KR100337350B1

KR100337350B1 - 자동 변속기용 파워 트레인

Info

Publication number: KR100337350B1
Application number: KR1019990049403A
Authority: KR
Inventors: 박종술
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2002-05-21
Also published as: KR20010045891A; JP4215185B2; DE10033476B9; DE10033476A1; CN1136108C; AU763634B2; AU4380200A; DE10033476B4; CN1294991A; JP2001140999A; US6394928B1

Abstract

2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 주변속단과, 이에 이웃한 부변속단으로 간단히 조합하여 전장을 짧게 함으로서 컴팩트한 구성을 갖도록 하며, 1↔2, 2↔3, 4↔2 변속시 원웨이 클러치를 사용하여 변속감을 크게 향상시켜 4속의 변속단을 제공하는 자동변속기용 파워 트레인을 제공할 목적으로,

엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하여 입력축으로 출력하는 토오크 컨버터와;

상기 입력축과 동일 축선에 배치되는 제1축상에 구성되어 입력축과 선택적으로 연결되어 회전 동력을 전달받는 주변속부와;

상기 제1축과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축상에 상기 주변속부와 두 개의 동력전달 경로로 연결되어 출력축으로 동력을 전달하는 부변속부와;

상기 주변속부와 부변속부 사이에 구성되어 상기 주변속부의 회전 동력을 부변속부로 전달하는 동력전달수단과;

상기 제1축 및 제2축과 변속기 하우징 사이에 구성되어 상기 주변속부와 부변속부의 각각 하나의 작동요소를 반력요소로 작동시키는 브레이크 수단과;

상기 주변속부의 두 개의 작동요소와 입력축 사이에 구성되어 선택적으로 동력을 전달하는 클러치 수단과;

상기 주변속부 및 부변속부와 변속기 하우징 사이에 구성되어 1↔2속, 2↔3속, 4↔2속 변속시 작동하는 비동기 변속수단을 포함하는 자동 변속기용 파워 트레인을 제공한다.

Description

자동 변속기용 파워 트레인{POWER TRAIN FOR AUTO TRANSMISSION}

본 발명은 차량용 자동 변속기의 파워 트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 주변속단과, 이에 이웃한 부변속단으로 간단히 조합하여 전장을 짧게 함으로서 컴팩트한 구성을 갖도록 하며, 1↔2, 2↔3, 4↔2 변속시 원웨이 클러치를 사용하여 변속감을 크게 향상시킬 수 있도록 하는 자동변속기용 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동 변속기는 차량의 주행속도와 부하의 변동에 따라 변속비를 자동적으로 제어하는 트랜스밋션 제어유닛을 구비하며, 이 트랜스밋션 제어유닛에는 다단 변속 메카니즘으로 싱글 또는 더블 피니언 유성기어셋트가 적용되고 있다.

이러한 유성기어셋트는 엔진의 회전 동력을 전달받는 입력 요소, 변속된 회전 동력을 종감속장치로 전달하는 출력 요소, 그리고 상기 입력 요소로 전달된 엔진의 회전 동력이 변속되어 출력 요소로 전달될 수 있도록 반력을 제공하는 반력요소를 구비하게 된다.

통상적으로 출력 요소는 종감속장치와 고정 연결되지만, 입력 요소는 가변되기 때문에 엔진의 동력을 전달하는 부분과 마찰요소를 개재하여 연결되고, 반력요소도 가변되기 때문에 변속기 하우징과의 사이에 다른 마찰요소를 개재하여 연결된다.

상기 마찰요소는 크게 클러치와 브레이크로 대별되며, 입력 요소에는 클러치를 사용하고, 반력요소에는 브레이크를 사용하고 있다. 그리고 마찰요소에는 클러치와 브레이크의 넌 싱크로너스 시프팅, 즉 비동기 변속으로 변속 제어를 용이하게하기 위하여 일방향 클러치를 사용하기도 한다.

