KR940010689B1 - 자동변속기구 - Google Patents

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KR940010689B1
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transmission mechanism
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마사가쓰 미우라
히테유끼 아오끼
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아이신 와아나아 가부시끼가이샤
니시무라 마사시
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Abstract

내용 없음.

Description

자동변속기구
제 1 도는 본 제 1 발명에 관한 3속 자동변속기구를 도시한 개략도.
제 2 도는 제 1도의 요소의 작동상태를 도시한 도면.
제 3 도는 제 1 도의 3속 자동변속기구를 약간 변경하여 구성할 수 있는 4속 자동변속기구를 도시한 개략도.
제 4 도는 제 3 도의 요소의 작동상태를 도시한 도면.
제 5 도는 본 발명을 구체화한 자동변속기를 도시한 단면도.
제 6 도는 클러치부를 표시한 확대 단면도.
제 7 도는 제 5 도에 도시된 자동변속기의 개략도.
제 8 도는 제 7 도의 각각의 요소의 작동상태를 도시한 도면.
제 9 도는 제 5 도에 도시된 자동변속기를 약간 변경하여 구성할 수 있는 4속 자동변속기구의 일 실시예를 도시한 도면.
제 10 도는 종래의 라비니요식(Ravigneaux type) 자동변속기를 도시한 개략도.
제 11 도는 제 10 도의 자동변속기의 각각의 요소의 작동상태를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 3속 자동변속기구 12 : 단일 유성기어 유니트
13 : 2중 유성기어 유니트 20 : 4속 자동변속기구
1, 45 : 입력부재 0.59 : 출력부재
37 : 트랜스액슬(transaxle) 케이스 39 : 트랜스액슬 커버
54 : 플랜지부 54a, 62b : 실린더
54c, 62c : 단부착 플랜지부 54d, 62d : 연결(스플라인)부
62 : 가동부재 62a : 피스톤
63 : 피스톤부재 65, 67 : 오일챔버
66, 69 : 유압 액튜에이터 70 : 리턴스프링
C1: 제 1 클러치 C2: 제 2 클러치
C0: 제 3 클러치 B1~B3, F0~ F2: 걸림수단
B1: 제 1 브레이크 B2: 제 2 브레이크
B3: 제 3 브레이크 F1: 제 1 원웨이 클러치
F2: 제 2 원웨이 클러치 F0: 제 3 원웨이 클러치
R1R2: 링기어 S, S1, S2: 태양기어
P, P1, P2, P3: 캐리어 피니언 CR, CR1, CR2: 캐리어
[산업상의 이용분야]
본 발명은, 자동변속기, 특히 토오크 컨버이터(torque convertor)와 같이 사용되는 자동차용 자동변속기에 관한 것이며, 상세하게는 2개의 유성기어 유니트에서 전진 3속을 달성하는 자동변속기구에 관한 것이다.
[종래의 기술]
일반적으로 자동변속기는 2개의 단일 유성기어 유니트를 갖추고, 양 유성기어 유니트의 태양기어를 공통으로 하는 동시에 제 2 유성기어 유니트의 캐리어와 제 2 유성기어 유니트의 링기어를 일체로 연결하여 이루어진 소위 심프슨(simpson)방식으로 구성되어 있으며, 제 1 유성기어 유니트의 링기어 및/또는 태양기어에 클러치에 의해 선택적으로 입력하여, 또한 태양기어 및 제 2 유성기어 유니트의 캐리어를 브레이크 또는 원웨이 클러치로 걸림하며 또한 제 1 유성기어 유니트의 캐리어에 일체로 연결되어 있는 제2유성기어 유니트의 링기어로부터 출력하여 전진 3속을 얻고 있다.
그리고 이 변속기구는 입력부재를 제 1 유성기어 유니트의 링기어에 연결하는 제 1(포오워드) 클러치 및 태양기어에 연결하는 제 2(다이렉트) 클러치를 가지나 이들 클러치는 축방향으로 나란히 하여 설치되어 있으며, 각각 개별의 유압 액튜에이터 및 리턴 스프링에 의해 제어되어 있다.
또 종래 4속 자동변속기는 상술한 2개의 유성기어 유니트로부터 이루어진 3속 자동변속기구를 기본으로 하여 이 3속 자동변속기구에 1개의 유성기어 유니트로 이루어진 오버 드라이브(O/D) 기구 또는 언더 드라이브(U/D) 기구를 부설하여 전진 4속의 변속단을 얻고 있다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그런데 근래 예컨대 차량의 전류구동(프로토엔진,프론토 드라이브 ; F·F)화 및 고마력화 등에 의해서, 자동변속기는 더 한층 소형화가 요망되고 있는 동시에 전달 토오크 용량의 증대화가 요망되고 있으나, 상기 축방향으로 나란히 또한 개별의 조작 수단을 가지는 클러치장치의 구성에서는 축방향으로 길어지기 때문에 상술한 소형화의 요망에 대응할 수 없고 또한 상기한 오버 드라이브 기구 등을 부설하여 3개의 유성기어 유니트로 이루어진 4속 자동변속기로서는 상술한 요망을 만족시킬 수가 있다.
그래서 종래부터의 소위 심프슨 방식의 유성기어 유니트에 2개의 클러치를 추가하여 4속을 얻는 자동변속기구가 일본국 특개소 59-183147호 공보에 제안되어 있다. 즉 이 자동변속기구는 종래의 심프슨 방식에 있어서 일체로 연결되어 있는 제 1 유성기어 유니트의 태양기어와 제 2 유성기어 유니트의 태양기어와의 사이에 제 3 클러치를 개재하는 동시에, 제 1 기어 유니트의 태양기어와 제 2 기어 유니트의 캐리어를 제 4 클러치를 통하여 연락한 것이며, 제 3 클러치를 해제하여 제 1 기어 유니트와 제 2 기어 유니트를 분리하여 또한 제 4 클러치를 접속하여 이 제 2 기어 유니트의 캐리어에 입력을 부여하는 동시에 이 제 2 기어 유니트의 태양기어를 고정하여 링기어로부터 오버 드라이브를 출력하여 종래의 3속에 더하여 제 4 속을 얻는 것이다.
