KR20190007553A - 다단 변속기 - Google Patents

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KR20190007553A
KR20190007553A KR1020170088405A KR20170088405A KR20190007553A KR 20190007553 A KR20190007553 A KR 20190007553A KR 1020170088405 A KR1020170088405 A KR 1020170088405A KR 20170088405 A KR20170088405 A KR 20170088405A KR 20190007553 A KR20190007553 A KR 20190007553A
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Abstract

본 발명은 각각 3개의 회전요소를 가진 제1유성기어장치 및 제3유성기어장치와; 4개의 회전요소를 가진 제2유성기어장치;를 포함하여 구성되고, 상기 제1유성기어장치는 제1회전요소가 상기 제3유성기어장치의 제2회전요소에 직결되고, 제2회전요소는 출력축에 직결되며, 제3회전요소는 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며; 상기 제2유성기어장치는 제1회전요소가 상기 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며, 제2회전요소가 상기 제3유성기어장치의 제1회전요소에 직결되고, 제3회전요소 및 제4회전요소가 각각 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치되며; 상기 제3유성기어장치는 상기 제2회전요소가 상기 제2유성기어장치의 제1회전요소 및 제3회전요소에 각각 연결될 수 있도록 설치되고, 제3회전요소는 입력축에 직결된다.

Description

다단 변속기{MULTI-STAGE TRANSMISSION}
본 발명은 다단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행상황에 따라 다양한 변속단을 제공할 수 있는 변속기의 구조에 관한 기술이다.
차량의 주행상황은 정지 상태로부터 가속상태 및 감속상태 등 다양하게 변화하므로, 변속기는 엔진의 동력을 다양한 주행상황에 맞게 적절히 변속하여 구동륜에 제공하여야 한다.
특히, 강화되는 세계 각국의 연비 규제에 대응하기 위해서는 높은 효율로 차량의 우수한 연비를 확보할 수 있도록 하는 변속기가 필요하며, 이를 위해 변속기는 상대적으로 적고 간단한 구성을 가지면서도 상대적으로 많은 변속단을 제공할 수 있어야 하는 실정이다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 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 10-2013-0004392 A
본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 상대적으로 간단한 구성과 적은 중량으로 적어도 9단 이상의 전진 변속단과 1단 이상의 후진 변속단을 제공하여, 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 한 다단 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 다단 변속기는,
각각 3개의 회전요소를 가진 제1유성기어장치 및 제3유성기어장치와;
4개의 회전요소를 가진 제2유성기어장치;를 포함하여 구성되고,
상기 제1유성기어장치는 제1회전요소가 상기 제3유성기어장치의 제2회전요소에 직결되고, 제2회전요소는 출력축에 직결되며, 제3회전요소는 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며;
상기 제2유성기어장치는 제1회전요소가 상기 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며, 제2회전요소가 상기 제3유성기어장치의 제1회전요소에 직결되고, 제3회전요소 및 제4회전요소가 각각 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치되며;
상기 제3유성기어장치는 상기 제2회전요소가 상기 제2유성기어장치의 제1회전요소 및 제3회전요소에 각각 연결될 수 있도록 설치되고, 제3회전요소는 입력축에 직결된 것을 특징으로 한다.
상기 제2유성기어장치의 제1회전요소는 제1브레이크에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고;
상기 제1유성기어장치의 제3회전요소는 제2브레이크에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며;
상기 제2유성기어장치의 제3회전요소는 제1클러치에 의해 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치되며;
상기 제2유성기어장치의 제4회전요소는 제2클러치에 의해 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치되고;
상기 제3유성기어장치의 제2회전요소는 제2유성기어장치의 제1회전요소에 제3클러치에 의해 연결될 수 있도록 설치되고;
상기 제3유성기어장치의 제2회전요소는 제2유성기어장치의 제2회전요소에 제4클러치에 의해 연결될 수 있도록 설치될 수 있다.
상기 제1유성기어장치의 제1회전요소는 제1선기어, 제2회전요소는 제1캐리어, 제3회전요소는 제1링기어로 구성되고;
상기 제2유성기어장치는 래비뉴타입 복합유성기어장치로 구성되며;
상기 제2유성기어장치의 제1회전요소는 제2-1선기어, 제2회전요소는 제2-2선기어, 제3회전요소는 제2캐리어, 제4회전요소는 제2링기어로 구성되고;
상기 제3유성기어장치의 제1회전요소는 제3선기어, 제2회전요소는 제3캐리어, 제3회전요소는 제3링기어로 구성될 수 있다.
