KR100256573B1 - 차량용 자동변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

클러치 2개와 브레이크 3개를 마찰요소로 사용하는 자동변속기의 변속장치에 있어서 부변속 수단을 사용하지 않고 4속의 변속단을 실현하기 위하여, 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과, 입력요소 또는 반력요소로 선택될 수 있는 선기어와 출력축으로 동력을 전달하는 유성 캐리어를 공용으로 하는 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트와, 상기한 유성기어셋트들의 어느 한 요소 또는 2개의 요소로 상기한 입력축의 동력을 선택적으로 전달하는 1개 이상의 마찰요소와, 상기한 유성기어셋트들의 어느 한 요소 또는 2개의 요소를 반력요소로 선택하는 1개 이상의 마찰요소를 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

Description

차량용 자동변속기의 파워 트레인

제1도는 본 발명에 의한 변속장치의 파워 트레인을 나타내는 도면,

제2도는 본 발명에 의한 변속장치의 변속단별 마찰요소의 작동표이다.

본 발명은 차량용 자동변속기의 파워 트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 더블 유성기어셋트와 단순 유성기어셋트를 결합한 복합 유성기어장치를 사용하는 변속장치에서 부변속부를 사용하지 않고도 4속의 변속비를 출력할 수 있도록 한 자동변속기의 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동변속장치는, 차량의 주행속도와 부하의 변동에 따라 변속비를 자동적으로 제어하는 트랜스밋션 제어 유닛을 구비하고 있다.

상기한 트랜스밋션 제어 유닛은 기어 트레인에 설치된 다수개의 마찰요소들을 작동 또는 비작동 상태로 제어하여 유성기어의 3요소(선기어, 링기어, 유성 캐리어)중 어느 요소를 입력요소로 선택하고, 어느 요소를 반력요소로 선택하여 출력단 회전수를 조절하게 된다.

실질적으로 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력할 수 있는 파워 트레인을 설계하기 위해서는 1개의 복합 유성기어장치와, 최소한 5개의 마찰요소를 사용하여야 한다.

이러한 마찰요소들 중에서 클러치 요소의 회전 반경은 입력축과 연결되기 위해서는 출력요소의 히전 반경보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전 반경보다도 작아야 하는 구조적 제약 조건을 갖는다.

이러한 제약 조건으로 인하여 각각의 요소를 결합하는 데에 한계가 있는 복합 유성기어장치를 적용한 변속장치는 클러치 요소 3개, 그리고 브레이크 요소 2개만으로는 4속을 실현할 수 없기 때문에 부변속단을 설치하고 있다.

이 부 변속단에는 클러치 요소 1개와 브레이크 요소 1개가 추가로 사용되어야 하므로 변속기 구조가 복잡하고 또 변속기 사이즈 및 중량이 커지는 문제점이 있다.

게다가 부변속단에는 단순 유성기어셋트가 사용되어야 하므로 연비 측면에서 아주 불리한 구조이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 마찰요소의 갯수를 줄이면서 부변속 수단을 사용하지 않고도 4속의 변속비를 출력할 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과, 입력요소 또는 반력요소로 선택될 수 있는 선기어와 출력축으로 동력을 전달하는 캐리어를 공용으로 하는 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트와, 상기한 유성기어셋트들의 어느 한 요소 또는 2개의 요소로 상기한 입력축의 동력을 선택적으로 전달하는 1개 이상의 마찰요소와, 상기한 유성기어셋트들의 어느 한 요소 또는 2개의 요소를 반력요소로 선택하는 1개 이상의 마찰요소를 포함하는 차량용 자동변속기의 변속장치를 제공한다.

상기한 선기어는, 이 선기어를 입력요소로 선택하는 마찰요소와, 반력요소로 선택하는 마찰요소와, 반력요소로 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 두번째 단순 유성기어셋의 링기어는 입력축의 회전 동력을 전달하기 위한 또 다른 마찰요소와 선택적으로 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 링기어는 후진 제어시 반력요소로 작용하기 위하여 마찰요소와 선택적으로 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 첫번째 단순 유성기어셋트는 링기어를 전진 레인지 1,2속에서 각각 반력요소로 선택하기 위한 마찰요소와 선택적으로 연결되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 두번째 단순 유성기어셋트는 3속에서 2개의 요소가 동시에 입력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 엔진(E)의 회전 동력이 토오크 컨버터(T)에서 토오크 변환되어 변속부의 입력축(2)으로 전달될 수 있는 구조를 갖는다.