그러나 상술한 개략 4속 자동변속기구도 상기 심프슨 방식의 3속 자동변속기구와 같이 클러치가 축방향으로 나란히 또한 개별조작수단을 갖는 것이며, 또한 양 기어 유니트를 분리하기 위한 만은 클러치를 필요로 하는 것과 함께 축방향으로 긴 구성으로 되어서 상술한 소형화의 용망에 대응할 수가 없다. 더구나 선단부분에 출력부재가 위치하기 때문에 교환, 변경의 용이한 기구선단부분에 클러치를 간추려서 배치할 수가 없고, 3속 자동변속기구와 4속 자동변속기구와는 별개로 제조하여야 한다. 이 때문에 부품 및 조립라인의 공통화가 곤란하며, 다종 소량생산에서는 대폭적인 원가상승을 초래, 근래의 경향의 차종의 다종류화 및 폭넓은 다량화에 대응할 수 없다.
그래서, 2조의 캐리어를 일체로 구성할 수 있으며 한층 소형화가 기대되는 소위 라비니요 방식(ravigneaux-type)의 자동변속기구가 주목된다.
이 리비니요 방식 자동변속기구(1)는 제 10 도에 표시한 바와 같이 1개의 단일 유성기어 유니트(2) 및 1개의 2중 유성기어 유니트(3)으로 이루어지고, 입력부재(I)는 클러치(C1)를 통하여 2중 유니트(3)의 태양기어(S2)에 연결하는 동시에 클러치(C2) 또는 원웨이 클러치(F0)를 통하여 단일 유니트(2)의 태양기어(S1)에 연결되어 있으며, 또한 클러치(C0)를 통하여 이중 피니언(P2)·(P2')을 지지하는 캐리어(CR2) 및 이 제 2 캐리어(CR2)와 일체로 연결되어 있는 제 1 캐리어(CR1)에 연결되어 있다.
또 출력부재(O)는 서로 연결하여 일체로 회전하는 양 유니트(2, 3)의 링기어(R1, R2)에 연결되어 있다.
그리고 이 라비니요 방식 자동변속기는 제 11 도의 작동표에 표시한 바와 같이 각 클러치(C1, C2, C0) 및 각 브레이크(B1, B2, B3) 또한 각 원웨이 클러치(F1, F2, F0)으이 작동에 의해 1속 내지 4속(1st~(O)4th) 및 후진(ReV)을 얻는다.
또한 도면중 ○은 클러치의 맞물림, 브레이크 및 원웨이 클러치의 작동을 표시하며, 또 △는 관성주행시에만 작동을 표시하며, 다시 ○는 변속시에만 작동하여 그후는 동기 회전하는 것을 표시한다.
그러나 상술한 라비니요 방식에 의한 자동변속기구는 엔진토오크가 태양기어(S2)·(S1)에 입력되기 때문에 지름이 작은 태양기어에 작용하는 접선력은 높고, 특히 전달 토오크의 큰 제1속의 경우에 현저하게 나타나지만, 이 태양기어(S2)의 톱니면의 내구성에 문제가 생기는 동시에, 캐리어(CR1, CR2)의 반력을 받는 브레이크(B3) 및 원웨이 클러치(F2)의 내구성에 문제가 생긴다. 이 때문에 입력허용 토오크가 낮게 억제되며, 근래의 대마력 경향에 대응할 수 없고, 또 입력용 토오크를 크게 할려고 하면 태양기어의 톱니폭을 두껍게 하는 동시에 브레이크 등의 걸림수단의 허용량을 크게 할 필요가 있으며, 자동변속기가 대형화되어서 차량탑재상 문제가 생긴다.
그래서 본 발명은 유성기어 유니트에 있어서 링기어에 입력부재로부터 토오크를 입력함으로써 소정 입력허용 토오크를 확보할 수 있는 것이면서 한층 소형화를 도모할 수가 있는 동시에 거의 부품을 공통화하여 근소한 변경에 의해 전진 4속의 변속기구로 변경할 수 있는 3속 자동변속기구를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
[문제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 제 1 도에 표시한 바와 같이 단일 유성기어 유니트(12) 및 2중 유성기어 유니트(13)로 이루어지고 또한 이들 양 유성기어 유니트(12, 13)의 캐리어(CR)(CR1, CR2)끼리가 일체로 연결되어서 구성되어 있다.
그리고 양 유성기어 유니트(12, 13)의 태양기어(S)(S1, S2)끼리가 연결되어 있고, 또한 상기 캐리어(CR)가 출력부재(O)에 연결되어 있다. 또 엔진출력축(15)으로부터 토오크 컨버어터(16) 또는 룩업 클러치(Lock-up clutch)(17)를 통하여 연결되어 있는 입력부재(I)는, 제 1 클러치(C1)를 통하여 단일 유성기어유니트(12)의 링기어(R1)에 연결하는 동시에 제 2 클로치(C2)를 통하여 태양기어(S)에 연결되어 있다. 또한 태양기어(S) 및 2중 유성기어(13)의 링기어(R2)는 브레이크(B1, B2, B3), 원웨이 클러치(F1, F2)의 걸림수단으로 정지할 수 있도록 구성되어 있으며, 상기 제 1 클러치(C1)의 접속에 의거 전진시에는 단일 유성기어유니트(12)의 링기어(R1)에 입력부재(I)로부터의 토오크가 입력되도록 구성되어 있다.
또한 태양기어(S)의 걸림수단이 태양기어(S)의 회전을 직접 제동하는 제 1 브레이크(B1) 및 제 1 원웨이 클러치(F1)를 통하여 1방향의 회전을 규제하는 제 2 브레이크(B2)로부터 이루어지고, 또 2중 유성기어 유니트(13)의 링기어(R2)의 걸림수단이 이 링기어를 직접 제동하는 제 3 브레이크(B3) 및 이 링기어의 1방향의 회전을 규제하는 제 2 원웨이 클러치(F2)로부터 이루어지는 것이 바람직하며 또 제 1 클러치(C1) 및 제 2 클러치(C2)는 자동변속기구(10)의 선단부에 배치되는 것이 바람직하다.
