비하며 출력축(OS)에 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제3유성기어세트(PG3)는 제3선기어(S3)와, 제3링기어(R3)와, 제3선기어(S3)와 제3링기어(R3) 사이에서 치합되는 제3캐리어(P3)를 포함한다. 제3선기어(S3)는 제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)에 항시 연결되며, 브레이크를 통해 변속기하우징(H)에 선택적으로 연결되거나 연결이 해제된다. 제3링기어(R3)는 출력축(OS)에 연결되며, 제3캐리어(P3)는 제3선기어(S3)와 제3링기어(R3)의 사이에 배치되며 제4유성기어세트(PG4)의 제4캐리어(P4)에 연결된다.
제4유성기어세트(PG4)는 제2유성기어세트(PG2)와 제3유성기어세트(PG3)에 연결되는 회전요소를 각각 구비한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제4유성기어세트(PG4)는 제4선기어(S4)와, 제4링기어(R4)와, 제4선기어(S4)와 제4링기어(R4) 사이에서 치합되는 제4캐리어(P4)을 포함한다.
제4선기어(S4)는 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2)에 직결되며, 제4링기어(R4)는 브레이크를 통해 변속기하우징(H)에 선택적으로 연결되거나 연결이 해제된다. 제4캐리어(P4)는 제4선기어(S4)와 제4링기어(R4)의 사이에 배치되며 제3유성기어세트(PG3)의 제3캐리어(P3)에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기(1)는 입력축(IS)이 위치한 일측(도 1기준 우측)에서 타측(도 1 기준 좌측)을 향하여 제1유성기어세트(PG1)와 제3유성기어세트(PG3)와 제2유성기어세트(PG2)와 제4유성기어세트(PG4)의 순서로 입력축(IS)에 가깝게 설치된다. 즉 제1유성기어세트(PG1) 내지 제4유성기어세트(PG4)에서 제1유성기어세트(PG1)가 입력축(IS)에 가장 가깝게 설치된다. 그리고 입력축(IS)에 두번째로 가까운 제3유성기어세트(PG3)에 출력축(OS)이 연결되므로 차량용 자동변속기(1)의 외형이 축소되어 차량 탑재에 보다 유리하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기(1)는 입력축(IS)과 출력축(OS)과 7개의 회전샤프트를 포함한 9개의 회전요소에 의해 동력이 전달된다. 회전샤프트부(N)는 제1유성기어세트(PG1) 내지 제4유성기어세트(PG4)에 연결되어 동력을 전달한다. 일 실시예에 따른 회전샤프트부(N)에 구비된 회전샤프트의 개수는 7개로 한정한다.
제1회전샤프트(N1)는 제2유성기어세트(PG2) 중 한 회전요소와 제4유성기어세트(PG4) 중 한 회전요소를 상시 연결한다. 일 예로 제1회전샤프트(N1)는 제2선기어(S2)와 제4선기어(S4)를 상시 연결할 수 있다.
제2회전샤프트(N2)는 제1유성기어세트(PG1) 중 한 회전요소와 제2유성기어세트(PG2) 중 한 회전요소를 상시 연결한다. 일 예로 제2회전샤프트(N2)는 제1선기어(S1)와 제2링기어(R2)를 상시 연결할 수 있다.
제3회전샤프트(N3)는 제1유성기어세트(PG1) 중 한 회전요소에 연결된다. 일 예로 제3회전샤프트(N3)의 일측은 제1캐리어(P1)에 연결되며 타측은 제2클러치(C2)에 선택적으로 연결되거나 연결이 해제된다.
제4회전샤프트(N4)는 제3유성기어세트(PG3) 중 한 회전요소와 제4유성기어세트(PG4) 중 한 회전요소를 상시 연결한다. 일 예로 제4회전샤프트(N4)는 제3캐리어(P3)와 제4캐리어(P4)를 상시 연결할 수 있다. 또한 제4회전샤프트(N4)에는 제2클러치(C2)와 제3클러치(C3)가 연결된다.
제5회전샤프트(N5)는 제4유성기어세트(PG4) 중 한 회전요소에 연결된다. 일 예로 제5회전샤프트(N5)의 일측은 제4링기어(R4)에 연결되며 타측은 제2브레이크(B2)에 선택적으로 연결되거나 연결이 해제된다.
제6회전샤프트(N6)는 제1유성기어세트(PG1) 중 한 회전요소와 제3유성기어세트(PG3) 중 한 회전요소를 상시 연결한다. 일 예로 제6회전샤프트(N6)는 제3선기어(S3)와 제1링기어(R1)를 상시 연결하며, 이를 보다 상세하게 설명하면 제6회전샤프트(N6)의 일측은 제3선기어(S3)에 연결되며 타측은 제1링기어(R1) 중 제1분할기어(R11)에 연결된다. 또한 제6회전샤프트(N6)는 제3브레이크(B3)에 선택적으로 연결되거나 연결이 해제된다.