이와 같은 자동변속기용 파워 트레인은 상당수 공지되어 있으며, 차량의 변속수단으로 사용되기 위하여 유성 캐리어가 서로 연결되는 구조를 갖거나, 선기어를 공용으로 하고 유성 캐리어와 링기어가 직결되는 구조를 갖거나, 유성 캐리어와 링기어가 상호간 직결되는 등의 구조를 갖는다.

이러한 파워 트레인에 있어서, 본 발명의 목적은 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 주변속단과, 이에 이웃한 부변속단으로 간단히 조합하여 전장을 짧게 함으로서 컴팩트한 구성을 갖도록 하며, 1↔2, 2↔3, 4↔2 변속시 원웨이 클러치를 사용하여 변속감을 크게 향상시켜 4속의 변속단을 제공하는 자동변속기용 파워 트레인을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 의한 자동 변속기용 파워 트레인은 엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하여 입력축으로 출력하는 토오크 컨버터와;

그리고 엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하여 입력축으로 출력하는 토오크 컨버터와;

상기 입력축과 동일 축선에 배치되는 제1축상에 선기어를 통하여 구성되는 제1싱글 피니언 유성기어셋트와;

상기 제1축과 일정간격을 두고 평행하게 배치되어 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트와 두 개의 동력전달 경로로 연결되며, 출력축으로 동력을 전달하는 제2싱글 피니언 유성기어셋트와;

상기 제1 및 제2싱글 피니언 유성기어셋트 사이에 구성되어 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트로부터 회전 동력을 두 개의 동력전달 경로를 통하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트로 전달하는 동력전달수단과;

상기 제1축 및 제2축과 변속기 하우징 사이에 구성되어 상기 제1 및 제2싱글 피니언 유성기어셋트의 작동요소 중에서 각각 하나의 작동요소를 반력요소로 작동시키는 브레이크 수단과;

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 두 개의 작동요소와 입력축 사이에 구성되어 선택적으로 동력을 전달하는 클러치 수단과;

상기 제1축 및 제2축과 변속기 하우징 사이에 구성되어 1↔2속, 2↔3속, 4↔2속 변속시 작동하는 비동기 변속수단을 포함하여 이루어지는 자동 변속기용 파워 트레인을 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 파워 트레인의 각 변속단별 마찰요소의 작동 요소표이다.

도 3은 본 발명에 의한 파워 트레인의 작동을 레버 해석법으로 설명하기 위한 전진 1속시의 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 파워 트레인의 작동을 레버 해석법으로 설명하기 위한 전진 2속시의 도면이다.

도 5는 본 발명에 의한 파워 트레인의 작동을 레버 해석법으로 설명하기 위한 전진 3속시의 도면이다.

도 6은 본 발명에 의한 파워 트레인의 작동을 레버 해석법으로 설명하기 위한 전진 4속시의 도면이다.

도 7은 본 발명에 의한 파워 트레인의 작동을 레버 해석법으로 설명하기 위한 후진시의 도면이다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 파워 트레인을 나타내는 구성도로서, 엔진(E)으로부터 발생된 동력은 발진기구인 토오크 컨버터(T)를 통해 토오크 변환이 이루어져 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트(1,3)로 이루어지는 주,부변속부로 입력되어 전진 4 속의 변속단을 얻게 된다.

상기에서 엔진(E)으로부터 발생되는 토오크를 변환시키는 토오크 컨버터(T)는 엔진(E)의 크랭크축에 직결되어 회전하는 펌프 임펠러(PI)와, 이 펌프 임펠러(PI)와 대향 배치되어 분출되는 오일에 의하여 함께 회전하는 터어빈 런너(TR)와; 이들 펌프 임펠러(PI)와 터어빈 런너(TR) 사이에 배치되어 오일의 흐름을 바꾸어주어 펌프 임펠러(PI)의 회전력을 증가시켜 주는 스테이터(ST)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 엔진(E)이 회전을 하면 상기 토오크 컨버터(T)내에 충진된 오일이 펌프 임펠러(PI)에서 분출되어 터어빈 런너(TR)로 공급되면서 터어빈 런너(TR)를구동시킨 다음, 스테이터(ST)로 유입된다.