또 제 3 도에 도시한 바와 같이 3속 자동변속기(10)에 더하여 입력부재(I)를 제 3 클러치(C0)를 통하여 2중 유성기어(13)의 링기어(R2)에 연결하면 4속 자동변속기구(20)가 얻어진다. 이 경우, 다시 압력부재(I)와 태양기어(S)와의 사이에 태양기어(S)의 회전이 입력부재(I)의 회전을 넘지않도록 규제하는 제3원웨이 클러치(F0)를 설치하는 것이 바람직하다.
[작용]
상술한 구성에 의거 3속 자동변속기구(10)는 제 2 도에 표시하는 작동표와 같이 작동한다. 즉 D 레인지(range)에 있어서 1속상태는 제 1(포오워드) 클러치(C1)를 접속한다. 그러면 입력부재(축)(I)의 회전은 클러치(C1)를 통하여 단일 유니트(12)의 링기어(R1)에 전달되어 또한 이 상태에서는 2중 유니트(13)의 링기어(R2)는 제 2 원웨이 클러치(F2)에 의해 회전이 저지되어 있으므로 태양기어(S)를 역방향으로 공전시키면서 공통 캐리어(CR)가 정방향으로 대폭 감속 회전되어, 이 회전이 출력부재(기어)(O)로부터 나온다. 또 2속상태에서는 제1클러치(C1)의 접속에 더하여 제 2 브레이크(B1)가 작동한다. 그러면 태양기어(S)가 브레이크(B2)에 의거 제 1 원웨이 클러치(F1)의 작동에 의해 회전이 정지되어 따라서 입력부재(I)로부터의 링(R1)의 회전은 2중 유니트(13)의 링기어(R2)를 정방향으로 공전시키면서 캐리어(CR)를 정방향으로 감속회전시켜, 이 회전이 출력부재(O)에 2속으로서 전달된다. 또 3속상태에서는 제 1(포오워드) 클러치(C1) 접속에 더하여 제2(다이렉트) 클러치(C2)가 접속한다. 그러면 입력부재(I)의 회전이 링기어(R1)와 동시에 태양기어(S)에 전달되어 유성기어 유니트(12, 13)가 일체로 회전하며 따라서 캐리어(CR)도 일체로 회전하여 입력부재(I)와 같은 동속회전이 출력부재(O)에 전달된다. 또한 이때 다이렉트 클러치(C2)의 접속전에 제 2 브레이크(B2)가 해제되면 1속상태로 복귀되므로, 제 2 브레이크(B2)는 클러치(C2)가 접속한 후에 해제되거나, 또는 맞물림된다. 또한 후진(R) 영역에서는 제 2 클러치(C2) 및 제 3(1st, 리버어스) 브레이크(B3)가 작동한다. 그러면 입력부재(I)의 회전은 클러치(C2)를 통하여 태양기어(S)에 전달되어 또한 이 상태에서는 2중 유니트(13)의 링기어(R2)가 고정되어 있으므로, 단일 유니트(12)의 링기어(R1)를 역회전시키면서 캐리어(CR)를 역회전되어 이 캐리어의 역회전이 출력부재(O)에 전달된다.
또 1 레인지에서는, D 레인지에 있어서 1속상태에 더하여 제 3 브레이크(B3)가 작용한다. 따라서 엔진 브레이크(입출력 역회전)시, D 레인지에 있어서는 원웨이 클러치(F2)에 의해서 전동이 단절되어서 공전상태로 되나, 1 레인지에 있어서는 브레이크(B3)에 의해 링기어(R2)가 고정상태에 있고, 1속상태를 유지한다. 또한 2 레인지의 1속은 D 레인지의 1속과 같으며, 또 2속은 D 레인지의 2속상태에 더하여 제 1 브레이크(제2관성 브레이크)(B1)가 작동한다. 그러면 엔진 브레이크시에, D 레인지에 있어서는 원웨이 클러치(F1)에 의해서 공전상태로 되나, 제 2 레인지에서는 브레이크(B1)에 의해 태양기어(S)가 고정상태에 있으며 2속상태로 유지된다.
이어서 제 4 도에 따라서 상술한 3속 자동변속기구를 약간 변경하여 구성되는 4속 자동변속기구(20)의 작동에 대하여 설명한다. 또한 R 레인지, 2 레인지, 1 레인지 및 D 레인지에 있어서 1속, 2속시는 앞서 설명한 3속 자동변속기구(10)와 같으므로 설명을 생략한다. D 레인지에 있어서 3속상태는 제 1 클러치(C1)의 접속에 더하여 제 3 클러치(C0)가 접속한다. 그러면 입력부재(I)의 회전은 클러치(C1)를 통하여 단일 유니트(12)의 링기어(R1)엥 전달되는 동시에 클러치(C0)를 통하여 2중 유니트(13)의 링기어(R2)에 전달된다. 따라서 양 유성기어 유니트(12, 13)의 각 요소는 일체로 되어서 회전하고, 캐리어(CR)로 부터 출력부재(O)에 입력부재(I)와 동속회전이 전달된다. 또한 이때 제 2 브레이크(B2)는 클러치(C0)가 맞물림할때까지 걸림상태를 유지하여 2속으로부터 일단 1속상태에 복귀되는 것을 저지하고 또 클러치(C0)의 맞물림이 완료되어 유성기어 유니트(12, 13)가 일체로 회전한 상태에서는 제 3 원웨이 클러치(F0)가 일체적으로 회전한다. 그리고 4속상태에서는 제 1 클러치(C1)를 해제하는 동시에 제 1 브레이크(B1)를 작동한다. 그러면 입력부재(I)의 회전은 클러치(C0)를 통하여 2중 유니트(13)의 링기어2)에 전달되고, 또한 이 상태에서는 태양기어(S)가 정지되어 있으므로 단일 유니트 링기어(R1)를 증속 공전시키면서 캐리어(CR)는 고속회전하며, 이 고속회전이 오버 드라이브로서 출력부재(O)에 전달된다. 또한 3속에서 4속으로의 증속변속(up-shift)시에 제 1 브레이크(B1)의 작동에 앞서서 제 1 클러치(C1)를 해제하고 제 3 원웨이 클러치(F0)에 의해 태양기어(S)의 증속을 저지하는 구성에 의거, 제 1 브레이크(B1)의 맞물림 작동에 시간적 여유를 주어 작동타이밍을 용이하게 하는 동시에 바꾸어 잡는 것에 의한 시프트 쇼크(shift shock)를 방지하여 변속의 원활을 도모한다.
