KR100244751B1 - 4 speed automatic transmission - Google Patents
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Abstract
본원 발명의 목적은 더블 피니언 유성기어기구와 싱글 피니언 유성기어기구의 2조로 구성된 기어열에 고정연결구조와 더불어 가변연결구조를 갖도록 각각의 기어 요소들을 연결하여 4단 변속시 유성기어기구 전체요소의 회전 속도가 입력회전수로부터 출력회전수 사이에서 회전하도록 하므로써 동력손실을 저감시키며 종래와 다른 마찰요소들의 배치특성으로 마찰손실을 저감시킨 4속 자동 변속기를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to rotate the entire planetary gear mechanism when the four-speed transmission by connecting the respective gear elements to have a variable connection structure with a fixed connection structure to the gear train consisting of two sets of double pinion planetary gear mechanism and single pinion planetary gear mechanism It is to provide a four-speed automatic transmission that reduces the power loss by allowing the speed to rotate between the input rotational speed and the output rotational speed and the frictional loss due to the arrangement characteristics of the conventional friction elements.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수단은 입력축이 연결되는 더블 피니언 유성기어기구(이하 제1기어기구)와 출력축이 연결되는 싱글 피니언 유성기어기구(이하 제2기어기구)와를 포함하여 구성되는 4속 자동 변속기에 있어서, 상기 제1기어기구의 캐리어에 연결되는 입력축과, 상기 제1 및 제2기어기구의 양측 선기어를 선택적으로 연결하는 제1클러치와, 상기 제1기어기구의 캐리어와 제2기어기구의 선기어를 선택적으로 연결하는 제3클러치와, 상기 제1기어기구의 링기어와 캐리어 또는 선기어와 링기어 중 어느 하나를 선택적으로 연결하는 제2클러치와, 상기 제2기어기구의 선기어의 회전을 정지시키기 위한 제2브레이크와, 상기 제1 및 제2기어기구 상호간에 고정연결된 링기어와 캐리어의 회전을 정지시키기 위한 제1브레이크와, 상기 제2기어기구의 링기어에 직결되는 출력축과, 로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.Means of the present invention for achieving the above object is configured to include a double pinion planetary gear mechanism (hereinafter referred to as a first gear mechanism) connected to the input shaft and a single pinion planetary gear mechanism (hereinafter referred to as a second gear mechanism) is connected to the output shaft A four-speed automatic transmission comprising: a first clutch for selectively connecting input shafts connected to a carrier of the first gear mechanism, sun gears on both sides of the first and second gear mechanisms, a carrier and a first gear of the first gear mechanism; A third clutch selectively connecting the sun gear of the second gear mechanism, a second clutch selectively connecting any one of the ring gear and the carrier or the sun gear and the ring gear of the first gear mechanism, and the sun gear of the second gear mechanism; A second brake for stopping rotation of the first brake, a ring gear fixedly connected to the first and second gear mechanisms, a first brake for stopping rotation of the carrier, and the second gear And an output shaft directly connected to the ring gear of the mechanism.
Description
제1도는 본 발명에 의한 4속 자동 변속기의 제 1 실시예를 나타내는 계통도.1 is a system diagram showing a first embodiment of a four-speed automatic transmission according to the present invention.
제2도는 본 발명에 의한 4속 자동 변속기의 제 2 실시예를 나타내는 계통도.2 is a system diagram showing a second embodiment of a four-speed automatic transmission according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
PG1: 더블 피니언 유성기어기구(제1기어기구)PG 1 : Double pinion planetary gear mechanism (first gear mechanism)
PG2: 싱글 피니언 유성기어기구(제2기어기구)PG 2 : Single pinion planetary gear mechanism (second gear mechanism)
1 : 입력축 2 : 제1선기어1: Input shaft 2: First sun gear
3 : 제1피니언기어(더블형) 4 : 제1캐리어3: first pinion gear (double type) 4: first carrier
5 : 제1링기어 6 : 제2선기어5: 1st ring gear 6: 2nd sun gear
7 : 제2피니언기어 8 : 제2캐리어7: 2nd pinion gear 8: 2nd carrier
9 : 제2링기어 10,11,12,13 : 연결부재9: second ring gear 10,11,12,13: connecting member
14 : 출력축 B1,B2: 브레이크14: output shaft B 1 , B 2 : brake
C1,C2,C3: 클러치C 1 , C 2 , C 3 : Clutch
[산업상 이용 분야][Industrial use]
본원 발명은 자동 변속기 특히 입력축이 연결되는 더블 피니언 유성기어기구와 출력축이 연결되는 싱글 피니언 유성기어기구와로 기어열을 구성하고 기어사이의 고정연결구조와 더불어 가변연결구조를 채택한 4속 자동 변속기에 관한 것이다.The present invention relates to a four-speed automatic transmission in which a gear train is composed of an automatic transmission, in particular, a double-pinion planetary gear mechanism connected to an input shaft and a single-pinion planetary gear mechanism connected to an output shaft, and employs a variable connection structure together with a fixed connection structure between the gears. It is about.