또한, 상기 스테이터(ST)로 유입된 오일은 그 방향을 바꾸어 다시 펌프 임펠러(PI)로 유입되는 작용을 반복하게 되는데, 이때 스테이터(ST)의 회전에 의하여 스테이터(ST)가 분담하는 터어빈 런너(TR)의 회전력과 펌프 임펠러(PI)의 회전력과의 사이에 차이가 생겨 토오크 변환이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 상기 토오크 컨버터(T)로부터 동력을 전달받는 주변속부는 입력축(5)과 동일축선상에 배치되는 제1축(23) 상에 구성되며, 상기 제1축(23)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축(25) 상에는 부변속부가 구성된다.

이러한 주변속부와 부변속부는 각각 제1,2싱글 피니언 유성기어셋트(1)(3)로 구성되어 상호 조합되어 이루어지는데, 이의 제1,2싱글 피니언 유성기어셋트(1)(3)의 연결 구성은 다음과 같다.

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)는 선기어(11)를 통하여 제1축(23)에 배치되며, 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)는 유성캐리어(19)를 통하여 제2축(25)상에 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)와 일정간격을 두고 서로 평행하게 배치되며, 상기 제1,2싱글 피니언 유성기어셋트(1)(3)는 별도의 동력전달수단에 의해 상호 연결된다.

상기 동력전달수단은 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 유성캐리어(13)와 고정적으로 연결되어 제1축(23)상에서 회전 가능하게 연결되는 제1동력전달기어(27)와, 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)와 고정적으로 연결됨과 동시에, 출력축(31)과도 고정적으로 연결되어 제2축상(25)에서회전 가능하게 구성되는 제2동력전달기어(29)가 상호 치합하여 연결된다.

또한, 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11)와 상기 제1축(23)을 통하여 고정적으로 연결되는 제3동력전달기어(33)와, 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 선기어(17)와 고정적으로 연결되어 상기 제2축(25) 선상에서 회전 가능하게 배치되는 제4동력전달기어(35)가 상호 치합하여 연결된다.

상기와 같이, 상호 조합되는 제1,2싱글 피니언 유성기어셋트(1)(3)는 입력축(5)과 출력축(31) 및 제1,2축(23)(25) 상에 상호 회전간섭이 발생되지 않도록 배치되어, 각각 브레이크 수단, 클러치 수단 및 비동기 변속수단과 연결 관계를 갖는다.

즉, 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)는 그 링기어(15)가 입력축(5)과의 사이에 제1클러치(C1)를 개재시켜 연결되도록 하고, 그 선기어(11)는 일측으로 입력축(5)과의 사이에 제2클러치(C2)를 개재하여 선택적으로 입력요소가 될 수 있도록 함과 동시에, 상기 선기어(11)는 타측으로 제1축(23)을 통하여 변속기 하우징(37)과의 사이에 제2브레이크(B2)와 제2원웨이 클러치(F2)를 함께 개재하며, 별도로 제3브레이크(B3)를 개재하여 연결되도록 한다.

이때, 상기 제2원웨이 클러치(F2)는 상기 제2브레이크(B2)와 제1축(23) 사이에 개재하여 연결된다.

그리고 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 유성캐리어(19)는 제2축(25)을 통하여 변속기 하우징(37)과의 사이에 제1브레이크(B1)를 개재하여 연결하며, 이와 별개로 상기 제2축(25)이 역(逆)구동시 작동하도록 상기 제2축(25)과 변속기하우징(37) 사이에 제1원웨이 클러치(F1)를 개재하여 연결되도록 하였다.