또한, 3속, 4속에 있어서 제 2 브레이크(B2)로 맞물림시켜도 좋다. 또 마찬가지로 4속에서 3속으로의 감속변속(shift-down)시에 제 3 원웨이 클러치(F0)의 존재에 의해서 제 1 브레이크(B1) 해제에 의한 태양기어(S)가 입력부재(I)로부터 정방향으로 고속으로 회전하는 것을 방지하여 제 1 클러치(클러치1)의 접속에 시간적 여유를 주어 작동타이밍을 용이하게 하는 동시에 바꾸어 잡는 것에 의한 시프트 쇼크를 방지하여 변속의 원활을 도모한다. 또한 3 레인지는 D 레인지에 있어서 1속, 2속, 3속과 마찬가지이다.
[실시예]
이하 제 5 도 및 제 6 도에 따라서 본 발명을 구체화한 실시예에 대하여 설명한다.
3속 자동변속기구부를 자동변속기(30)는 제 5 도에 도시한 바와 같이 토오크 컨버어터부(31), 3속 자동변속기구부(10), 부가변속부(33) 및 차동부(35)를 갖추고, 있고, 또한 이들 각 부는 서로 접합하여 일체로 구성되는 트랜스 액슬하우징(36), 트랜스액슬 케이스(37) 및 트랜스 액슬커버(39)에 수납되어 있다. 그리고 컨버어터부(31)는 토오크 컨버어터(16) 및 록업 클러치(17)로 이루어지고(제 1 도 참조), 엔진 크랭크 샤프트에 연결되어 있는 축(15)으로부터 토오크 컨버어터(16)내의 유체유동 또는 록업 클러치(17)의 접속을 통하여 자동변속기구부(10)내의 입력축(45)에 전동한다. 또한 트랜스 액슬케이스(37)의 상부에 밸브몸체(46)가 배설되어 있고, 또 자동변속기구부(10)와 토오크 컨버어터부(31)와의 사이 부분에 오일펌프(47)가 배치되어 있다.
3속 자동변속기구부(10)는 엔진출력부로부터 축방향으로 오일펌프(47)로부터 외측으로 향하여 브레이크부(49), 출력부(50), 유성기어 유니트부(51) 그리고 클러치부(52)가 순차적으로 배치되어 있으며, 또한 입력축(45)에 회전 자유로이 중공축(53)이 지지되어 있다. 그리하여 유성기어 유니트부(51)는 단일 기어 유니트(12)와 2중 기어 유니트(13)로 이루어지며, 단일 유니트(12)는 중공축(53)에 형성된 태양기어(S1), 링기어(R1) 및 이동 기어에 맞물리는 피니언(P1)을 지지한 캐리어(CR)로 이루어지고, 또 2중 유니트(13)는 중공축(53)에 형성된 태양기어(S2), 링기어(R2) 및 태양기어(S2)에 맞물리는 제1피니언(P2) 및 링기어(R2)에 맞물리는 피니언(R2)을 서로 맞물리도록 지지하는 캐리어(CR2)로 이루어진다. 그리고 이들 양 유니트(12, 13)는 태양기어(S1, S2)가 동시에 중공축(53)에 형성된 같은 톱니수의 기어로 이루어지고(이하 단지 S라 표시함), 또 캐리어(CR1, CR2)는 3장의 측판으로 일체로 구성되어 있다(이하 단지 CR이라 표시). 또한 본 실시예는 피니언(P1)과 (P2)를 별체로 구성하였으나, 제 1 도 및 제 6 도에 표시한 바와같이 일체의 통피니언(P)으로 구성하여도 좋고, 또한 양 기어(S1, S2)를 공동으로 구성하여도 좋다. 또 브레이크부(49)는 내경측으로부터 외경방향으로 향하여 순차적으로 제 1 원웨이 클러치(F1), 제 2 브레이크(B2), 그리고 제 1 브레이크(B1)가 배설되어 있으며, 또한 각 브레이크에 인접하는 위치에는 오일펌프(47)의 케이스에 형성된 유압 액튜에이터(55, 56)가 지름방향으로 병설되어 있다.
또한 제 1 브레이크(B1)는 중공축(53) 선단의 프렌지부(53a)와 액술케이스(37)와 일체의 펌프케이스(37a)와의 사이에 설치되어 있으며, 또 제 2 브레이크(B2)는 제 1 원웨이 클러치(F1)의 아우터 레이스와 펌프케이스(37a)와의 사이에 설치하며 또한 제 1 원웨이 클러치(F1)는 중공축(53)과 제 2 브레이크(B2)와의 사이에 설치되어 있다. 한편 출력부(50)는 액슬케이스(37)에 형성된 격벽(37b)에 베어링(57)으로 지지되어 있는 카운터 드라이브(count drive) 기어(59)를 가지고 있으며 이 기어(59)는 스플라인을 통하여 캐리어(CR)에 연결되어 있다. 또한 베어링(57)의 아우터 레이스 부분은 격벽(37b)에 회전불능하게 고정되어 있는 동시에 바깥방향으로 연장되어 있으며 이 연장부분과 링기어(R2)와 일체로 연결되어 있는 연결부와의 사이에 제 2 원웨이 클러치(F2)가 설치되어 있다. 또 링기어(R2) 외주와 액슬케이스(37)와의 사이에는 제 3 브레이크(B3)가 설치되어 있으며 또한 격벽(37b) 한쪽 벽면부에 유압 액튜에이터(60)가 배설되어 이 액튜에이터(60)의 피스톤은 빗살톱니 모양으로 축방향으로 뻗어서 제 3 브레이크(B3)을 제어하는 동시에 그 빗살톱니 부분에 리턴스프링이 배설된다.