제7회전샤프트(N7)는 제1유성기어세트(PG1) 중 한 회전요소에 연결된다. 일 예로 제7회전샤프트(N7)의 일측은 제1링기어(R1) 중 제2분할기어(R12)에 연결되며 타측은 제1클러치(C1)에 연결된다.
클러치는 회전샤프트부(N)의 설정된 요소들을 선택적으로 연결하거나 회전샤프트부(N)의 설정된 요소와 입력축(IS)을 선택적으로 연결하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 클러치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기(1)에서 3개의 클러치가 사용되며, 이러한 클러치는 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)와 제3클러치(C3)를 포함한다.
제1클러치(C1)는 입력축(IS)과 제7회전샤프트(N7)를 선택적으로 연결하거나 연결을 해제시킨다. 제2클러치(C2)는 제3회전샤프트(N3)와 제4회전샤프트(N4)를 선택적으로 연결하거나 연결을 해제시킨다. 제3클러치(C3)는 제2회전샤프트(N2)와 제4회전샤프트(N4)를 선택적으로 연결하거나 연결을 해제시킨다.
브레이크는 회전샤프트부(N)의 설정된 요소와 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 브레이크가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기(1)에서 4개의 브레이크가 사용되며, 이러한 브레이크는 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2)와 제3브레이크(B3)와 제4브레이크(B4)를 포함한다. 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2)와 제3브레이크(B3)와 제4브레이크(B4)는 변속기하우징(H)에 각각 고정되며, 설정된 회전샤프트에 선택적으로 연결되거나 연결이 해제된다.
제1브레이크(B1)는 제1회전샤프트(N1)와 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결하거나 연결을 해제시킨다. 제2브레이크(B2)는 제5회전샤프트(N5)와 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결하거나 연결을 해제시킨다. 제3브레이크(B3)는 제6회전샤프트(N6)와 제7회전샤프트(N7) 중 어느 하나와 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결하거나 연결을 해제시킨다. 제4브레이크(B4)는 제3회전샤프트(N3)와 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결하거나 연결을 해제시킨다. 일 실시예에 따른 제3브레이크(B3)는 제6회전샤프트(N6)와 변속기하우징(H)을 선택적으로 연결하거나 연결을 해제시킨다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 자동변속기(1)는, 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)와 제3유성기어세트(PG3)와 제4유성기어세트(PG4)와 회전샤프트부(N)와 클러치와 브레이크의 동작으로 전진 10단 후진 1단의 다단 변속단을 구현한다.
다단 변속단 중 후진 변속단은 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2)와 제1클러치(C1)가 동시 작동하여 구현된다. 전진1속 변속단은 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2)와 제2클러치(C2)가 동시 작동하여 구현된다. 전진2속 변속단은 제2브레이크(B2)와 제3브레이크(B3)와 제2클러치(C2)가 동시 작동하여 구현된다. 전진3속 변속단은 제2브레이크(B2)와 제2클러치(C2)와 제3클러치(C3)가 동시 작동하여 구현된다. 전진4속 변속단은 제2브레이크(B2)와 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)가 동시 작동하여 구현된다. 전진5속 변속단은 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)와 제3클러치(C3)가 동시 작동하여 구현된다. 전진6속 변속단은 제1브레이크(B1)와 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)가 동시 작동하여 구현된다. 전진7속 변속단은 제1브레이크(B1)와 제2클러치(C2)와 제3클러치(C3)가 동시 작동하여 구현된다. 전진8속 변속단은, 제1브레이크(B1)와 제1클러치(C1)와 제3클러치(C3)가 동시 작동하여 구현된다. 전진9속 변속단은, 제1브레이크(B1)와 제3브레이크(B3)와 제3클러치(C3)가 동시 작동하여 구현된다. 전진10속 변속단은, 제1브레이크(B1)와 제4브레이크(B4)와 제3클러치(C3)가 동시 작동하여 구현된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 자동변속기(10)를 설명하기로 한다.
설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예와 구성 및 작용이 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호로 인용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 자동변속기의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 자동변속기의 변속단별 작동표이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 자동변속기(10)에서 제6회전샤프트(N6)는 제3선기어(S3)와 제1링기어(R1)를 직결로 연결시킨다. 제6회전샤프트(N6)의 일측은 제3선기어(S3)에 연결되며 타측은 제1링기어(R1)의 제1분할기어(R11)에 연결된다.