상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치는 상기 출력축과 입력축의 축방향을 따라 차례로 동심축을 이루어 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다단 변속기는,
3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치, 4개의 회전요소를 가지는 제2유성기어장치 및 3개의 회전요소를 가지는 제3유성기어장치와, 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축을 포함하여 구성되며;
제1회전축은 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 직결된 출력축이고;
제2회전축은 상기 제1유성기어장치의 제3회전요소에 직결되고;
제3회전축은 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소와 제3유성기어장치의 제2회전요소에 직결되며;
제4회전축은 상기 제2유성기어장치의 제4회전요소에 직결되고;
제5회전축은 상기 제2유성기어장치의 제2회전요소와 제3유성기어장치의 제1회전요소에 직결되며;
제6회전축은 상기 제2유성기어장치의 제3회전요소에 직결되고;
제7회전축은 상기 제2유성기어장치의 제1회전요소에 직결되고;
제8회전축은 상기 제3유성기어장치의 제3회전요소에 직결된 입력축이며;
상기 제7회전축과 변속기케이스 사이에는 제1브레이크가 설치되고, 상기 제2회전축과 변속기케이스 사이에는 제2브레이크가 설치되며, 상기 제1회전축과 제6회전축 사이에는 제1클러치가 설치되고, 상기 제1회전축과 제4회전축 사이에는 제2클러치가 설치되며, 상기 제3회전축과 제7회전축 사이에는 제3클러치가 설치되고; 상기 제3회전축과 제6회전축 사이에는 제4클러치가 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 제1유성기어장치의 제1회전요소는 제1선기어, 제2회전요소는 제1캐리어, 제3회전요소는 제1링기어로 구성되고;
상기 제2유성기어장치는 래비뉴타입 복합유성기어장치로 구성되며;
상기 제2유성기어장치의 제1회전요소는 제2-1선기어, 제2회전요소는 제2-2선기어, 제3회전요소는 제2캐리어, 제4회전요소는 제2링기어로 구성되고;
상기 제3유성기어장치의 제1회전요소는 제3선기어, 제2회전요소는 제3캐리어, 제3회전요소는 제3링기어로 구성될 수 있다.
본 발명은 상대적으로 간단한 구성과 적은 중량으로 적어도 9단 이상의 전진 변속단과 1단 이상의 후진 변속단을 제공하여, 차량의 연비 향상에 기여할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다단 변속기의 구조를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 변속기의 작동 모드표이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 다단 변속기는, 각각 3개의 회전요소를 가진 제1유성기어장치(PG1) 및 제3유성기어장치(PG3)와; 4개의 회전요소를 가진 제2유성기어장치(PG2)를 포함하여 구성된다.
상기 제1유성기어장치(PG1)는 제1회전요소가 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소에 직결되고, 제2회전요소는 출력축(OUT)에 직결되며, 제3회전요소는 변속기케이스(CS)에 고정 가능하게 설치된다.
상기 제2유성기어장치(PG2)는 제1회전요소가 상기 변속기케이스(CS)에 고정 가능하게 설치되며, 제2회전요소가 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소에 직결되고, 제3회전요소 및 제4회전요소가 각각 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치된다.
상기 제3유성기어장치(PG3)는 상기 제2회전요소가 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소 및 제3회전요소에 각각 연결될 수 있도록 설치되고, 제3회전요소는 입력축(IN)에 직결된 구조이다.
상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 제1브레이크(B1)에 의해 변속기케이스(CS)에 고정 가능하게 설치되고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소는 제2브레이크(B2)에 의해 변속기케이스(CS)에 고정 가능하게 설치되며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소는 제1클러치(CL1)에 의해 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치되며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제4회전요소는 제2클러치(CL2)에 의해 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치되고, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소는 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소에 제3클러치(CL3)에 의해 연결될 수 있도록 설치되고, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소는 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소에 제4클러치(CL4)에 의해 연결될 수 있도록 설치된다.
즉, 상기 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2)에 의해 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소를 각각 변속기케이스(CS)에 연결시켜서 고정시키거나 자유회전 가능하게 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
물론, 상기 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2), 제1클러치(CL1), 제2클러치(CL2), 제3클러치(CL3), 제4클러치(CL4)는 모두 도시되지 않은 컨트롤러에 의해 차량의 주행상황에 맞게 도 2와 같은 작동 모드표에 따라 제어됨으로써, 전진 변속단 총 10단 후진 변속단 1단의 변속단을 형성할 수 있게 된다.