그리고 클러치부(6)는 제 1(포오워드) 클러치(C1) 및 제 2(다이렉트) 클러치(C2)를 갖추고 있고 또한 자동변속기구부(10) 선단에 위치하여 트랜스 액슬커버(39) 부분에 수납되어 있다. 또 제 6 도에 상세히 표시한 바와 같이 입력축(45) 선단부에는 플랜지부(54)가 연결보스부(45b)를 통하여 일체로 연결되어 있으며, 이 플랜지부(54)에는 가동부재(62)가 끼워맞춤되어 있고 또한 이 가동부재(62)에는 피스톤부재(63)가 끼워맞춤되어 있다. 더우기 플랜지부(54)는 단부착 플랜지(54c)를 가지고 있으며, 그 내경내주면은 제 1 클러치(C1) 조작용 유압 액튜에이터(66)의 실린더(54a)를 구성하고 있는 동시에 그 외경측 내주면에는 클러치(C1) 연결용의 스플라인(54d)이 형성되어 있다. 또 가동부(62)도 단부착 플랜지부(62c) 및 그 선단에 기립부(62e)를 가지고 있으며, 그의 내경부 내주면은 제2클러치(C2) 조작용 유압 액튜에이터(69)의 실린더(62b)를 구성하고 있으며, 다시 그 외경측은 그의 주위면에 클러치(C2) 연결용 스플라인(62d)이 형성되어 또한 기립부(62e)을 구성하고 있다. 더구나 가동부재(62)는 그 내경부분에서 플랜지부(54)와의 사이에서 유실(65)을 구성하는 동시에 그 기립부(62e)가 플랜지부(54)의 스플라인(54d)와 상대회전만을 저지하도록 연결되어 또한 제 1 클러치와 약간 간격(d1)을 두고 대향하여 배치되어 있다. 한편 피스톤부재(63)는 가동부재(62)와의 사이에서 오일챔버(67)를 구성하는 동시에 반대면에서 제 2 클러치(C2)와 상기 간격(d1)보다 큰 간격(d2)(d1＜d2)을 사이에 두고 제 2 클러치(C2)와 대향하여 배치되어 있으며, 또한 선단부분에 체크밸브(68)가 배설되어 있다.
또한 유압 액튜에이터(69)는 오일챔버(67)내의 압유를 배출한 때에 원심력으로 뽑기 힘든 구조로 되어 있으나 체크밸브(68)가 소정압력으로 배출되도록 구성되어서 오일챔버(67)내의 압유를 재빨리 배출할 수 있도록 되어 있다. 또 제1클러치(C1)용의 유압 액튜에이터(66)에도 도시하지 않았으나 마찬가지로 체크밸브가 배설되어 있다. 또한 이 피스톤부재(63)와 플랜지 연결보스부(45b)에 고착된 링과의 사이에는 스프링(70)이 압축설치되어 있으며, 이 스프링(70)은 양 유압 액튜에이트(66, 69)의 피스톤부재(62, 63)에 공통하는 리턴스프링을 구성하고 있다. 또 제 1 클러치(C1)는 플랜지부(54) 외경측 내주와 단일 유니트(12)의 링기어(R1) 외주와의 사이에 설치되어 있으며, 또 제 2 클러치(C2)는 가동부재(62)의 내주와 중공축(53) 선단에 연결된 플랜지부(53b)와의 사이에 설치되어 있다. 또한 리턴스프링(70)은 제 2 클러치(C2)의 내경측에서 피스톤부재(63)와 플랜지부(53b)와의 사이에 배치되어 있다. 또한 트랜스 액슬커버(39)에는 지지환상 플랜지부(39a)가 형성되어 있으며, 이 플랜지부(39d)에는 입력축(45)을 지지하는 동시에 유로가 형서되어 있으며 보스부(45b)에 형성된 구멍을 통하여 유압 액튜에이터(66, 69)의 오일챔버(65, 67)에 기름을 공급할 수 있다.
한편 부가 변속부(33)는 액슬케이스(37)에 회전이 자유로이 지지되어 있는 카운터 샤프트(71)을 가지고 있으며, 이 샤프트(71)의 선단부분에는 언더 드라이브(U/D)용의 단일 유성기어 유니트(72)가 배설되어 있다. 또한 이 샤프트(71)에는 차동 드라이브 피니언(73)이 연결지지되어 있으며 또 이 피니언(73)의 중공보스부(73a) 위에는 카운터 드라이브 기어(59)와 맞물려 있는 카운터 피동기어(75)가 베어링에 의해 회전자유로이 지지되어 있다. 또 상기 유성기어 유니트(72)는 태양기어(S3), 피니언(P3)을 지지하며, 또한 차동피니언(73)에 연결되어 있는 캐리어(CR3) 및 카운터 피동기어(75)에 일체로 연결되어 있는 링기어(R3)로 이루어져 있다. 더구나 태양기어(S3)가 형성되어 있는 보스부재(76)가 샤프트(71)에 회전 자유로이 지지되어 있으며, 이 보스부재(76)에는 플랜지부(76a)가 결합되어 있다. 그리고 보스부재(76) 선단과 액슬케이스(37)에 연결되어 있는 연결부재(37c)와의 사이에는 제 4(U/D) 원웨이 클러치(F3)가 배설되어 있다. 또 플랜지부(76a)의 외주에는 브레이크로 이루어진 제 4(U/D) 브레이크(B4)가 설치되어 있으며, 또 플랜지부(76a)의 내주와 기어 유니트(72)의 캐리어(CR3)와의 사이에는 제 4(U/D) 다이렉트 클러치(C3)가 개재되어 있으며 또한 이 클러치(C3)는 플랜지부(76a)내에 형성된 유압 액튜에이터(77)에서 제어된다. 또한 캐리어(CR3)를 구성하는 플랜지 부착측판(79)의 내측에 액튜에이터(77) 리턴용의 스프링(80)이 배설되어 있다.