[종래기술][Private Technology]
주지하는 바와 같이 변속기는 자동차의 주행 상태 변화에 따라 엔진의 회전력을 증대시키거나 감소시키는 역활을 하며 차량을 후진시키는 역진장치도 갖추고 있는데 이를 가능하게 하는 장치로는 유성기어기구를 사용하게 된다.As is well known, the transmission serves to increase or decrease the rotational force of the engine according to the change of the driving state of the vehicle, and also has a reverse device for reversing the vehicle. As a device for enabling this, a planetary gear mechanism is used.
유성기어기구는 선기어와 링기어 및 이들에 맞물림하는 피니언기어를 보존하는 캐리어와의 3요소를 구비하고 그 어느 요소를 입력 요소로 함과 동시에 다른 어느것을 출력 요소로 하고 다시 남아있는 다른 요소를 고정하므로서 입력된 회전을 증속하거나 감속하며 혹은 반전 감속하여 출력할 수가 있는 기어장치로서 통상 하나의 유성기어기구만으로는 원하는 바의 변속단을 얻기가 곤란하므로 일반적으로 복수개의 유성기어기구를 조합시켜 자동 변속기를 구성하고 있다. 이 경우 유성기어기구의 조합법이나 유성기어기구의 기어비의 값, 나아가서는 싱글 피니언형 유성기어기구를 사용하는가 또는 더블 피니언형 유성기어기구를 사용하는가 및 이들을 제어하는 마찰 요소들에 따라 얻어지는 변속비가 다양하게 변하나 그 모든 조합이 실용적으로 사용될 수 있는 것은 아니고 차량에의 탑재성, 제조가능성, 변속특성, 요구되는 동력성능 등의 제반조건을 만족하는 실용가능성이 있는 기어열의 사용으로 한정된다.The planetary gear mechanism has three elements, a sun gear and a ring gear, and a carrier for preserving the pinion gears engaged with the gears. The planetary gear mechanism fixes one element as an input element and another as an output element. Therefore, it is possible to increase or decelerate the input rotation or reversely decelerate and output the gear. Usually, only one planetary gear mechanism makes it difficult to obtain a desired gear stage. It consists. In this case, the gear ratio of the planetary gear mechanism, the gear ratio of the planetary gear mechanism, and the single pinion type planetary gear mechanism or the double pinion type planetary gear mechanism and the friction factors controlling them vary. However, not all combinations of them can be used practically, but are limited to the use of a gear train having practical feasibility that satisfies all conditions such as mounting on a vehicle, manufacturability, shift characteristics, and required power performance.
그러나 이와같은 기어열은 유성기어기구의 조합이나 기어비의 설정하는 방법에 의해 방대한 수의 구성이 가능하기 때문에 차량용의 자동변속기로서 요구되는 제조건을 만족하는 것을 찾는다는 것은 대단히 어려운 작업에 속한다.However, since such a gear train can be composed of a large number by the combination of the planetary gear mechanism and the gear ratio setting method, it is a very difficult task to find a product that satisfies the requirements for an automatic transmission for a vehicle.
종래 이와같은 배경아래 다수의 기어변속장치가 제안되고 있으며 그중 4속 자동 변속기는 2개의 유성기어기구로 구성된 3속 자동 변속기를 기본으로 하고 여기에 1개의 유성기어기구로 된 오우버 드라이브기구 또는 언더 드라이버기구를 부설하여 전진 4속의 변속단을 얻고 있다.Conventionally, a number of gear transmissions have been proposed under such a background. Among them, a four-speed automatic transmission is based on a three-speed automatic transmission composed of two planetary gear mechanisms, and an overdrive drive mechanism or an underbody planetary gear mechanism. By installing a driver mechanism, the gearbox has achieved 4 forward speeds.
그런데 최근의 차량들은 프런트 엔진화 및 고마력화 등에 의해서 사용되는 자동변속기가 한층 소형화가 요망되고 있음과 동시에 전달토오크 용량의 증대화가 요망되고 있으나 상기 오우버 드라이브기구 등을 부설하여 3개의 유성기어기구로 구성된 4속 자동 변속기로는 상기 요구상황을 충족시키기가 곤란한 실정이다.However, in recent years, the automatic transmission used by the front engine and high horsepower is required to be further downsized, and the transmission torque capacity is also required to increase. However, three planetary gear mechanisms are installed by installing the overdrive mechanism. With a four-speed automatic transmission, it is difficult to meet the requirements.
그렇기 때문에 종래부터 사용되어 오고 있는자동 변속기의 원조격인 심프슨 방식(Simpson type, 미국특허 제2,873,621호)의 유성기어기구 및 라비뇨 방식(Ravigneaux type)을 근간으로 하여 요구조건을 충족하도록 조금씩 변형시켜 새로운 자동 변속기를 얻고 있는바 이와같은 일예로 2개의 클러치를 추가하여 4속을 얻는 자동 변속기가 일본국 특개소 59-183147호 공보에 제안되어 있다.Therefore, based on the planetary gear mechanism and the Ravigneaux type of the Simpson type (Simpson type, US Patent No. 2,873,621), which is the original type of automatic transmission, which has been used conventionally, it is modified little by little to meet the requirements. As an example, an automatic transmission that obtains four speeds by adding two clutches is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-183147.
