KR20190029857A - 차량용 다단 변속기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 다단 변속기는 엔진의 동력을 전달받는 입력축(IN); 동력을 출력하는 출력축(OUT); 각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어세트(PG1), 제2유성기어세트(PG2), 제3유성기어세트(PG3); 상기 입력축(IN)에 연결되는 제1회전축(A1); 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1회전요소, 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소 및 제3유성기어세트(PG3)의 제1회전요소에 연결되는 제2회전축(A2); 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제2회전요소, 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소 및 제4유성기어세트(PG4)의 제3회전요소에 연결되는 제3회전축(A3); 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소와 연결되는 제4회전축(A4); 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제3회전요소와 연결되는 제5회전축(A5); 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제1회전요소와 연결되는 제6회전축(A6); 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소와 연결되는 제7회전축(A7); 상기 출력축(IN)에 연결되는 제8회전축(A8);을 포함할 수 있다.

Description

차량용 다단 변속기 {MULTY STAGE TRANSMISSION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 다단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가급적 적은 부품수와 간단한 구성으로 가급적 많은 변속단을 구현하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
최근 유가 상승은 전 세계 자동차 제조사에 대한 연비 개선을 향한 무한 경쟁에 돌입하게 하는 요인이 되었으며, 엔진의 경우, 다운 사이징 등과 같은 기술을 통해 중량 저감 및 연비 개선 노력에 힘을 쏟고 있는 실정이다.
한편, 차량에 탑재되는 변속기에서 추구할 수 있는 연비 개선 방법 중에는 변속기의 다단화를 통해 엔진이 보다 효율적인 운전점에서 운전될 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 방법이 있다.
또한, 이와 같은 변속기의 다단화는 엔진을 상대적으로 저 RPM 대역에서 운전하도록 함으로써, 차량의 정숙성을 더욱 향상시키도록 할 수도 있다.
그러나, 변속기의 변속단이 증가하면 할수록 변속기를 구성하고 있는 내부 부품수도 증가하게 되어 탑재성, 원가, 중량, 전달 효율이 오히려 악화 될 수 있기 때문에, 변속기의 다단화를 통한 연비 개선 효과를 극대화시키기 위해서는 적은 부품수와 비교적 간단한 구성으로 최대한의 효율을 이끌어 낼 수 있는 변속기 구조를 고안하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2013-0003981 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가급적 적은 부품수와 간단한 구성으로 가급적 많은 변속단을 구현하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 다단 변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 다단 변속기는 엔진의 동력을 전달받는 입력축(IN); 동력을 출력하는 출력축(OUT); 각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어세트(PG1), 제2유성기어세트(PG2), 제3유성기어세트(PG3); 상기 입력축(IN)에 연결되는 제1회전축(A1); 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1회전요소, 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소 및 제3유성기어세트(PG3)의 제1회전요소에 연결되는 제2회전축(A2); 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제2회전요소, 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소 및 제4유성기어세트(PG4)의 제3회전요소에 연결되는 제3회전축(A3); 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소와 연결되는 제4회전축(A4); 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제3회전요소와 연결되는 제5회전축(A5); 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제1회전요소와 연결되는 제6회전축(A6); 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소와 연결되는 제7회전축(A7); 상기 출력축(IN)에 연결되는 제8회전축(A8);을 포함할 수 있다.