또 차동부(35)는 액슬케이스(37)에 회전 자유로이 지지되어 있는 좌우 프론트 액슬(81ℓ, 81r), 차동기어 유니트(82) 및 링기어 마운트 케이스(83)르 갖추고 있다. 마운트 케이스(83)는 상기 차동 드라이브기어(73)와 맞물리는 링기어(85)를 고착하고 있는 동시에 차동기어 유니트(82)의 피니언(86)을 지지하여 차동 캐리어를 구성하고 있다. 또 차동기어 유니트(82)의 좌우 사이드기어(87ℓ, 87r)는 차동기어 유니트(82)의 피니언(86)과 맞물려 있는 동시에 좌우 프론트액슬(81ℓ, 81r)에 연결되어 있다.
이어서 상술한 실시예의 작동을 제 7 도에 도시하는 개략도 및 제 8 도에 도시하는 작동표에 따라서 설명한다.
엔진 토오크는 토오크 컨버어터부(31)를 통하여 3속 자동변속기구부(10)의 입력축(45)에 전달된다. 그리고 이 변속기구부(10)에서 상술한 제 2 도에 표시하는 작동표에 의한 각 클러치(C1, C2) 각 브레이크(B1, B2, B3) 및 각 원웨이 클러치(R1, R2)의 작동에 의거, 전진 3속 및 후진 1속을 얻고, 이 변속된 회전은 카운터드라이브 기어(59)로부터 부가변속부(33a)의 카운터 드라이브 기어(75)에 전달된다. 또한 이 부가변속부(332)에서 제 6 도에 표시한 작동표에 의해 클러치(C3), 브레이크(B4) 및 원웨이 클러치(F3)의 작동에 의거 직결 및 언더 드라이브에 2변속이 된다. 그리고 이들 자동변속기구부(10)와 부가변속부(332)의 변속이 조합되어 총합으로 전진 4속(최대조합하여 6속이 가능)을 얻는다. 즉 자동변속기구부(10)가 1속 및 2속에 있으며 또한 부가변속부(3323)가 언더 드라이브 상태로 있어 전체에서의 1속, 2속을 얻고, 이어서 자동변속기구부(10)가 2속의 상태에서 부가변속부(332)를 직결로 전환하여 전체에서의 3속을 얻고, 그리고 이 상태에서 자동변속기구부(10)를 3속으로 전환하여 전체에서의 4속을 얻는다. 그리고 이 전진 4속 회전은 차동 드라이브 피니언(85)으로부터 차동부(35)의 링기어(85)에 전달되고 또한 차동기어 유니트(85)에서 좌우 프론트 액슬(81ℓ, 81r)에 전달되어서 전륜을 구동한다.
또한 상술한 실시예는 부가변속부(33)에 직결 및 언더 드라이브 전환용 유성기어 유니트(72)를 설치하고 있으나 이 부가변속부(33)에 유성기어 유니트를 설치하지 않고 단지 기어(75, 73)로 이루어진 감속기어를 설치 3속 자동변속기구부(10)에 의거 3속 자동변속기로서 사용하여도 좋고, 더구나 부가변속부(33)를 없이 하여 카운터 드라이브(59)로부터 직접 유성기어(35)의 링기어(85)에 동력전달되도록 구성하여도 좋은 것은 물론이다.
이어서 제 9 도에 의거하여 상술한 3속 자동변속기구부를 약간 변경하여 구성되는 4속 자동변속기구부를 갖춘 자동변속기(90)에 대하여 설명한다. 또한 본 자동변속기는 앞서 설명한 실시예와 자동변속기구부의 클러치부만이 상위하므로 다른 부분은 동일부호를 첨가하여 설명을 생략한다.
자동변속기(90)는 4속 자동변속기구부(20)를 가지고 있으며, 또한 이 변속기부주(20)는 그 선단부분 즉 트랜스 액슬커버(39')로서 커버되는 부분에 클러치부(52')를 가지고 있다. 이 클러치부(52')는 제 1 클러치(C1)와 축방향으로 나란히 하여 제 3 클러치(C0)가 배설되어 있고, 또 리턴스프링(70)과 플랜지부(53b)와의 사이에 제 3 원웨이 클러치(F0)가 배치되어 있다. 따라서 이들 제 3 클러치(C0) 및 원웨이 클러치(F0)는 직경방향으로 다른 위치에 있으므로 3속 자동변속기구부(10)보다는 축방향으로 대략 클러치(C0)의 폭만큼 길게 구성되어 있다. 또 제 1 클러치(C1) 및 제 2 클러치(C2), 다시 그들의 유압 액튜에이터(62, 63)는 앞서의 3속 자동변속기구부(10)와 대략 같으나 제 1 클러치(C1)과 맞물림되어 있는 링기어(R1)가 연결부재(92)를 통하여 맞물림되어 있는 점 및 플랜지부가 축방향으로 길게 구성되어 있는 점, 또한 입력축(45) 선단에 결합되어 있는 플랜지부(54)가 축방향으로 길게 구성되어 있는 점에서 상이하다. 그리고, 이 플랜지부(54)의 외주에 통상의 가동부재(93)가 설치되어 있으며, 이 가동부재(93)는 그의 일단부 내주면이 플랜지부(54)에 끼워 맞춤되어 있는 반력부재(95)에 유밀상태(oiltight)로 끼워 맞춤되어, 오일챔버(96)를 가지는 제 3 클러치(C0)용의 액튜에이터를 구성하고 있다. 다시 이 가동부재(93)의 선단에는 제 3 클러치(C0)에 맞닿을 수 있는 설부재(tougue)(99)가 내경방향으로 늘어뜨려 고정되어 있으며, 또 이 가동부재(93)의 타단과 플랜지부(54)에 고정된 링과의 사이에는 리턴스프링(100)이 압축설치되어 있다.