상기 자동 변속기구는 종래의 심프슨 방식에 있어서 일체로 연결되어 있는 제1유성기어기구의 선기어와 제2유성기어기구의 선기어와의 사이에 제3클러치를 개재시킴과 동시에, 제1기어기구의 선기어와 제2기어기구의 캐리어를 제4클러치를 통하여 연결한 것이고, 제3클러치를 해제하여 제1기어유니트와 제2기어유니트를 분리하고, 또한 제4클러치를 접속하여 이 제2기어유니트의 캐리어에 입력을 함과 동시에, 이 제2기어유니트의 선기어를 고정시켜, 링기어로부터 오우버 드라이브를 출력하고, 종래의 3속에 더하여 4속을 얻는 것이다.The automatic transmission mechanism interposes a third clutch between the sun gear of the first planetary gear mechanism and the sun gear of the second planetary gear mechanism, which is integrally connected in the conventional Simpson method, and simultaneously with the sun gear of the first gear mechanism. The carrier of the second gear mechanism is connected through the fourth clutch, the third clutch is released to separate the first gear unit and the second gear unit, and the fourth clutch is connected to the carrier of the second gear unit. At the same time as input, the sun gear of the second gear unit is fixed to output the overdrive from the ring gear, and the fourth speed is obtained in addition to the conventional three speeds.
그밖에 또다른 4속 자동 변속기로는 일본국 특허공고 소61-19866호, 동 특허공고 소61-37493호, 동 특허공고 소 61-37494호, 및 미합중국 특허 제4369672호 등을 들수 있다.Other four-speed automatic transmissions include Japanese Patent Publication No. 61-19866, Japanese Patent Publication No. 61-37493, Japanese Patent Publication No. 61-37494, and US Patent No. 4369672.
그중 상기 일본국 특허공고 소 61-19866호 공보에 기재된 자동 변속기는 2개의 싱글 피니언 유성기어기구(Single pinion planetary gear train)와 1개의 더블 피니언 유성기어기구(Double pinion planetary gear train)와 및 상기 유성기어기구를 제어하기 위한 2개의 클러치와 3개의 브레이크로 구성되어 있다.Among them, the automatic transmission described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-19866 includes two single pinion planetary gear trains and one double pinion planetary gear train and the planetary gearbox. It consists of two clutches and three brakes for controlling the gear mechanism.
한편 일본국 공개특허 평성 3-74658호 공보에 기재된 자동 변속기 장치는 3조의 싱글 피니언형 유성기어기구를 구비하고 제1유성기어기구의 링기어와 제2유성기어기구의 캐리어가 상시 연결되거나 혹은 계합수단을 거쳐서 선택적으로 연결됨과 동시에 제1유성기어기구의 캐리어와 제3유성기어기구의 링기어가 상시 연결 혹은 계합수단을 거쳐서 선택적으로 연결되고, 또한 제1유성기어기구의 선기어와 제3유성기어기구의 선기어가 상시 연결 혹은 계합수단을 거쳐서 선택적으로 연결되어 있다. 또한 제1유성기어기구의 링기어 및 제2유성기어기구의 캐리어가 서로 일체로 혹은 개별적으로 또한 제1유성기어기구의 캐리어 및 제3유성기어기구의 링기어가 서로 일체 혹은 개별적으로 다시 제1유성기어기구의 선기어 및 제3유성기어기구의 캐리어가 서로 일체 혹은 개별적으로 그리고 또 제2유성기어기구의 선기어 및 제3유성기어기구의 선기어가 서로 일체 혹은 개별적으로 각각 입력 요소 혹은 출력 요소 혹은 고정 요소로 되고 또한 제2유성기어기구의 링기어 등의 독립된 요소가 입력 요소 혹은 출력 요소 혹은 고정 요소로 되므로써 그 결과 각 유성기어기구가 일체 혹은 각각 단독으로 증감속 작용을 하고 입력축의 회전을 변속 혹은 그대로 혹은 반전하여 출력축에 전달하고 있다.On the other hand, the automatic transmission device disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-74658 includes three sets of single-pinion type planetary gear mechanisms and the ring gear of the first planetary gear mechanism and the carrier of the second planetary gear mechanism are always connected or engaged. The carrier of the first planetary gear mechanism and the ring gear of the third planetary gear mechanism are selectively connected via means, and are selectively connected through the constant connection or engagement means, and the sun gear and the third planetary gear of the first planetary gear mechanism are also selectively connected. The sun gear of the mechanism is selectively connected via always-connecting or engaging means. In addition, the ring gear of the first planetary gear mechanism and the carrier of the second planetary gear mechanism are integrally or individually with each other, and the carrier of the first planetary gear mechanism and the ring gear of the third planetary gear mechanism are integrally or individually with each other. The sun gear of the planetary gear mechanism and the carrier of the third planetary gear mechanism are integrally or individually with each other, and the sun gear of the second planetary gear mechanism and the sun gear of the third planetary gear mechanism are integrally or individually with each other. Element and the independent element such as the ring gear of the second planetary gear mechanism becomes the input element or the output element or the fixed element, so that each planetary gear mechanism increases or decreases integrally or individually and shifts the rotation of the input shaft. It is transmitted as it is or inverted to the output shaft.