제7회전샤프트(N7)의 일측은 제1링기어(R1)의 제2분할기어(R12)에 연결되며, 제7회전샤프트(N7)의 타측은 제1클러치(C1)와 제3브레이크(B3)를 향한 방향으로 각각 분기된다. 따라서 제7회전샤프트(N7)는 제1클러치(C1)의 동작으로 입력축(IS)에 선택적으로 연결되거나 연결이 해제될 수 있다. 또한 제3브레이크(B3)의 동작으로 제7회전샤프트(N7)가 변속기하우징(H)에 선택적으로 연결되므로 제7회전샤프트(N7)의 회전이 구속될 수 있다. 제3브레이크(B3)의 동작이 해제되는 경우에는 제7회전샤프트(N7)와 제3브레이크(B3)가 이격되므로 제7회전샤프트(N7)의 회전이 구속되지 않는다.
제6회전샤프트(N6)와 제7회전샤프트(N7)의 연결상태 외에 다른 구성은 일 실시예와 동일하므로 이에 따른 상세한 설명 및 동작상태에 대한 설명은 생략한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 자동변속기(10)는, 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)와 제3유성기어세트(PG3)와 제4유성기어세트(PG4)와 회전샤프트부(N)와 클러치와 브레이크의 동작으로 전진 10단 후진 1단의 다단 변속단을 구현하며, 이에 따른 상세 동작은 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 차량용 자동변속기(1,10)는 제1,제2,제3,제4유성기어세트(PG1,PG2,PG3,PG4)와, 제1,제2,제3클러치(C1,C2,C3)와, 제1,제2,제3,제4브레이크(B1,B2,B3,B4)를 조합하여, 전진10속 및 후진 1속 변속단을 구현할 수 있다. 또한 입력축(IS)이 진입되는 입구측(도 1기준 우측)에서 2번째에 위치하는 유성기어세트에 출력축(OS)이 연결되므로 변속장치의 크기를 감소시켜 차량 탑재성을 향상시킬 수 있다. 또한 제1링기어(R1)를 2개로 분할하여 제1캐리어(P1)와 제4브레이크(B4)가 연결되기 위한 통로를 형성하므로 제1캐리어(P1)와 제4브레이크(B4)의 연결이 용이하게 이루어질 수 있다. 또한 본 발명은 종래 대비 클러치의 개수가 감소되어 부품비를 절감할 수 있으며, 차량용 자동변속기(1,10)의 외형이 감소되며 드래그 토크가 저감되는 효과를 가진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1, 10: 차량용 자동변속기
PG1,PG2,PG3,PG4 : 제1,제2,제3,제4유성기어세트
S1,S2,S3,S4 : 제1,제2,제3,제4선기어
P1,P2,P3,P4 : 제1,제2,제3,제4캐리어
R1,R2,R3,R4 : 제1,제2,제3,제4링기어
R11: 제1분할기어 R12: 제2분할기어
IS : 입력축 OS : 출력축
H : 변속기하우징
C1,C2,C3 : 제1,제2,제3클러치
B1,B2,B3,B4 : 제1,제2,제3,제4브레이크
N: 회전샤프트부
N1,N2,N3,N4,N5,N6,N7: 제1,제2,제3,제4,제5,제6,제7회전샤프트

Claims (36)

  1. 엔진의 동력을 전달받는 입력축;
    상기 입력축과 이격된 위치에 설치되어 변속된 동력을 출력하는 출력축;
    복수의 회전요소를 구비하는 제1유성기어세트;
    상기 입력축에 연결되어 동력을 전달받으며, 상기 제1유성기어세트와 연결되는 회전요소를 구비하는 제2유성기어세트;
    상기 제1유성기어세트와 연결되는 회전요소를 구비하며 상기 출력축과 연결되는 제3유성기어세트;
    상기 제2유성기어세트와 상기 제3유성기어세트에 연결되는 회전요소를 각각 구비하는 제4유성기어세트;
    상기 제1유성기어세트 내지 상기 제4유성기어세트에 연결되어 동력을 전달하는 회전샤프트부;
    상기 회전샤프트부의 설정된 요소들을 선택적으로 연결하거나, 상기 회전샤프트부의 설정된 요소와 상기 입력축을 선택적으로 연결하는 3개의 클러치; 및
    상기 회전샤프트부의 설정된 요소와 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 4개의 브레이크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트는, 상기 제2유성기어세트와 연결되는 제1선기어;
    상기 제3유성기어세트와 연결되는 제1링기어; 및
    상기 제1선기어와 상기 제1링기어의 사이에 배치되며, 상기 브레이크를 통해 상기 변속기하우징에 선택적으로 연결되는 제1캐리어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2유성기어세트는, 상기 제4유성기어세트와 연결되는 제2선기어;
    상기 제1유성기어세트와 연결되는 제2링기어; 및
    상기 제2선기어와 상기 제2링기어의 사이에 배치되며, 상기 입력축에 상시 연결되는 제2캐리어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제3유성기어세트는, 상기 제1유성기어세트와 연결되는 제3선기어;
    상기 출력축에 연결되는 제3링기어; 및
    상기 제3선기어와 상기 제3링기어의 사이에 배치되며, 상기 제4유성기어세트에 연결되는 제3캐리어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제4유성기어세트는, 상기 제2유성기어세트와 연결되는 제4선기어;
    상기 브레이크를 통해 상기 변속기하우징에 선택적으로 연결되는 제4링기어; 및
    상기 제4선기어와 상기 제4링기어의 사이에 배치되며, 상기 제3유성기어세트에 연결되는 제4캐리어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전샤프트부에 구비된 회전샤프트는 7개인 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전샤프트부는, 상기 제2유성기어세트와 상기 제4유성기어세트를 연결하는 제1회전샤프트;
    상기 제1유성기어세트와 상기 제2유성기어세트를 연결하는 제2회전샤프트;
    상기 제1유성기어세트에 연결되는 제3회전샤프트;
    상기 제3유성기어세트와 상기 제4유성기어세트를 연결하는 제4회전샤프트;
    상기 제4유성기어세트에 연결되는 제5회전샤프트;
    상기 제1유성기어세트와 상기 제3유성기어세트를 연결하는 제6회전샤프트; 및