상기한 입력축(2)의 일측으로는 마찰요소를 통하여 동력을 전달받을 수 있는 복합 유성기어장치가 제공되어 있는데, 이 복합 유성기어장치는 더블 피니온 유성기어셋트(4)와 싱글 피니온 유성기어셋트(6)가 조합되어 이루어지고 있다.

상기한 복합 유성기어장치는 선기어(10)를 공용으로 사용하는 구조를 취하고 있으며, 도면에서 보아 이 선기어(10)의 좌측으로 싱글 피니온 유성기어셋트(6)가 위치하고 우측에 더블 피니온 유성기어셋트(4)가 위치한다.

상기한 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 제1 및 제2 피니온 기어(12,14)는 유성 캐리어(16)에 의해 각각 등분 배치되는 상태로 결합되어 있으며 제2 피니온 기어는 링기어(18)의 내측으로 치차 물림되어 있다.

상기한 유성 캐리어(16)는 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(20)와 직결되어 트랜스퍼 드라이브 기어(22) 측으로 출력을 할 수 있는 구조를 갖고 있다.

상기한 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(20)에 의해 피니온 기어(24)는 링기어(26)의 내측으로 그리고 선기어(10)의 외측으로 등분 배치되어 치차 물림이 이루어진다.

상기한 입력축(2)으로부터 선기어축(8)으로 동력을 전달하기 위하여 제1마찰요소(28)를 제공하고 있다.

이 제1마찰요소(28)는 선기어(10)가 고정된 선기어축(8)으로 입력축(2)의 회전 동력을 선택적으로 전달할 수 있게 된다.

또한 상기한 입력축(2)으로부터 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(18)로 동력을 전달하기 위한 수단으로 동력축과 링기어 사이에는 제2마찰요소(30)가 제공된다.

상기한 선기어(10)가 입력요소로 작용하기 위하여 상기한 제1마찰요소(28)가 작용할 때 본 실시예의 기어 트레인은 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(26)를 반력요소로 선택한다.

이와 같이 링기어(26)가 반력요소로 작용할 수 있도록 변속기 하우징(32)과 링기어(26) 사이에는 제3마찰요소(34)가 제공되어 있다.

그리고 상기한 제2마찰요소(30)가 작동하여 더블 유성기어셋트(4)의 링기어(18)를 입력요소로 선택할 때 본 실시예의 기어 트레인이 4속의 변속비를 출력할 수 있도록 변속기 하우징(32)과 선기어축(8) 사이에는 제4마찰요소(36)가 제공되어 있다.

한편 이러한 기어 트레인이 입력에 대한 출력의 회전방향이 전환될 수 있도록 하여 차량이 후진할 수 있도록 하기 위하여, 더블 유성기어셋트(4)의 링기어(18)와 변속기 하우징(32) 사이에는 제5마찰요소(38)가 제공되어 있다.

이 제5마찰요소(38)는 선기어(10)가 입력요소로 선택되었을 때 링기어(18)를 고정시켜 유성 캐리어(16)의 회전방향을 입력에 대하여 역으로 전환하기 위한 것이다.

도면중 미설명 부호D는 토오크 컨버터의 동력 전달 효율을 높이기 위하여 사용되는 댐퍼 클러치이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 변속장치는, 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들의 작동 유무에 따라 유성기어셋트의 3요소중 어느 하나의 요소를 입력으로, 그리고 다른 하나의 요소를 반력요소로 선택하여 다음과 같은 전진 4속과 후진 1속의 변속비를 출력하게 된다.

트랜스밋션 제어 유닛에 의해 작동과 비작동이 선택되는 마찰요소들에 관련하는 레인지별 작동표가 제2도에 나타나 있다.

파킹 레인지에서는 제1마찰요소(28)가 작동하여 입력축(2)의 회전력을 선기어축(8)으로 전달하게 되는데, 이러한 작용은 전진 레인지 또는 후진 레인지에서 반력요소만 제어하므로서 변속 제어를 용이하게 할 수 있는 이점을 갖는다.

이와 같이 제1마찰요소(28)가 작동하는 파킹 레인지에서 전진 레인지(D)가 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(34)를 작동시키게 된다.

즉 트랜스밋션 제어 유닛은 기어 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 제3마찰요소를 작동시키는 것인데, 이러한 제어에 의해 제1마찰요소(28)를 통하여 선기어축(8)의 회전 동력은 이와 고정된 선기어(10)로 전달되어 이 선기어를 입력요소로 선택하게 된다.