[종래기술의 문제점][Problems with Prior Art]
그러나 상기한 종래의 많은 자동 변속기 장치의 경우 그 구조들이 너무 복잡할뿐 아니라 입력축에 비해 출력축의 회전속도가 높아지게되는 4단(5단 포함)과 R단(후진)에서 입력회전수에 비해 수배로 또한 출력회전수에 비해서도 상당한 속도로써 고속 회전하는 유성기어기구의 기어가 존재하게 되므로서 손실이 크게 발생하는 문제점이 지적되고 있으며 또한 유성기어기구를 제어하는 클러치와 브레이크등의 마찰요소들의 미끌림에 의한 동력손실이 높게 나타나는 문제점이 있다.However, in the case of many of the conventional automatic transmission devices, the structures thereof are not only too complicated, but the rotational speed of the output shaft becomes higher than that of the input shaft. In addition, there is a problem that the loss is large due to the existence of the gear of the planetary gear mechanism that rotates at a high speed even at a relatively high speed compared to the output rotation speed, and also due to the sliding of friction elements such as clutches and brakes that control the planet gear mechanism. There is a problem that the power loss is high.
다른한편 입력과 출력측의 회전수보다 높은 회전속도를 갖는 요소의 존재로 인하여 소음발생의 원인이 되며 변속기 오일의 저항에 따른 동력손실과 온도상승이라는 문제점도 수반하게 된다.On the other hand, the presence of an element with a higher rotational speed than the number of rotations on the input and output side causes noise, and also causes problems such as power loss and temperature rise due to the resistance of the transmission oil.
[발명의 과제][Problem of invention]
이에 본원 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 바는 2조의 유성기어기구를 고정연결구조와 더불어 가변연결구조를 동시에 채택하여 4단 변속시 유성기어기구의 전체요소의 속도가 입력회전수와 출력회전수 사이에서 회전하도록 하므로써 동력손실을 저감시킨 4속 자동 변속기를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention has been proposed in view of the above problems, and its object is to adopt two sets of planetary gear mechanisms together with a fixed connection structure and a variable connection structure at the same time. The present invention provides a four-speed automatic transmission that reduces power loss by rotating between the rotational speed and the output speed.
본 발명의 또하나의 목적은 변속제어를 위해 사용되는 클러치 마찰요소들이 유성기어기구 사이의 각 기어들을 선택적으로 연결하도록 적절히 배치되어지는 것에 의해서 각 마찰요소들의 미끄럼 동력 손실을 최소화한 4속 자동 변속기를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is a four-speed automatic transmission that minimizes sliding power loss of each friction element by properly arranging the clutch friction elements used for shift control to selectively connect the respective gears between the planetary gear mechanisms. To provide.
본원 발명의 또다른 목적은 소음발생을 줄일 수 있는 구조의 4속 자동 변속기를 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a four-speed automatic transmission of the structure that can reduce the noise generation.
[과제를 해결하기 위한 수단][Means for solving the problem]
본 발명은 특허청구범위 제 1 항에 기재된 바와 같이 상기한 목적을 달성하기 위해 입력축이 연결되는 더블 피니언 유성기어기구(제1기어기구)와 출력축이 연결되는 싱글 피니언 유성기어기구(제2기어기구)와를 포함하여 구성되는 4속 자동 변속기에 있어서, 상기 제1기어기구의 캐리어에 연결되는 입력축과, 상기 제1 및 제2기어기구의 양측 선기어를 선택적으로 연결하는 제1클러치와, 상기 제1기어기구의 캐리어와 제2기어기구의 선기어를 선택적으로 연결하는 제3클러치와, 상기 제1기어기구의 링기어와 선기어 또는 링기어와 캐리어 중 어느하나를 선택적으로 연결하는 제2클러치와, 상기 제2기어기구의 선기어의 회전을 정지시키기 위한 제2브레이크와, 상기 제1 및 제2기어기구 상호간에 고정연결된 링기어와 캐리어의 회전을 정지시키기 위한 제1브레이크와, 상기 제2기어기구의 링기어에 직결되는 출력축과, 로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 4속 자동 변속기를 요지로 하는 것이다.The present invention provides a single pinion planetary gear mechanism (first gear mechanism) to which the input shaft is connected and a single pinion planetary gear mechanism (second gear mechanism) to which the output shaft is connected to achieve the above object as described in claim 1. And a first clutch for selectively connecting an input shaft connected to a carrier of the first gear mechanism, and sun gears of both the first and second gear mechanisms, and the first clutch. A third clutch selectively connecting the carrier of the gear mechanism and the sun gear of the second gear mechanism, a second clutch selectively connecting any one of the ring gear and the sun gear of the first gear mechanism or the ring gear and the carrier; A second brake for stopping rotation of the sun gear of the second gear mechanism; a first brake for stopping rotation of the ring gear and the carrier fixedly connected to the first and second gear mechanisms; A rake, an output shaft directly connected to the ring gear of the second gear mechanism, and a four-speed automatic transmission are characterized by.