또한, 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3) 유성캐리어(19)는 상기 제2축(25)을 통하여 그 선기어(17)와의 사이에 제3클러치(C3)를 개재하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)가 일체로 작동하도록 가변적으로 연결한다.

상기에서 클러치 기구로 사용되는 제1,2,3클러치(C1,C2,C3)는 통상의 다판 클러치가 사용되며, 브레이크 기구로 사용되는 제1,2 브레이크(B1,B2)은 통상의 디스크 브레이크가 사용될 수 있다.

그리고 상기 제1,2 싱글 피니언 유성기어셋트(1)(3)가 각 작동요소의 선택적인 작동에 의하여 변속이 이루어지면, 이는 출력요소로 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)가 출력축(31)과 연결되어 드라이브 기어(미도시)을 통해 출력이 이루어지게 된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 파워 트레인은, 도 2의 마찰요소 작동요소표와 같이, 마찰요소가 작동하면서 변속이 이루어지게 되는데, 이의 상기 작동 요소표와 도 3의 레버 해석표를 보면서 변속과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 제1,2싱글 피니언 유성기어셋트(1)(3)의 작동을 레버방식으로 해석하기 위하여는 제1레버(Lever1)상의 제1노드(N1)는 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11), 제2노드(N2)는 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 유성캐리어(13), 제3노드(N3)는 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 링기어(15), 그리고 제2레버(Lever2) 상의 제4노드(N4)는 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 선기어(17), 제5노드(N5)는 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 유성캐리어(19), 제6노드(N6)는 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)로 설정됨을 전제한다.

상기 노드에 대한 요소는 유성기어셋트의 조합에 의하여 설정되는 것으로서, 이에 관련되는 기술은 공지이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이러한 점을 고려하여 전진 1속의 작동과정을 설명하면, 제1속에서는 제1클러치(C1)가 작동 제어된다.

그러면 엔진(E)에 의하여 회전하는 입력축(5)의 동력은 제1클러치(C1)의 작동에 의하여 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 링기어(15)가 입력요소로 작용하게 되는데, 이때, 상기와 같은 제1속 작동은 초기 구동작동으로 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 유성캐리어(13)가 제1,2동력전달기어(27)(29)와 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)를 통하여 노면과 연결되어 출발전까지는 반력요소로 작동하다가 출발직후부터는 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11)와 함께 어느 시점에서 그 회전수가 결정되어 상기 유성캐리어(13)는 정방향으로, 상기 선기어(11)는 역(逆)방향으로 회전하게 된다.

이와 동시에, 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 선기어(17)는 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11)와 제1축(23)을 통하여 연결된 제3동력전달기어(33)로부터 제4동력전달기어(35)를 통하여 회전동력을 감속하여 전달받고, 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)는 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 유성캐리어(13)로부터 전달되는 회전동력을 제1,2동력전달기어(27)(29)를 통하여 전달받게 된다.

이때, 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 유성캐리어(19)는 그 선기어(17)와 링기어(21)의 회전수비에 의해 역(逆)방향으로 회전하려 하지만, 제2축(25)을 통하여 제1원웨이 클러치(F1)의 작동으로 회전이 억제되어 결국은 반력요소로 작용하게 된다.

이에 따라 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 링기어(15)가 입력요소가 되고, 제2축(25)에 의해 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 유성캐리어(19)가 반력요소로 작용하면서 제1속의 변속이 이루어져 출력요소인 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)를 통해 출력이 이루어지게 된다.

이러한 변속과정을 가시적으로, 도 3에 의해 살펴보면, 전진1속 제1레버(Lever1)의 제3노드(N3)로 입력되는 제1입력 속도선(D1R1)과, 이에 따른 제1레버(Lever1)의 제1,2노드(N1,N2)사이의 어느 한 지점에서 정해지는 반력점(P)을 연장하여 연결하는 직선(L1)에 의해 제1,2노드(N1,N2)로 출력되는 제1,2출력 속도선(D1S1,D1Ca1)이 결정된다.