이때 제3마찰요소(34)가 작동하고 있으므로 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(26)가 고정되어 반력요소로 작용하게 되므로 유성 캐리어(20)를 통하여 나가는 회전수는 크게 감속된다.

이러한 전진 1속 상태에서 차속이 증가하면 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(34)의 작동을 그대로 유지하면서 제1마찰요소(28)의 작동은 중단시키고 제2마찰요소(30)를 작동시켜 입력축(2)의 회전을 더블 유성기어셋트(4)의 링기어(18)로 전달하게 된다.

이러한 작용으로 상기한 링기어(18)가 입력요소로 작용하게 되는데, 이때 제3마찰요소(34)가 그대로 작용하고 있으므로 유성 캐리어(16)를 1속보다 빠른 속도로 회전시키게 된다.

이 유성 캐리어(16)는 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(20)와 직결되는 구조이므로 트랜스퍼 드라이브 기어(22)는 1속보다 빨리 회전하는 2속의 변속비를 출력하게 된다.

이러한 전진 2속 상태에서 차속이 점점 가속되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 반력요소를 선택하는 제3마찰요소(34)의 작동을 중단시키면서 다시 제1마찰요소(28)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 더블 피니온 유성기어셋트(4)에서는 선기어(10)와 링기어(18)가 입력요소가 된다.

즉 유성기어셋트는 2개의 입력요소를 갖게 되므로 유성 캐리어(16,20)를 통하여 트랜스퍼 드라이브 기어(22)로 출력되는 회전수는 입력 회전수와 동일한 1:1의 변속비를 출력하는 3속 제어가 된다.

이와 같이 입력과 출력의 속도가 동일한 상태에서 차속이 증가하면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(28)의 작동을 중단시키면서 2개의 입력요소중 하나의 입력요소를 차단하게 된다.

그리고 제4마찰요소(36)를 새로이 작동시키면서 선기어(10)를 반력요소로 선택하게 되므로 유성 캐리어(16,20)는 링기어(18)로 입력되는 회전 동력보다 빠른 속도로 회전하면서 그 회전력을 트랜스퍼 드라이브 기어(22)로 전달하면서 4속의 변속비를 출력하게 된다.

그리고 후진(R) 레인지로 셀렉터 레버를 선택하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(28)를 작동시켜 선기어(10)로 선기어축(8)의 회전 동력을 전달하면서 제5마찰요소(38)를 작동시켜 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 링기어(18)를 반력요소로 선택하게 된다.

따라서 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(20)는 입력 회전방향과 반대로 회전하면서 후진 변속비를 출력하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동변속장치는, 입력요소를 선택하는 마찰요소를 2개로 하고, 반력요소를 선택하는 마찰요소를 3개로 하여 부변속 수단을 사용하지 않고도 4속의 변속비를 출력할 수 있으므로 종래의 변속장치보다 구조적으로 간단한 메카니즘을 실현할 수 있다.

이러한 구조는 변속기 전체의 중량을 줄일 수 있는 것이므로 차량의 연비 측면에서 매우 유리하다.

Claims (1)

1. 엔진(E)으로부터 회전 동력을 전달받아 회전하는 입력축(2)선상에 더블 피니온 유성기어셋트(4)와 싱글 피니온 유성기어셋트(6)를 조합하여 전진 4속 및 후진 1속의 변속단을 얻을 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인에 있어서, 상기 더블 피니온 유성기어셋트(4)와 싱글 피니온 유성기어셋트(6)는 상호 하나의 선기어(10)를 공유하며, 상기 선기어(10)는 선기어축(8)을 통하여 일측으로 상기 입력축(2)과의 사이에 제1마찰요소(28)를 개재하여 이와 가변적으로 연결됨과 동시에, 타측으로 변속기 하우징(36)과의 사이에 제4마찰요소(36)를 개재하여 이와 가변적으로 연결되며, 상기 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(16)은 상기 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(20)와 일측으로 직결되며, 상기 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(20)는 타측으로 트랜스퍼 드라이브 기어(22)와 연결되어 출력요소로 작동되며, 상기 더블 피니온 유성기어셋트(4)의 링기어(18)는 상기 입력축(2)과의 사이에 제2마찰요소(30)를 개재하여 상호 가변적으로 연결됨과 동시에, 상기 변속기 하우징(32)과의 사이에 제5마찰요소(38)를 개재하여 가변적으로 연결되며, 상기 싱글 피니온 유성기어셋트(6)의 링기어(26)는 상기 변속기 하우징(32)과의 사이에 제3마찰요소(34)를 개재하여 가변적으로 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.