또한 본 발명 특허청구범위 제 2 항 기재에 의하면 제1속은 상기 제1클러치와 제1브레이크만을 결합하여 얻으며 제2속은 상기 제1클러치의 결합상태를 유지한채 상기 제1브레이크는 해제하고 제2브레이크를 결합시켜 얻으며, 제3속은 상기 제1클러치의 결합상태를 유지한채 상기 제1 및 제2브레이크는 해제하고 상기 제2클러치를 결합시켜 얻으며, 제4속은 상기 제1클러치를 해제한 상태에서 상기 제2클러치와 제2브레이크를 결합시켜 얻으며, 후진(R속)은 상기 제2클러치와 제2브레이크를 해제한 상태에서 상기 제3클러치와 제1브레이크를 결합시켜 변속단을 얻게된다.In addition, according to claim 2 of the present invention, the first speed is obtained by combining only the first clutch and the first brake, and the second speed is released while the first brake is released while the second brake is engaged with the first clutch. The third speed is obtained by releasing the first and second brakes and combining the second clutch while maintaining the engaged state of the first clutch, and the fourth speed is obtained by releasing the first clutch. The second clutch is obtained by combining the second brake, and the reverse direction (R speed) is obtained by combining the third clutch and the first brake while the second clutch and the second brake are released.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상술한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[제 1 실시예][First Embodiment]
제 1 도는 전진 4단 후진 1단의 변속단을 달성하기 위한 본 발명 자동 변속기의 일실시예를 나타내는 계통도(Skeleton diagram)로서 입력축(1)의 일단은 도시하지 아니한 토오크 변환기에 접속되고 그의 타단은 더블 피니언 유성기어기구 [PG1, 이하 단지 제1기어기구(PG1)라 칭함]의 제1캐리어(4)에 연결되어 있다.1 is a skeleton diagram showing an embodiment of the automatic transmission of the present invention for achieving a shift stage of four forward reverse stages, and one end of the input shaft 1 is connected to a torque converter, not shown, and the other end thereof. It is connected to the first carrier 4 of the double pinion planetary gear mechanism PG 1 , hereinafter simply referred to as the first gear mechanism PG 1 .
상기 제1기어기구(PG1)는 제1선기어(2), 상기 제1선기어(2)에 맞물리는 제1더블 피니언 피니언기어(3, 피니언기어가 2개로서 이하 단지 제1피니언기어 또는 피니언기어라 칭함), 상기 피니언기어(3)를 회전자유롭게 지지함과 동시에 자신이 회전가능한 제1캐리어(4) 및 상기 제1피니언기어(3)에 맞물리는 상기 제1링기어(5)로 구성되며 상기 제1기어기구(PG1)와 나란히 배열되는 싱글 피니언 유성기어기구(PG2) [이하 단지 제2기어기구(PG2)라 칭함] 는 제2선기어(6), 상기 선기어(6)에 맞물리는 제2피니언기어(7), 상기 제2피니언기어(7)를 회전 자유롭게 지지함과 동시에 자신이 회전가능한 제2캐리어(8), 상기 제2피니언기어(7)에 맞물리는 제2링기어(9)로 구성되어 있다.The first gear mechanism PG 1 has a first sun gear 2 and a first double pinion pinion gear 3 meshing with the first sun gear 2, having two pinion gears, hereinafter merely a first pinion gear or a pinion. Gear) and the first ring gear (5) engaged with the first pinion gear (3) and the first carrier (4) rotatable while supporting the pinion gear (3) freely. And the single pinion planetary gear mechanism PG 2 (hereinafter referred to simply as the second gear mechanism PG 2 ) arranged side by side with the first gear mechanism PG 1 is a second sun gear 6 and the sun gear 6. The second pinion gear 7 engaged with the second pinion gear 7 and the second pinion gear 7 rotatably supporting the second pinion gear 7 and the second pinion gear 7 rotatable therewith; The ring gear 9 is comprised.
상기 제1 및 제2기어기구(PG1)(PG2)의 양측 선기어(2)(6)는 제1클러치(C1)를 개재한 연결부재(10)에 의해 연결되어 있어 상기 제1클러치(C1)가 결합되면 양측 선기어(2)(6)는 고정연결수단이 되어 일체로 함께 회전하게 되며 분리시에는 별개로 구동되어 진다.Both sun gears 2 and 6 of the first and second gear mechanisms PG 1 and PG 2 are connected by a connecting member 10 via a first clutch C 1 , thereby providing the first clutch. When (C 1 ) is coupled to both sun gear (2) (6) is a fixed connection means to rotate together integrally and is driven separately when separated.
상기 제1 및 제2 기어기구(PG1)(PG2)의 링기어(5)와 캐리어(8)들은 연결부재(11)에 의해 직결된 상태이며 상기 제1캐리어(4)와 제2선기어(6)들은 제3클러치(C3)를 개재한 연결부재(12)에 의해 연결되어 있어 상기 제3클러치(C3)가 결합된 상태에서 양측 캐리어(4)와 선기어(6)들도 동일한 요소처럼 동시에 같은방향으로 회전하며 결합해제된 상태에서는 개별적으로 회전하게 된다.The ring gears 5 and the carriers 8 of the first and second gear mechanisms PG 1 and PG 2 are directly connected by the connecting member 11 and the first carrier 4 and the second sun gear. 6 are the same is also the third clutch is associated by a connecting member (12) via a (C 3) and the third clutch (C 3) on both sides the carrier in the coupled state 4 and the sun gear (6) Like elements, they rotate in the same direction at the same time, and in separate states they rotate individually.