이러한 상기 제1,2출력 속도선(D1S1,D1Ca1)은 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)만의 작동으로 이루어지는 것은 아니며, 상기 제1,2,3,4동력전달기어 (27,29,33,35)를 통하여 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 작동요소와 연계하여 결정된다.

이러한 작동을 살펴보면, 상기 제1출력 속도선(D1S1)은 제2레버(Lever2)상의 제4노드(N4)에 상기 제3,4동력전달기어(33,35)를 통하여 감속하여 제2입력 속도선(D1S2)과 같이 전달되고, 이와 함께 제1원웨이 클러치(F1)가 작동하는 시점에서 제5노드(N5)를 반력요소로 하여 연결되는 직선(L1')과 같이, 제6노드(N6)에서는 상기 제1레버(Lever1)의 제2노드(N2)에서의 제2출력 속도선(D1Ca1)과 연계하여 제3출력 속도선(D1R2)이 결정된다.

즉, 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 링기어(15)를 통하여 입력이 이루어지고, 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 유성캐리어(19)를 반력요소로 하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)로 출력되는 상기 제2레버(Lever2)의 제3출력 속도선(D1R2)과 같은 제1속의 출력 속도선(D1)을 이루게 된다.

이는 입력 회전수 보다 출력 회전수가 아주 작아지게 되는 제1속의 변속비로 감속이 이루어짐을 알 수 있다.

상기와 같은 제1속의 상태에서 차속과 스로틀 개도가 증가하면 트랜스 제어유닛(TCU)에서는 제1속의 상태에서 제2브레이크(B2)를 작동시키게 된다.

제1속과 같은 입력의 상태에서 제2브레이크(B2)의 작동에 의하여 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11)의 정방향 작동에 대해 제2원웨이 클러치(F2)가 작동하여 반력요소로 작동시키게 되며, 이에 따라 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 선기어(17)도 반력요소로 작동하게 되어 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 유성캐리어(13)에서 발생하는 회전동력이 제1,2동력전달기어(27,29)에 의해 그대로 출력축(31)으로 전달되어 제2속의 변속이 이루어지게 된다.

이러한 제2속의 변속과정을 가시적으로 도 4에 의해 살펴보면, 전진 2속 제1레버(Lever1)의 제3노드(N3)의 제1입력 속도선(D2R1)과, 반력요소로 작용하는 제1노드(N1)를 연결하는 직선(L2)을 제2노드(N2)와 가장 가깝게 연결하는 선이 제1출력 속도선(D2Ca1)이 되고, 상기 제1출력 속도선(D2Ca1)은 그대로 전진 2속 제2레버(Lever2)의 제6노드(N6)의 출력 회전수로 전달되어 제2출력 속도선(D2R2)을 결정하게 된다.

즉, 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 링기어(15)를 통하여 입력이 이루어지고, 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11)를 반력요소로 하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)로 출력되는 상기 제2레버(Lever2)의 제2출력 속도선(D2R2)과 같은 제2속의 출력 속도선(D2)을 이루게 된다.

따라서 상기 제2속의 출력(D2)은 제1속의 출력 속도선(D1)보다는 빠른 속도로 출력이 이루어지게 된다.

상기와 같은 제2속의 상태에서 차속과 스로틀 개도가 증가되면 트랜스밋션 제어 유닛(TCU)에서는 상기 제2속 상태에서 제2클러치(C2)를 작동시키게 된다.

그러면 제2속의 입력의 상태에서 제3클러치(C2)에 의하여 제2의 입력이 이루어지게 되어 2개의 입력요소로 갖게 되므로, 유성기어셋트의 특성상 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)가 직결의 상태가 되면서 제1,2,3,4동력전달기어(27,29,33,35)를 통하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)에 회전동력을 전달하게 된다.