상기 제7회전축(A7)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소 및 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소와 연결되고, 상기 제8회전축(A8)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소와 연결되며, 상기 유성기어세트들은 싱글 피니언 타입으로 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
또는, 상기 제7회전축(A7)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소 및 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소와 연결되고,
상기 제8회전축(A8)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소와 연결되며, 상기 제1,2,4유성기어세트는 싱글 피니언 타입이고, 제3유성기어세트(PG3)는 더블 피니언 타입으로 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 8개의 회전축 중 2개의 회전축을 상호 연결하는 4개의 클러치; 및 상기 7개의 회전축 중, 상기 입력축(IN) 또는 출력축(OUT)에 연결되지 않은 회전축과 변속기 하우징(CS)을 선택적으로 연결하는 2개의 브레이크;로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 4개의 클러치는, 상기 제1회전축(A1)과 제3회전축(A3) 사이에 설치되는 제1클러치(CL1); 상기 제1회전축(A1)과 제6회전축(A6) 사이에 설치되는 제2클러치(CL2); 상기 제5회전축(A5)과 제7회전축(A7) 사이에 설치되는 제3클러치(CL3); 상기 제5회전축(A5)과 제6회전축(A6) 사이에 설치되는 제4클러치(CL4);로 구성되고, 상기 2개의 브레이크는, 상기 제2회전축(A2)과 변속기 케이스(CS) 사이에 설치되는 제1브레이크(B1); 제4회전축(A4)과 변속기 케이스(CS) 사이에 설치되는 제2브레이크(B2);로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1,2,3회전요소는 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어로 구성되고, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제1,2,3회전요소는 제2선기어, 제2캐리어, 제2링기어로 구성되며, 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제1,2,3회전요소는 제3선기어, 제3캐리어, 제3링기어로 구성되고, 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제1,2,3회전요소는 제4선기어, 제4캐리어, 제4링기어로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 다단 변속기에 따르면 4개의 유성기어세트를 이루는 회전요소들이 클러치 및 브레이크의 선택적 단속 작동에 의해서 회전속도 및 방향이 변화되면서 변속이 이루어지고, 이 같은 변속작용을 통해 전진 10단 및 후진 1단의 기어비를 구현하여 주행할 수 있다.
따라서, 자동변속기의 변속단을 다단화하여 연비를 개선하는 것은 물론, 엔진 저 RPM영역대의 운전점 사용으로 인해 차량의 정숙 주행성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 다단 변속기 구조를 대략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 차량용 다단 변속기의 변속단 별 작동을 도시한 표,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 다단 변속기 구조를 대략적으로 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 차량용 다단 변속기의 변속단 별 작동을 도시한 표이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 다단 변속기에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 다단 변속기 구조를 대략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 다단 변속기는 엔진의 동력을 전달받는 입력축(IN); 동력을 출력하는 출력축(OUT); 각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어세트(PG1), 제2유성기어세트(PG2), 제3유성기어세트(PG3); 상기 입력축(IN)에 연결되는 제1회전축(A1); 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1회전요소(S1), 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소(S2) 및 제3유성기어세트(PG3)의 제1회전요소(S3)에 연결되는 제2회전축(A2); 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제2회전요소(C1), 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소(C2) 및 제4유성기어세트(PG4)의 제3회전요소(R4)에 연결되는 제3회전축(A3); 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소(R1)와 연결되는 제4회전축(A4); 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제3회전요소(R2)와 연결되는 제5회전축(A5); 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제1회전요소(S4)와 연결되는 제6회전축(A6); 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소(C4)와 연결되는 제7회전축(A7); 상기 출력축(OUT)에 연결되는 제8회전축(A8);을 포함할 수 있다.
상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1,2,3회전요소는 제1선기어(S1), 제1캐리어(C1), 제1링기어(R1)로 구성되고, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제1,2,3회전요소는 제2선기어(S2), 제2캐리어(C2), 제2링기어(R2)로 구성되며, 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제1,2,3회전요소는 제3선기어(S3), 제3캐리어(C3), 제3링기어(R3)로 구성되고, 상기 제4유성기어세트(PG4)의 제1,2,3회전요소는 제4선기어(S4), 제4캐리어(C4), 제4링기어(R4)로 구성된다.
상기 제1회전축(A1)과 제8회전축(A8)은 별도의 연결장치를 통해서 각각 입력축(IN), 출력축(OUT)에 연결될 수도 있으나, 각각 입력축(IN), 출력축(OUT) 그 자체로 마련될 수 있다.