그리고 상기 제1기어기구(PG1)의 제1링기어(5)와 제1선기어(2)는 제2클러치(C2)를 개재한 연결부재(13, 동 연결부재의 일부는 연결부재11과 일부 중복됨)에 의해 연결되어 상기 제2클러치(C2)가 결합되면 제1링기어(5)와 제1선기어(2)는 일체가 되게 되므로써 2개의 요소가 하나로 연결된 상기 제1기어기구(PG1)는 전체가 한덩어리가 되어 회전하게 된다.In addition, the first ring gear 5 and the first sun gear 2 of the first gear mechanism PG 1 are connected to each other via a second clutch C 2 . And the second clutch C 2 are coupled to each other so that the first ring gear 5 and the first sun gear 2 are integrally formed so that the two gears are connected as one. (PG 1 ) will rotate as a whole.
상기 제2링기어(9)에는 출력축(14)이 연결되고 상기 제2선기어(6)는 그의 회전을 정지시키기 위한 제2브레이크(B2)가 케이싱과의 사이에 형성되며 또한 항시 고정 연결된 상기 제1링기어(5)와 제2캐리어(8)의 회전을 정지시키기 위한 제1브레이크(B1)가 케이싱과의 사이에 마련되어 있다.The output shaft 14 is connected to the second ring gear 9, and the second sun gear 6 has a second brake B 2 formed between the casing and the fixed gear connected to the casing to stop its rotation. The first brake B1 for stopping the rotation of the first ring gear 5 and the second carrier 8 is provided between the casing.
따라서 상기 제1 및 제3클러치(C1)(C3)는 각기 양측의 선기어(2)와 선기어(6), 캐리어(4)와 선기어(2)를 선택적으로 연결(즉 가변연결구조를 말함)하기 위하여 제공되며 특히 상기 제2클러치(C2)는 제1기어기구의 선기어(2)와 링기어(5)를 선택적으로 연결하기 위하여 제공되므로써 상기 제1기어기구(PG1) 전체가 하나로 회전하도록 하며 이는 본 발명의 목적달성을 위한 중요한 특징중 하나를 형성한다.Accordingly, the first and third clutches C 1 and C 3 selectively connect the sun gear 2 and the sun gear 6 and the carrier 4 and the sun gear 2 on both sides (ie, a variable connection structure). In particular, the second clutch C 2 is provided to selectively connect the sun gear 2 and the ring gear 5 of the first gear mechanism so that the entire first gear mechanism PG 1 is one. Rotation, which forms one of the important features for achieving the object of the present invention.
제 1 도의 자동 변속기 장치는 표 1에 요약된 바와 같이 상기한 3개의 클러치(C1,C2,C3)와 2개의 브레이크(B1,B2)의 결합 및 해제에 따라 제1속도단, 제2속도단, 제3속도단(직접구동단계), 제4속도단(과구동단계) 그리고 후진(R)을 얻게된다.The automatic transmission device of FIG. 1 has a first speed stage according to engagement and release of the three clutches C 1 , C 2 , C 3 and the two brakes B 1 , B 2 as summarized in Table 1. , Second speed stage, third speed stage (direct drive stage), fourth speed stage (overdrive stage) and reverse (R) are obtained.
이 표에서 0은 해당클러치나 브레이크가 엔진구동상태에서 결합(작동되는 상태)되는 것을 표시하며 공란부분은 해제된 상태(작동하지 않는 분리 상태)를 표시한다.In this table, 0 indicates that the clutch or brake is engaged (operated) while the engine is running, and blanks are released (disengaged).
이하 상기 표 1에 의해 전진 4속과 후진 1속의 다섯단계의 변속에 대하여 설명한다.Hereinafter, five shifts of the fourth forward speed and the first reverse speed will be described with reference to Table 1 below.
[제1속도단][1st speed stage]
변속기는 제1클러치(C1)와 제1브레이크(B1)의 결합에 의해 중립으로부터 제1속도단으로 바뀌게 된다. 이때 제1링기어(5)와 제2캐리어(8)는 제1브레이크(B1)에 의해 회전이 정지되고 제1 및 제2선기어(2)(6)는 제1클러치(C1) 결합에 의해 함께 구동하므로 입력축(1)의 회전은 제1캐리어(4), 양측 선기어(2)(6), 자전만하는 제2피니언기어(7), 제2링기어(9)를 통해 출력축(14)으로 전달되어 감속된 변속비를 얻는다.The transmission is changed from neutral to the first speed stage by the combination of the first clutch C 1 and the first brake B 1 . At this time, rotation of the first ring gear 5 and the second carrier 8 is stopped by the first brake B 1 , and the first and second sun gears 2 and 6 are coupled to the first clutch C 1 . Since the rotation of the input shaft 1 is driven by the first carrier 4, both sun gears 2 and 6, the second pinion gear 7 and the second ring gear 9 which rotate only, the output shaft ( 14) to obtain a reduced speed ratio.
[제2속도단][Second speed stage]
변속기는 제1클러치(C1)는 결합상태로 두는 한편 추가로 제2브레이크(B2)를 결합시키고 제1브레이크(B1)는 해제하는 것에 의해서 제1속도단으로부터 제2속도단으로 바뀌게 된다.The transmission is changed from the first speed stage to the second speed stage by leaving the first clutch C 1 engaged while additionally engaging the second brake B 2 and releasing the first brake B 1 . do.