이때, 상기 제1,2동력전달기어(27,29)를 통하여서는 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)에 상기 회전동력이 그대로 전달되어 출력축(31)으로 전달하게 되고, 상기 제3,4동력전달기어(33,35)를 통하여서는 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 선기어(17)에 상기 회전동력이 감속하여 전달되며, 상기 회전차는 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 유성캐리어(19)가 역방향으로 공전하면서 흡수하여제3속의 변속이 이루어지게 된다.

이러한 제3속의 변속과정을 가시적으로 도 3에 의해 살펴보면, 전진 3속 제1레버(Lever1)의 제1노드(N1)로 입력되는 제1입력 속도선(D3S1)과, 또 다른 입력요소로 작용하는 제3노드(N3)의 제2입력 속도선(D3R1)를 연결하는 직선(L3)을 출력요소인 제2노드(N2)와 가장 가깝게 연결하는 선이 제1출력 속도선(D3Ca1)이 되고, 상기 제1출력 속도선(D3Ca1)은 제1,2동력전달기어(27,29)를 통하여 전진 3속 제2레버(Lever2)의 제6노드(N6)로 전달되어 제2출력 속도선(D3R2)을 결정하게 된다.

이때, 제3,4동력전달기어(33,35)를 통하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 선기어(17)로 감속하여 전달되는 회전동력과의 회전차는 직선(L3')에 의해 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 유성캐리어(19)가 역회전하면서 흡수하게 되어 전진 3속 제2레버(Lever2)의 제4,5노드(N4,N5)에서와 같은 공전하는 제3,4출력 속도선(D3S1,D3Ca1)을 나타내게 된다.

즉, 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11)와 링기어(15)를 통하여 입력이 이루어져, 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)가 일체로 회전하여 회전동력을 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)로 출력시킴으로서 상기 제2레버(Lever2)의 제2출력 속도선(D3R2)과 같은 제3속의 출력 속도선(D3)을 이루게 된다.

따라서 상기 제3속의 출력 속도선(D3)은 제2속의 출력 속도선(D2)보다는 빠른 속도로 입력과 동일한 출력이 이루어지게 된다.

상기와 같은 제3속의 상태에서 차속과 스로틀 개도가 더욱 증대되면, 트랜스밋션 제어유닛(TCU)에서는 제3속에서 작동하고 있던 제2클러치(C2)의 작동은 해제하고, 제3클러치(C3)를 작동 제어하게 된다.

그러면 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11)를 통한 입력은 해제되고, 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 선기어(17)와 유성캐리어(19)가 일체로 고정되어 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)는 하나로 직결하여 작동되며, 이 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)는 제1,2,3,4동력전달기어(27,29,33,35)를 통하여 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11)와 링기어(15)에 회전저항에 의한 외부 입력요소로 작동하게 됨으로 어느 시점에서 상기 링기어(15)를 통하여 입력되는 회전동력의 회전수에 준한 유성캐리어(13)의 회전수가 결정되어 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)를 통하여 제4속의 변속이 이루어지게 된다.

이러한 제4속의 변속과정을 가시적으로 도 6에 의해 살펴보면, 전진 4속 제1레버(Lever1)의 제3노드(N3)로 입력되는 제1입력 속도선(D4R1)에 준하여 외부 입력요소로 작용하는 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)에 의해 제1노드(N1)에서는 어느 한 시점에서 제1출력 속도선(D4S1)이 결정되며, 이를 잇는 직선(L4)에 의해 출력요소인 제2노드(N2)와 연결하는 선이 제2출력 속도선(D4Ca1)이 된다.

이때, 상기 제1레버(Lever1)의 제2출력 속도선(D4Ca1)에 의해 일체로 직결된 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)와 연계하여 결정되는 전진 4속 제2레버(Lever2)의 제3출력 속도선(D4R2)이 제6노드(N6)에서 결정된다.

즉, 상기에서의 제4속은 입력속도 보다 빠른 출력이 이루어지는 오버 드라이브 상태가 된다.