제1 실시예에서 상기 제7회전축(A7)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소(R3) 및 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소(C4)와 연결되고, 상기 제8회전축(A8)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소(C3)와 연결되며, 상기 유성기어세트들은 싱글 피니언 타입으로 구비된다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 실시예에서 상기 제2유성기어세트(PG2), 제4유성기어세트(PG4), 제3유성기어세트(PG3) 및 제1유성기어세트(PG1)는 상기 입력축(IN)과 출력축(OUT)의 축방향을 따라 차례로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 차량용 다단 변속기는 8개의 회전축 중 2개의 회전축을 상호 연결하는 4개의 클러치; 및 상기 7개의 회전축 중, 상기 입력축(IN) 또는 출력축(OUT)에 연결되지 않은 회전축과 변속기 하우징(CS)을 선택적으로 연결하는 2개의 브레이크;로 이루어진다.
구체적으로 상기 4개의 클러치는, 상기 제1회전축(A1)과 제3회전축(A3) 사이에 설치되는 제1클러치(CL1); 상기 제1회전축(A1)과 제6회전축(A6) 사이에 설치되는 제2클러치(CL2); 상기 제5회전축(A5)과 제7회전축(A7) 사이에 설치되는 제3클러치(CL3); 상기 제5회전축(A5)과 제6회전축(A6) 사이에 설치되는 제4클러치(CL4);로 구성된다.
상기 2개의 브레이크는, 상기 제2회전축(A2)과 변속기 케이스(CS) 사이에 설치되는 제1브레이크(B1); 제4회전축(A4)과 변속기 케이스(CS) 사이에 설치되는 제2브레이크(B2);로 구성된다.
따라서, 상기 제1브레이크(B1)는 제1유성기어세트(PG1)의 제1회전요소(S1), 제2브레이크(B2)는 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소(R1)의 회전을 구속하거나 해제하는 기능을 한다.
도 2는 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 차량용 다단 변속기의 변속단 별 작동을 도시한 표이다.
즉, 4개의 유성기어세트, 4개의 클러치 및 2개의 브레이크로 구성된 차량용 다단 변속기는 도 2와 같은 작동모드표에 따라 전진 10단 및 후진단을 구현할 수 있다.
한편, 또 다른 실시예로서 차량용 다단 변속기의 상기 제7회전축(A7)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소(C3) 및 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소(C4)와 연결되고, 상기 제8회전축(A8)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소(R3)와 연결되며, 상기 제1,2,4유성기어세트(PG1,PG2,PG4)는 싱글 피니언 타입이고, 제3유성기어세트(PG3)는 더블 피니언 타입으로 구비된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 다단 변속기 구조를 대략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 제2실시예에 따른 차량용 다단 변속기의 변속단 별 작동을 도시한 표이다.
즉, 제2 실시예에 따른 차량용 다단 변속기 역시, 4개의 유성기어세트, 4개의 클러치 및 2개의 브레이크로 구성된 차량용 다단 변속기는 도 2와 같은 작동모드표에 따라 전진 10단 및 후진단을 구현할 수 있다. 다만, 제1실시예의 작동모드표와는 다소 차이가 있음을 확인할 수 있다.
제2 실시예에서도 동일하게 8개의 회전축 중 2개의 회전축을 상호 연결하는 4개의 클러치; 및 상기 7개의 회전축 중, 상기 입력축(IN) 또는 출력축(OUT)에 연결되지 않은 회전축과 변속기 하우징(CS)을 선택적으로 연결하는 2개의 브레이크;로 이루어진다.
상기 4개의 클러치는, 상기 제1회전축(A1)과 제3회전축(A3) 사이에 설치되는 제1클러치(CL1); 상기 제1회전축(A1)과 제6회전축(A6) 사이에 설치되는 제2클러치(CL2); 상기 제5회전축(A5)과 제7회전축(A7) 사이에 설치되는 제3클러치(CL3); 상기 제5회전축(A5)과 제6회전축(A6) 사이에 설치되는 제4클러치(CL4);로 구성된다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 다단 변속기에 따르면 제1,2,3,4유성기어세트를 이루는 회전요소들이 클러치 및 브레이크의 선택적 단속 작동에 의해서 회전속도 및 방향이 변화되면서 변속이 이루어지고, 이 같은 변속작용을 통해 적어도 전진 10단 및 후진 1단의 기어비를 구현하여 주행할 수 있다.