제2브레이크(B2)가 작동되면 제2선기어(6)는 케이싱에 대하여 제동되어지므로 회전이 정지되고 제1클러치(C1)는 결합되어 있으므로 제1선기어(2)도 회전이 정지된다. 이에따라 입력축(1)의 회전은 제1캐리어(4), 제1링기어(5), 제2캐리어(8), 제2링기어(9) 순으로 전달되어 출력축(14)을 통해 감속기어비를 감소시켜 출력하게 되므로써 제1속도단 보다는 높은 회전수를 출력을 얻게된다.When the second brake B 2 is operated, since the second sun gear 6 is braked with respect to the casing, the rotation is stopped and the first clutch C 1 is engaged, so the rotation of the first sun gear 2 is also stopped. Accordingly, the rotation of the input shaft 1 is transmitted in the order of the first carrier 4, the first ring gear 5, the second carrier 8, and the second ring gear 9 to reduce the gear ratio through the output shaft 14. By reducing and outputting, a higher rotational speed than the first speed stage is obtained.
[제3속도단][3rd speed stage]
변속기는 제1클러치(C1)는 결합상태를 유지하는 한편 제2브레이크(B2)는 해제하고 제2클러치(C2)를 결합시키므로써 제2속도단으로부터 제3속도단으로 바뀌게 된다.The transmission is changed from the second speed stage to the third speed stage by maintaining the engaged state of the first clutch C 1 while releasing the second brake B 2 and engaging the second clutch C 2 .
상기 제1 및 제2클러치(C1)(C2)가 결합되면 선기어(2)와 선기어(6)가 직결되고 또한 링기어(5)와 캐리어(8)가 연결되어 있을뿐만 아니라 동시에 선기어(2)와 링기어(5)가 연결되어 지기 때문에 제1기어기구(PG1)와 제2기어기구(PG2)는 직접구동 상태가 되어 변속비는 입력과 출력회전수가 같은 1:1이 된다.When the first and second clutches C 1 and C 2 are coupled, the sun gear 2 and the sun gear 6 are directly connected to each other, and the ring gear 5 and the carrier 8 are connected, as well as the sun gear ( 2) and the ring gear 5 are connected, the first gear mechanism (PG 1 ) and the second gear mechanism (PG 2 ) is a direct drive state, the transmission ratio is 1: 1 with the same input and output rotation speed.
[제4속도단][4th speed stage]
변속기는 제1클러치(C1)는 해제하고 제2클러치(C2)와 제2브레이크(B2)를 결합시키므로써 제3속도단으로부터 제4속도단으로, 즉 과구동 단계로 바뀌게 된다.The transmission is changed from the third speed stage to the fourth speed stage, that is, the overdrive stage by releasing the first clutch C 1 and engaging the second clutch C 2 and the second brake B 2 .
제2브레이크(B2)가 결합되면 선기어(6)는 케이싱에 대하여 제동되어 회전을 정지당하며 제1기어기구(PG1) 선기어(2)와 링기어(5)는 제2클러치(C2)에 의해 1:1로 회전하므로 제1기어기구(PG1) 전체는 입력회전속도로 회전하게되며 같은 속도의 제2캐리어(8) 구동에 의해 제2링기어(9)는 피동이 되어 증속되어지기 때문에 입력회전수에 비해 출력회전수가 증가되어진다. 따라서 제2링기어를 제외하고 입력회전수 보다 빠르게 회전하는 요소는 없다.When the second brake B 2 is engaged, the sun gear 6 is braked with respect to the casing to stop rotation, and the first gear mechanism PG 1 sun gear 2 and the ring gear 5 have a second clutch C 2 . Since the first gear mechanism PG 1 rotates at an input rotational speed, the second ring gear 9 is driven to increase speed by driving the second carrier 8 of the same speed. The output speed increases compared to the input speed. Therefore, no element rotates faster than the input speed except for the second ring gear.
[후진단계][Reverse step]
변속기는 제3클러치(C3)와 제1브레이크(B1)를 결합시키고 나머지는 해제시키는 것에 의하여 중립으로부터 후진단계로 바뀌게 된다.The transmission is changed from the neutral to the reversed stage by combining the third clutch C 3 and the first brake B 1 and releasing the rest.
제1브레이크(B1)에 의해 제1링기어(5)와 제2캐리어(8)는 회전을 정지당하고 있으므로 제3클러치(C3)접속에 의해 제2선기어(6)가 구동되므로써 자전하는 제2피니언기어(7)를 통해 제2링기어(9)를 역전시키게되며 속도는 감속 상태가 된다.Since the first ring gear 5 and the second carrier 8 are stopped from rotation by the first brake B 1 , the second sun gear 6 is rotated by the third clutch C 3 . The second ring gear 9 is reversed through the second pinion gear 7 and the speed is decelerated.
표 2는 통상적인 4속(전진 4단, 후진 1단)변속기인 심프슨형, 라비뇨형 등으로서 2개의 브레이크 요소와 3개의 클러치 요소를 갖는 자동변속기의 마찰 요소들의 동력손실률(비 작동시 상대적인 미끌림 손실)을 표시한 것이며(비교대상인 구체적 모델은 현대자동차주식회사 A4BF1 변속기) 표 3은 동일조건을 갖는 본 발명의 각 마찰요소들의 동력손실률을 표시한 것이다.Table 2 shows the power loss rates of the friction elements of an automatic transmission with two brake elements and three clutch elements, which are the conventional four-speed (four forward and one reverse) transmissions, including the Simpson type and Lavigno type. Slip loss) (specific model to be compared is Hyundai Motor Co., Ltd. A4BF1 transmission) Table 3 shows the power loss rate of each friction element of the present invention having the same conditions.