그리고 운전자가 후진을 위하여 셀렉터 레버를 후진 레인지(R)로 변환시키면, 제2클러치(C2)와 제1브레이크(B1)를 작동 제어한다.

그러면 제2클러치(C2)의 작동으로 제1싱글 피니언 유성기어셋트(1)의 선기어(11)로 입력이 이루어지고, 이와 동시에 제1브레이크(B1)의 작동에 의하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 유성캐리어가 반력요소로 작용하게 되면서 후진 변속이 이루어져 출력요소인 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 링기어(21)를 통해 출력이 이루어지게 된다.

이때, 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 선기어(11)를 통한 입력은 제3,4동력전달기어(33,35)를 통하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)의 선기어(17)로 감속하여 입력으로 전달하게 되고, 제2싱글 피니언 유성기어셋트(3)는 유성캐리어(19)를 반력요소로 하여 링기어(21)로의 출력이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 도 7에서와 같이, 후진 제1레버(Lever1)의 제1노드(N1)에서 입력에 의한 제1입력 속도선(RS1)은 후진 제2레버(Lever2)의 제4노드(N4)에서 감속되어 제2입력 속도선(RS2)으로 전달되고, 후진 제2레버(Lever2)의 제5노드(N5)을 반력요소로 하여 연장되어 이어지는 직선(L5)에 의해 제6노드(N6)에서는 제1출력 속도선(RR2)이 결정되며, 이는 후진 출력 속도선(R)이 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 2개의 싱글 피니언 유성기어셋트를 주변속단과, 이에 이웃한 부변속단으로 간단히 조합하여 간단하면서도 전장을 짧게 한컴팩트한 구성을 갖도록 하며, 1↔2, 2↔3, 4↔2 변속시 원웨이 클러치를 사용하여 변속감을 크게 향상시켜 4속의 변속단을 제공할 수 있게 된다.

Claims

엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하여 입력축으로 출력하는 토오크 컨버터와;

상기 입력축과 동일 축선에 배치되는 제1축상에 구성되어 입력축과 선택적으로 연결되어 회전 동력을 전달받는 주변속부와;

상기 제1축과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축상에 상기 주변속부와 두 개의 동력전달 경로로 연결되어 출력축으로 동력을 전달하는 부변속부와;

상기 주변속부와 부변속부 사이에 구성되어 상기 주변속부의 회전 동력을 부변속부로 전달하는 동력전달수단과;

상기 제1축 및 제2축과 변속기 하우징 사이에 구성되어 상기 주변속부와 부변속부의 각각 하나의 작동요소를 반력요소로 작동시키는 브레이크 수단과;

상기 주변속부의 두 개의 작동요소와 입력축 사이에 구성되어 선택적으로 동력을 전달하는 클러치 수단과;

상기 주변속부 및 부변속부와 변속기 하우징 사이에 구성되어 1↔2속, 2↔3속, 4↔2속 변속시 작동하는 비동기 변속수단과;

를 포함하여 이루어지는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 주변속부는

상기 제1축상에 구성되어 상기 입력축에 클러치 수단을 통하여 링기어 또는선기어가 선택적으로 연결되는 제1싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 부변속부는

상기 제2축상에 구성되어 상기 출력축에 링기어가 고정적으로 연결되는 제2싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 1,2,3에 있어서, 상기 동력전달수단은

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 유성캐리어와 연결되는 제1동력전달기어와;

상기 제1동력전달기어와 치합하여 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어와 연결됨과 동시에, 출력축과 연결되는 제2동력전달기어와;

상기 제1축상의 일측에 구성되어 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 고정적으로 연결되는 제3동력전달기어와;

상기 제3동력전달기어와 치합하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 고정적으로 연결되어 상기 제2축상에 배치되는 제4동력전달기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 1에 있어서, 상기 브레이크 수단은

상기 제2축과 변속기 하우징 사이에 구성되는 제1브레이크와;