본 자동변속기(90)는 이상과 같은 구성으로 되었으므로 토오크 컨버어터부(31)를 통하여 동력 전달되는 입력축(45)의 회전은 4속 자동변속기구부(20)에서 상술한 제 4도에 표시하는 작동표에 의한 각 클러치(C1, C2, C0), 각 브레이크(B1, B2, B3) 및 각 원웨이 클러치(F1, F2, F0)의 작동에 의거, 전진 2속 및 후진 1속을 얻는다. 또한 이 변속회전은 부가변속부(33)에서 직렬 및 언더 드라이브의 2변속이 조합되어 총합으로 전진 6속(최대 조합하여 8속이 가능)을 얻는다. 또한 이 조합은 4속 자동변속기구부(20)의 1속과 부가변속부(33)의 U/D의 조합으로 전체로 1속을 얻고, 이어서 기구부(20)을 1속으로 한 그대로 부가변속부(33)를 직결로 전환하여 전체로 2속을 얻고, 또한 기구부(20)을 2속으로 하는 동시에 부가변속부(33)를 언드 드라이브로 전환하여 전체로 3속을 얻고, 이어서 부가변속부(33)만을 직결로 전환하여 전체로 4속을 얻고, 그리고 이 직결상태에서 자동변속기구부(20)를 3속, 4속으로 전환하여 전체로 5속, 6속을 얻도록 하면 기어비 및 시프트 원할면에서 바람직하다. 또 자동변속기구부(20)가 1속으로 부가변속부(33)가 언더 드라이브로부터 이루어진 2속상태를 삭제하여 전체에서 전진 5속을 얻도록 하여도 좋다.
그리고 앞서 말한 3속 자동변속기구부(10)를 가지는 자동 변속기(30)와 4속 자동변속기구부(20)를 가지는 본 자동변속기(90)와는 트랜스 액슬케이스(37) 및 트랜스 액슬하우징(36)을 비롯하여 거의 공통부품으로 이루어지고, 대략 동일 설비로 또한 동일라인으로 조립할 수 있으며, 트랜스 액슬커버(39, 39') 및 클러치부(52, 52')를 약간 변경하는 것만으로 양 자동변속기(30, 90)을 용이하게 제조할 수 있다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 캐리어(CR1, CR2)끼리를 일체로 연결하여 소형화를 도모할 수 있는 방식을 사용할 수 있는 것이면서 후진시를 제외하고 링기어(R1, R2)에 입력부재(I)(45)로부터의 토오크가 입력되므로 톱니면에 작용하는 접선력을 작게 하여 톱니폭을 두껍게 하는 일없이 또한 걸림수단의 용량을 크게 하는 일없이 입력허용 토오크를 크게 할 수 있고 근래의 차량의 고마력 경향에 대응할 수 있다.또 캐리어(CR)끼를 일체로 연결하여 도한 태양기어(S)로 일체로 연결하여 구성되므로 콤팩트하게 구성할 수 있으며, 전류구동화 등에 의한 설치 스페이스의 제한에도 대응되며, 차량탑재상의 문제를 해결할 수 있다. 또한 제 3 클러치(C0)(및 제 3 원웨이 클러치(F0))를 부가하는 것만으로, 3속 자동변속기구(10)로부터 4속 자동변속기구(20)로 전환할 수 있으며, 제조설비 및 부품의 공통화를 도모할 수 있으며, 차종의 다양화에 따른 다종 소량생산에 원가상승을 수반하는 일없이 대응할 수 있다.
또 제 1 원웨이 클러치(F1) 및 제 2 원웨이 클러치(F2)를 설치하면, 모든 변속에 있어서 원웨이 클러치를 통하여 행할 수 있으며, 작동 타이밍에 시간적 여유가 있어 클러치 및 브레이크 작동의 타이밍을 용이 또한 확실하게 행할 수가 있는 동시에, 바꾸어 잡는데 따른 시프트 쇼크를 없이 하고 시프트의 원활을 도모할 수 있다. 또한 단일 유성기어 유니트(12) 및 2중 유성기어 유니트(13)의 태양기어(S)를 공통으로 하여 또한 단일 유니트(12)의 캐리어 피니언(P1)과 2중 유성기어 유니트(13)의 한쪽의 캐리어 피이너(P2)을 일체로 한 롱피니언(P)으로 구성하면 가공성 및 생산성을 향상할 수 있으며 또한 더 한층의 콤팩트화를 도모할 수 있다.
또 1 클러치(C1)조작용 유압 액튜에이터(66)의 피스톤(62a)과 제 2 클러치(C2)의 조작용 액튜에이터(69)의 실린더(62b)를 공통의 가동부재(62)로서 구성하는 동시에 리턴 스프링(70)을 양 유압 액튜에이터(66, 69)에 공통화하며, 또한 각 유압 액튜에이터의 실린더(54a, 62b)를 구성하는 플랜지부(54) 및 가동부재(62)로 각 클러치(C1, C2)의 연결부재(54d, 62d)를 구성하여 클러치(C1, C2)를 간추려서 배치할 수 있는 동시에 콤팩트하게 구성할 수 있으며, 특히 자동변속기구의 축방향의 길이를 작게 할 수 있다.
또 플랜지부(54) 및 가동부재(62)가 단부착 플랜지부를 가지며 내경측단부에서 실린더(54a, 62b)를 구성하고 또한 외경측단부에서 클러치 연결부(54d, 62d)를 구성하면 클러치(C1, C2) 및 유압 액튜에이터(66, 69)의 조립 및 분해도 용이하게 되고, 조립성 및 정비성을 향상할 수 있다.
또한 제 1 클러치(C1)를 단일 기어 유니트와의 링기어(R1)의 외경측에 또한 제 2 클러치(C2)를 이 링기어(R1)와 축방향으로 나란히 하여 다시 리턴 스프링(70)을 제 2 클러치(C2)의 내경측에 배치하면 쓸데없는 공간이 생기지 않도록 배치할 수 있으며, 더 한층의 콤팩트화를 달성할 수 있다. 또 제 1 클러치(C1), 제 2 클러치(C2), 리턴스프링(70), 가동부재(62) 및 피스톤부재(63)를 플랜지부(54)에서 덮도록 하여 자동변속기구(10)의 선단부에 간추려서 배치하면, 이 클러치부(6)의 교환, 변경이 용이하게 되고 제 3 의 클러치(C0) 및 원웨이 클러치(F0)의 부가가 용이하게 되어 근소한 변경으로 쉽게 3속 및 4속의 자동변속기구(10, 20)를 얻을 수 있으며 이에 따라서 많은 차량의 필요에 대응할 수 있다.