특히, 상기 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2), 제1클러치(CL1), 제2클러치(CL2), 제3클러치(CL3), 제4클러치(CL4)를 "변속요소"로 통칭하면, 상기 본 발명의 변속기는 도 2에 도시된 바와 같이 1단부터 10단에 이르는 일련의 변속 시, 하나의 변속요소를 해제하면서 다른 하나의 변속요소를 체결함에 의해 변속이 이루어지는 소위 clutch-to-clutch 변속이 가능하다.
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소는 제1선기어(S1), 제2회전요소는 제1캐리어(C1), 제3회전요소는 제1링기어(R1)로 구성되고, 상기 제2유성기어장치(PG2)는 래비뉴타입 복합유성기어장치로 구성되며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 제2-1선기어(S2-1), 제2회전요소는 제2-2선기어(S2-2), 제3회전요소는 제2캐리어(C2), 제4회전요소는 제2링기어(R2)로 구성되고, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소는 제3선기어(S3), 제2회전요소는 제3캐리어(C3), 제3회전요소는 제3링기어(R3)로 구성된다.
상기 제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2) 및 제3유성기어장치(PG3)는 상기 출력축(OUT)과 입력축(IN)의 축방향을 따라 차례로 동심축을 이루어 배치된다.
또한, 상기한 바와 같은 본 발명 다단 변속기는 다음과 같이 표현될 수 있는 바, 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치(PG1), 4개의 회전요소를 가지는 제2유성기어장치(PG2) 및 3개의 회전요소를 가지는 제3유성기어장치(PG3)와, 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축을 포함하여 구성된다.
제1회전축(Sh1)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 직결된 출력축(OUT)이고, 제2회전축(Sh2)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소에 직결되고, 제3회전축(Sh3)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소에 직결되며, 제4회전축(Sh4)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제4회전요소에 직결되고, 제5회전축(Sh5)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소에 직결되며, 제6회전축(Sh6)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소에 직결되고, 제7회전축(Sh7)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소에 직결되고, 제8회전축(Sh8)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소에 직결된 입력축(IN)이다.
여기서, 상기 제7회전축(Sh7)과 변속기케이스(CS) 사이에는 제1브레이크(B1)가 설치되고, 상기 제2회전축(Sh2)과 변속기케이스(CS) 사이에는 제2브레이크(B2)가 설치되며, 상기 제1회전축(Sh1)과 제6회전축(Sh6) 사이에는 제1클러치(CL1)가 설치되고, 상기 제1회전축(Sh1)과 제4회전축(Sh4) 사이에는 제2클러치(CL2)가 설치되며, 상기 제3회전축(Sh3)과 제7회전축(Sh7) 사이에는 제3클러치(CL3)가 설치되고; 상기 제3회전축(Sh3)과 제6회전축(Sh6) 사이에는 제4클러치(CL4)가 설치된 것이다.
상기한 바와 같이 2개의 단순 유성기어장치와 1개의 복합유성기어장치 및 6개의 변속요소로 구성된 본 발명 다단 변속기는 도 2에 도시된 바와 같은 작동 모드표에 따라 전진 10단 및 후진 1단을 구현하는 바, 비교적 적은 부품수와 간단한 구성 및 적은 중량으로 10단의 다단 변속단을 구현할 수 있어서, 차량의 주행상황에 보다 최적화된 변속비 제공으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
PG1; 제1유성기어장치
PG2; 제2유성기어장치
PG3; 제3유성기어장치
IN; 입력축
OUT; 출력축
CS; 변속기케이스
B1; 제1브레이크
B2; 제2브레이크
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
CL3; 제3클러치
CL4; 제4클러치
S1; 제1선기어
C1; 제1캐리어
R1; 제1링기어
S2-1; 제2-1선기어
S2-2; 제2-2선기어
C2; 제2캐리어
R2; 제2링기어
S3; 제3선기어
C3; 제3캐리어
R3; 제3링기어
Sh1; 제1회전축
Sh2; 제2회전축
Sh3; 제3회전축
Sh4; 제4회전축
Sh5; 제5회전축
Sh6; 제6회전축
Sh7; 제7회전축
Sh8; 제8회전축

Claims (6)

  1. 각각 3개의 회전요소를 가진 제1유성기어장치 및 제3유성기어장치와;
    4개의 회전요소를 가진 제2유성기어장치;를 포함하여 구성되고,