상기 제1축과 변속기 하우징 사이에서 상기 제1축과의 사이에 비동기 변속수단을 개재하여 구성되는 제2브레이크와;

상기 제1축과 변속기 하우징 사이에 구성되는 제3브레이크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 1,2,3에 있어서, 상기 클러치 수단은

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어와 입력축을 선택적으로 연결하는 제1클러치와;

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 입력축을 선택적으로 연결하는 제2클러치와;

상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 1 또는 5에 있어서, 상기 비동기 변속수단은

상기 제2축과 변속기 하우징 사이에 구성되어 1속시 반력요소로 작동할 수 있도록 하는 제1원웨이 클러치와;

상기 제1축과 상기 제2브레이크 사이에 개재되어 2속시 상기 제2브레이크 작동에 의해 반력요소로 작동할 수 있도록 하는 제2원웨이 클러치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.
엔진으로부터 출력되는 회전동력의 토오크를 변환하여 입력축으로 출력하는 토오크 컨버터와;

상기 입력축과 동일 축선에 배치되는 제1축상에 선기어를 통하여 구성되는 제1싱글 피니언 유성기어셋트와;

상기 제1축과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제2축상에 유성캐리어를 통하여 구성되어 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트와 두 개의 동력전달 경로로 연결되며, 출력축으로 동력을 전달하는 제2싱글 피니언 유성기어셋트와;

상기 제1 및 제2싱글 피니언 유성기어셋트 사이에 구성되어 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트로부터 회전 동력을 두 개의 동력전달 경로를 통하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트로 전달하는 동력전달수단과;

상기 제1축 및 제2축과 변속기 하우징 사이에 구성되어 상기 제1 및 제2싱글 피니언 유성기어셋트의 작동요소 중에서 각각 하나의 작동요소를 반력요소로 작동시키는 브레이크 수단과;

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 두 개의 작동요소와 입력축 사이에 구성되어 선택적으로 동력을 전달하는 클러치 수단과;

상기 제1축 및 제2축과 변속기 하우징 사이에 구성되어 1↔2속, 2↔3속, 4↔2속 변속시 작동하는 비동기 변속수단과;

를 포함하여 이루어지는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 8에 있어서, 상기 동력전달수단은

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 유성캐리어와 고정적으로 연결되는 제1동력전달기어와;

상기 제1동력전달기어와 치합하고, 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어와 연결됨과 동시에, 출력축과 연결되는 제2동력전달기어와;

상기 제1축상의 일측에 구성되어 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 연결되는 제3동력전달기어와;

상기 제3동력전달기어와 치합하여 제2싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 연결되어 상기 제2축상에 배치되는 제4동력전달기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 8에 있어서, 상기 브레이크 수단은

상기 제2축을 통하여 상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트의 유성캐리어와 변속기 하우징 사이에 구성되는 제1브레이크와;

상기 제1축을 통하여 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 변속기 하우징 사이에서 상기 제1축과의 사이에 비동기 변속수단을 개재하여 구성되는 제2브레이크와;

상기 제1축을 통하여 상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 변속기 하우징 사이에 구성되는 제3브레이크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 8에 있어서, 상기 클러치 수단은

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 링기어와 입력축을 선택적으로 연결하는 제1클러치와;

상기 제1싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 입력축을 선택적으로 연결하는 제2클러치와;

상기 제2싱글 피니언 유성기어셋트의 선기어와 유성캐리어를 선택적으로 연결하는 제3클러치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.
청구항 8 또는 10에 있어서, 상기 비동기 변속수단은

상기 제2축과 변속기 하우징 사이에 구성되어 1속시 반력요소로 작동할 수 있도록 하는 제1원웨이 클러치와;

상기 제1축과 상기 제2브레이크 사이에 개재되어 2속시 상기 제2브레이크 작동에 의해 반력요소로 작동할 수 있도록 하는 제2원웨이 클러치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 파워 트레인.