    상기 제1유성기어세트에 연결되는 제7회전샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1회전샤프트는, 상기 제2선기어와 상기 제4선기어를 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2회전샤프트는, 상기 제1선기어와 상기 제2링기어를 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제3회전샤프트는, 상기 제1캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제4회전샤프트는, 상기 제3캐리어와 제4캐리어를 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제5회전샤프트는, 상기 제4링기어에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제6회전샤프트는, 상기 제3선기어와 상기 제1링기어를 연결하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제7회전샤프트는, 상기 제1링기어에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 브레이크는, 상기 제1회전샤프트와 상기 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 제1브레이크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 브레이크는, 상기 제5회전샤프트와 상기 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 제2브레이크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 브레이크는, 상기 제6회전샤프트와 상기 제7회전샤프트 중 어느 하나와 상기 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 제3브레이크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 브레이크는, 상기 제3회전샤프트와 상기 변속기하우징을 선택적으로 연결하는 제4브레이크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 클러치는, 상기 입력축과 상기 제7회전샤프트를 선택적으로 연결하는 제1클러치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 클러치는, 상기 제3회전샤프트와 상기 제4회전샤프트를 선택적으로 연결하는 제2클러치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 클러치는, 상기 제2회전샤프트와 상기 제4회전샤프트를 선택적으로 연결하는 제3클러치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트, 상기 제2유성기어세트, 상기 제3유성기어세트, 상기 제4유성기어세트, 상기 회전샤프트부, 상기 클러치 및 상기 브레이크의 동작으로 전진 10단 후진 1단의 다단 변속단을 구현하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제1브레이크와 상기 제2브레이크와 상기 제1클러치가 작동하여 구현되는 후진 변속단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제1브레이크와 상기 제2브레이크와 상기 제2클러치가 작동하여 구현되는 전진1속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제2브레이크와 상기 제3브레이크와 상기 제2클러치가 작동하여 구현되는 전진2속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제2브레이크와 상기 제2클러치와 상기 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진3속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제2브레이크와 상기 제1클러치와 상기 제2클러치가 작동하여 구현되는 전진4속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제1클러치와 상기 제2클러치와 상기 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진5속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제1브레이크와 상기 제1클러치와 상기 제2클러치가 작동하여 구현되는 전진6속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제1브레이크와 상기 제2클러치와 상기 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진7속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제1브레이크와 상기 제1클러치와 상기 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진8속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제1브레이크와 상기 제3브레이크와 상기 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진9속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 다단 변속단은, 상기 제1브레이크와 상기 제4브레이크와 상기 제3클러치가 작동하여 구현되는 전진10속 변속단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  34. 제 18 항 내지 제 33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1링기어는 복수 개로 분할되어 상기 제1캐리어에 맞물리며,
    상기 제3회전샤프트는 복수 개로 분할된 상기 제1링기어의 사이를 통과하여 상기 제4브레이크와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제1링기어는 2개로 분할되어 제1분할기어와 제2분할기어를 포함하며, 상기 제1분할기어에 연결된 상기 제6회전샤프트와 상기 제2분할기어에 연결된 상기 제7회전샤프트의 회전수는 동일한 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트와 상기 제3유성기어세트와 상기 제2유성기어세트와 상기 제4유성기어세트의 순서로 상기 입력축에 가깝게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기.
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