    상기 제1유성기어장치는 제1회전요소가 상기 제3유성기어장치의 제2회전요소에 직결되고, 제2회전요소는 출력축에 직결되며, 제3회전요소는 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며;
    상기 제2유성기어장치는 제1회전요소가 상기 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며, 제2회전요소가 상기 제3유성기어장치의 제1회전요소에 직결되고, 제3회전요소 및 제4회전요소가 각각 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치되며;
    상기 제3유성기어장치는 상기 제2회전요소가 상기 제2유성기어장치의 제1회전요소 및 제3회전요소에 각각 연결될 수 있도록 설치되고, 제3회전요소는 입력축에 직결된 것
    을 특징으로 하는 다단 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2유성기어장치의 제1회전요소는 제1브레이크에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고;
    상기 제1유성기어장치의 제3회전요소는 제2브레이크에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며;
    상기 제2유성기어장치의 제3회전요소는 제1클러치에 의해 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치되며;
    상기 제2유성기어장치의 제4회전요소는 제2클러치에 의해 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결될 수 있도록 설치되고;
    상기 제3유성기어장치의 제2회전요소는 제2유성기어장치의 제1회전요소에 제3클러치에 의해 연결될 수 있도록 설치되고;
    상기 제3유성기어장치의 제2회전요소는 제2유성기어장치의 제2회전요소에 제4클러치에 의해 연결될 수 있도록 설치된 것
    을 특징으로 하는 다단 변속기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1유성기어장치의 제1회전요소는 제1선기어, 제2회전요소는 제1캐리어, 제3회전요소는 제1링기어로 구성되고;
    상기 제2유성기어장치는 래비뉴타입 복합유성기어장치로 구성되며;
    상기 제2유성기어장치의 제1회전요소는 제2-1선기어, 제2회전요소는 제2-2선기어, 제3회전요소는 제2캐리어, 제4회전요소는 제2링기어로 구성되고;
    상기 제3유성기어장치의 제1회전요소는 제3선기어, 제2회전요소는 제3캐리어, 제3회전요소는 제3링기어로 구성된 것
    을 특징으로 하는 다단 변속기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치는 상기 출력축과 입력축의 축방향을 따라 차례로 동심축을 이루어 배치된 것
    을 특징으로 하는 다단 변속기.
  5. 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치, 4개의 회전요소를 가지는 제2유성기어장치 및 3개의 회전요소를 가지는 제3유성기어장치와, 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축을 포함하여 구성되며;
    제1회전축은 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 직결된 출력축이고;
    제2회전축은 상기 제1유성기어장치의 제3회전요소에 직결되고;
    제3회전축은 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소와 제3유성기어장치의 제2회전요소에 직결되며;
    제4회전축은 상기 제2유성기어장치의 제4회전요소에 직결되고;
    제5회전축은 상기 제2유성기어장치의 제2회전요소와 제3유성기어장치의 제1회전요소에 직결되며;
    제6회전축은 상기 제2유성기어장치의 제3회전요소에 직결되고;
    제7회전축은 상기 제2유성기어장치의 제1회전요소에 직결되고;
    제8회전축은 상기 제3유성기어장치의 제3회전요소에 직결된 입력축이며;
    상기 제7회전축과 변속기케이스 사이에는 제1브레이크가 설치되고, 상기 제2회전축과 변속기케이스 사이에는 제2브레이크가 설치되며, 상기 제1회전축과 제6회전축 사이에는 제1클러치가 설치되고, 상기 제1회전축과 제4회전축 사이에는 제2클러치가 설치되며, 상기 제3회전축과 제7회전축 사이에는 제3클러치가 설치되고; 상기 제3회전축과 제6회전축 사이에는 제4클러치가 설치된 것
    을 특징으로 하는 다단 변속기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1유성기어장치의 제1회전요소는 제1선기어, 제2회전요소는 제1캐리어, 제3회전요소는 제1링기어로 구성되고;
    상기 제2유성기어장치는 래비뉴타입 복합유성기어장치로 구성되며;
    상기 제2유성기어장치의 제1회전요소는 제2-1선기어, 제2회전요소는 제2-2선기어, 제3회전요소는 제2캐리어, 제4회전요소는 제2링기어로 구성되고;
    상기 제3유성기어장치의 제1회전요소는 제3선기어, 제2회전요소는 제3캐리어, 제3회전요소는 제3링기어로 구성된 것
    을 특징으로 하는 다단 변속기.
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