Claims (6)

  1. 단일 유성기어 유니트 ; 2중 유성기어 유니트 ; 서로 연결된 유성기어 유니트의 양자 모두의 캐리어 ; 서로 연결된 유성기어 유니트의 양자 모두의 캐리어 피니언 ; 서로 연결된 상기 캐리어 피니언과 맞물려서 서로 연결되어 있으며, 서로 연결된 유성기어 유니트의 양자 모두의 태양기어 ; 상기 양 유성기어 유니트의 한방향쪽에서 상기 캐리어가 연결된 출력부재 ; 서로 연결된 상기 캐리어 피니언과 맞물리는 단일 유성기어 유니트의 링기어 ; 변속기가 제 1 속에 있을 때를 포함하여 변속기가 전진운행 모우드에 있을 때에는 언제나 단일 유성기어 유니트의 상기 링기어 및 입력부재를 연결하기 위하여 맞물리는 제 1 클러치 수단을 통하여 단일 유성기어 유니트의 상기 링기어에 상기 양 유성기어 유니트의 다른 방향쪽에서 작동적으로 연결된 기어 유니트에 엔진 토오크를 입력시키며, 서로 연결된 상기 태양기어에 제 2 클러치 수단을 통하여 상기 양 유성기어 유니트의 다른 방향쪽으로부터 작동적으로 연결되는 입력부재 ; 상기 태양기어의 회전을 억제하기 위한 제 1 걸림수단 ; 상기 단일 유성기어 유니트의 캐리어 피니언과 연결되어 있지 않은 2중 유성기어 유니트의 다른 캐리어 피니어과 맞물려 있는 2중 유성기어 유니트의 링기어 ; 그리고 2중 유성기어 유니트의 상기 링기어의 회전을 규제하기 위한 제 2 걸림수단 ; 으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 걸림수단은 태양기어의 회전을 직접 방지하는 제 1 브레이크 및 1방향 회전으로 상기 태양기어의 회전을 규제하는 제 2 브레이크 및 제 1 원웨이 클러치로 이루어지고, 또 상기 제 2 걸림수단은 상기 2중 유성기어 유니트의 상기 링기어의 회전을 직접 제동하는 제 3 브레이크 및 1방향 회전으로 상기 2중 유성기어 유니트의 상기 링기어의 회전을 규제하는 원웨이 브레이크로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기구.
  3. 제 1 항에 있어서, 양 유성기어 유니트의 상기 태양기어는 서로 일체적이며, 함께 연결된 양 유성기어유니트의 상기 캐리어 피니언은 롱피니언으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기구.
  4. 단일 유성기어 유니트 ; 2중 유성기어 유니트 ; 서로 연결된 유성기어 유니트의 양자 모두의 캐리어 ; 서로 연결된 유성기어 유니트의 양자 모두의 캐리어 피니언 ; 서로 연결된 상기 캐리어 피니언과 맞물려서 서로 연결되어 있으며, 서로 연결된 유성기어 유니트의 양자 모두의 태양기어 ; 상기 캐리어가 연결되어 있는 출력부재 ; 서로 연결되어 있는 상기 캐리어 피니언과 맞물리는 단일 유성기어 유니트의 링기어 ; 변속기가 제1속에 있을 때를 포함하여 변속기가 전진운행 모우드에 있을 때에는 언제나 단일 유성기어 유니트의 상기 링기어 및 입력부재를 연결하기 위하여 맞물리는 제 1 클러치 수단을 통하여 단일 유성기어 유니트의 상기 링기어에 작동적으로 연결된 기어 유니트에 엔진 토오크를 입력시키며, 또한 서로 연결된 상기 태양기어에 제 2 클러치 수단을 통하여 작동적으로 연결되는 입력부재 ; 상기 태양기어의 회전을 억제하기 위한 제 1 걸림수단 ; 상기 단일 유성기어 유니트의 캐리어 피니언과 연결되어 있지 않은 2중 유성기어 유니트의 다른 캐리어 피니언과 맞물려 있는 2중 유성기어 유니트의 링기어 ; 상기 제 1 클러치 수단 조작용 유압 액튜에이터의 실리더를 형성하기 위하여 상기 제 1 클러치 수단에 연결되며 상기 입력부재에 고정된 플랜지부 ; 변속기구의 축선을 따라 뻗은 축선방향에 해당하는 상기 제 1 클러치 수단으로부터 원근방향으로 이동하기 위하여 상기 플랜지부에 이동가능하게 장착되고, 제 1 클러치 수단 조작용 유압 액튜에이터의 피스톤이며, 또한 상기 제 2 클러치 수단 조작용 유압 액튜에이터의 실린더를 형성하기 위하여 상기 제 2 클러치수단에 연결되는 가동부재 ; 상기 제 2 클러치 수단으로 부터 원근 방향으로 상기 축선방향을 따라 이동하기 위하여 상기 가동부재에 이동가능하게 장착되며, 상기 제 2 클러치 수단을 조작하기 위한 유압 액튜에이터의 피스톤인 피스톤부재 ; 그리고 상기 피스톤부재 및 상기 가동부재를 복귀위치로 가압시키기 위하여 상기 피스톤부재와 맞물린 리턴스프링 ; 으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기구.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 플랜지부 및 상기 가동부재 각각은 단붙이 칼라를 가지며, 각각의 단붙이 칼라는 내경에 근접한 부분에서 상기 유압 액튜에이터의 각각의 실린더를 포함하며, 외경에 근접한 부분에서 상기 클러치 수단중의 각각의 하나에 연결된 크럴치 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기구.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 클러치 수단은 단일 유성기어 유니트의 상기 링기어의 외경측을 따라 배치되며, 상기 제 2 클러치 수단은 단일 유성기어 유니트의 상기 링기어로부터 상기 축방향으로 이격되어 평행하게 뻗으며, 상기 리턴스프링은 내경부분에서 상기 제 2 클러치에 근접하여 배치되며, 그리고 상기 제 1 클러치 수단, 상기 제 2 클러치 수단, 상기 리턴 스프링, 상기 가동부재, 및 상기 피스톤부재는 변속기구의 상기 단부에서 상기 플랜지부내에 모두 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기구.
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