비교대상인 양측의 변속비는 1단이 2.846, 2단이 1.581, 3단이 1, 4단이 0.685, R단이 -2.176 인것을 사용하였다.The gear ratios of the two sides to be compared were used as 2.846 in the first stage, 1.581 in the second stage, 0.685 in the first and fourth stages, and 0.685 in the fourth stage.
상기한 마찰 요소들의 미끄러짐에 의한 동력손실률의 계산방법은 주지된 것이므로 여기서는 계산식에 대한 설명은 생략하고 결과치만을 비교하였다.Since the method of calculating the power loss rate due to the sliding of the friction elements is well known, a description of the calculation formula is omitted here and only the results are compared.
상기 표에서 나타난 바와 같이 본 발명에 의한 동력손실은 1속 및 2속시 비교대상 모델인 A4BF1의 93%수준이며 4속시는 91%수준, 후진시 82%수준이므로 전체적으로는 약 90%수준이어서 비교모델보다는 약 10%정도 상대적 동력손실(마찰요소들의 미끌림에 의한 손실)이 절감되는 것을 알수 있다.As shown in the above table, the power loss according to the present invention is 93% level of A4BF1, which is the comparison model at 1 speed and 2 speed, 91% level at 4 speed, and 82% level at backward, so it is about 90% overall. Rather, the relative power loss (loss due to the sliding of friction elements) is reduced by about 10%.
[제 2 실시예]Second Embodiment
제 2 도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면으로서 제2클러치(C2)가 제 1 실시예에서는 제1선기어(2)와 제1링기어(5)를 선택적으로 연결 (양측 요소를 결합하거나 또는 분리시킴을 말함)하는 것인데 반하여 본 실시예에서는 제1링기어(5)와 제1캐리어(4)를 선택적으로 연결, 즉 결합 또는 해제하도록 한 차이점이 있을뿐 작동표 및 4속시 제1기어기구(PG1)의 전체 요소(2,4,5)들이 같은 속도로 회전하는 것은 동일하다.2 is a view showing another embodiment of the present invention, in which the second clutch C 2 selectively connects the first sun gear 2 and the first ring gear 5 in the first embodiment (both elements are combined or Or separate), in the present embodiment, there is a difference in that the first ring gear 5 and the first carrier 4 are selectively connected, that is, combined or released. It is the same that the entire elements 2, 4 , 5 of the instrument PG 1 rotate at the same speed.
하기의 표 4는 동 실시예의 마찰 요소들의 미끌림에 의한 동력손실을 나타내는 도표이다.Table 4 below is a chart showing the power loss due to the sliding of the friction elements of the embodiment.
상기한 바와 같이 동실시예의 마찰 요소의 미끌림에 의한 동력손실을 A4BF1의 결과치와 대비하면 4속시 91% 수준이며 R속시는 87% 수준으로 총계는 94% 수준이어서 약 6%정도 마찰손실이 줄어듦을 알 수 있다.As described above, the power loss due to the sliding of the friction element of this embodiment is 91% at 4 speeds and R speed is 87%, compared to the result of A4BF1, and the total speed is 94%, which reduces friction loss by about 6%. Able to know.
[효과][effect]
이상과 같은 본원 발명에 의하면 제1기어기구(더블 피니언 유성기어기구)와 제2기어기구(싱글 피니언 유성기어기구)의 제1링기어와 제2캐리어를 고정연결하고 각각의 선기어 사이 및 제1캐리어와 제2선기어간은 각기 클러치에 의한 마찰 요소로서 선택적으로 결합 또는 분리가능하게 하며 특히 제1기어기구의 캐리어와 링기어 또는 선기어와 링기어중 어느 하나를 선택적으로 연결하는 클러치를 마련하는 것에 의해서 4단에서 제1기어기구의 모든 요소가 입력회전수로 회전하며 나머지 요소들도 출력회전수 내에서 회전하게 되므로써 종래 더블 피니언 + 싱글 피니언 유성기어기구를 가지며 5개의 마찰 요소(클러치3, 브레이크 2)를 갖는 변속기에 비해 손실이 크게 저감되며 또한 마찰 요소들의 배치 특성에 따라 미끌림 손실이 저감되고 소음이 감소되는 효과가 있게된다.According to the present invention as described above, the first ring gear and the second carrier of the first gear mechanism (double pinion planetary gear mechanism) and the second gear mechanism (single pinion planetary gear mechanism) are fixedly connected, and between each sun gear and the first carrier gear. The carrier and the second sun gear may be selectively engaged with or separated from each other as friction elements by the clutch, and in particular, a clutch for selectively connecting one of the carrier and the ring gear or the sun gear and the ring gear of the first gear mechanism may be provided. All the elements of the first gear mechanism rotate at the input speed in 4 stages, and the remaining elements also rotate within the output speed, so that the conventional double pinion + single pinion planetary gear mechanism has five friction elements (clutch 3, brake). Compared to the transmission with 2), the loss is greatly reduced and the slip loss is reduced and the noise is reduced according to the arrangement characteristics of the friction elements. Will be effective.
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