따라서, 자동변속기의 변속단을 다단화하여 연비를 개선하는 것은 물론, 엔진 저 RPM영역대의 운전점 사용으로 인해 차량의 정숙 주행성을 향상시킬 수 있다.
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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
IN: 입력축 OUT: 출력축
PG1: 제1유성기어세트 PG2: 제2유성기어세트
PG3: 제3유성기어세트 PG4: 제4유성기어세트
CL1: 제1클러치 CL2: 제2클러치
CL3: 제3클러치 CL4: 제4클러치
B1: 제1브레이크 B2: 제2브레이크
A1: 제1회전축 A2: 제2회전축
A3: 제3회전축 A4: 제4회전축
A5: 제5회전축 A6: 제6회전축
A7: 제7회전축 A8: 제8회전축

Claims (6)

  1. 엔진의 동력을 전달받는 입력축(IN);
    동력을 출력하는 출력축(OUT);
    각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어세트(PG1), 제2유성기어세트(PG2), 제3유성기어세트(PG3);
    상기 입력축(IN)에 연결되는 제1회전축(A1);
    상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1회전요소, 제2유성기어세트(PG2)의 제1회전요소 및 제3유성기어세트(PG3)의 제1회전요소에 연결되는 제2회전축(A2);
    상기 제1유성기어세트(PG1)의 제2회전요소, 제2유성기어세트(PG2)의 제2회전요소 및 제4유성기어세트(PG4)의 제3회전요소에 연결되는 제3회전축(A3);
    상기 제1유성기어세트(PG1)의 제3회전요소와 연결되는 제4회전축(A4);
    상기 제2유성기어세트(PG2)의 제3회전요소와 연결되는 제5회전축(A5);
    상기 제4유성기어세트(PG4)의 제1회전요소와 연결되는 제6회전축(A6);
    상기 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소와 연결되는 제7회전축(A7);
    상기 출력축(OUT)에 연결되는 제8회전축(A8);을 포함하는 차량용 다단 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제7회전축(A7)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소 및 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소와 연결되고,
    상기 제8회전축(A8)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소와 연결되며,
    상기 유성기어세트들은 싱글 피니언 타입으로 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제7회전축(A7)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제2회전요소 및 제4유성기어세트(PG4)의 제2회전요소와 연결되고,
    상기 제8회전축(A8)은 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제3회전요소와 연결되며,
    상기 제1,2,4유성기어세트는 싱글 피니언 타입이고, 제3유성기어세트(PG3)는 더블 피니언 타입으로 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 8개의 회전축 중 2개의 회전축을 상호 연결하는 4개의 클러치; 및
    상기 7개의 회전축 중, 상기 입력축(IN) 또는 출력축(OUT)에 연결되지 않은 회전축과 변속기 하우징(CS)을 선택적으로 연결하는 2개의 브레이크;로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 4개의 클러치는, 상기 제1회전축(A1)과 제3회전축(A3) 사이에 설치되는 제1클러치(CL1); 상기 제1회전축(A1)과 제6회전축(A6) 사이에 설치되는 제2클러치(CL2); 상기 제5회전축(A5)과 제7회전축(A7) 사이에 설치되는 제3클러치(CL3); 상기 제5회전축(A5)과 제6회전축(A6) 사이에 설치되는 제4클러치(CL4);로 구성되고,
    상기 2개의 브레이크는, 상기 제2회전축(A2)과 변속기 케이스(CS) 사이에 설치되는 제1브레이크(B1); 제4회전축(A4)과 변속기 케이스(CS) 사이에 설치되는 제2브레이크(B2);로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1,2,3회전요소는 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어로 구성되고,
    상기 제2유성기어세트(PG2)의 제1,2,3회전요소는 제2선기어, 제2캐리어, 제2링기어로 구성되며,
    상기 제3유성기어세트(PG3)의 제1,2,3회전요소는 제3선기어, 제3캐리어, 제3링기어로 구성되고,
    상기 제4유성기어세트(PG4)의 제1,2,3회전요소는 제4선기어, 제4캐리어, 제4링기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
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