KR100256582B1 - 차량용 자동변속기의 파워 트레인 - Google Patents

Abstract

2 심플형 유성기어셋트로 이루어지는 복합 유성기어장치를 적용한 차량용 자동변속장치에 있어서, 출력요소를 독립된 요소로 선택하여 사용할 수 있도록 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과; 이 입력축 주위에 배치되어 서로 결합 요소를 갖고 복합 유성기어장치를 구성하는 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트와; 상기한 단순 유성기어셋트의 어느 하나의 요소를 입력요소로 하기 위하여 상기한 입력축의 회전 동력을 선택적으로 전달하는 적어도 하나 이상의 마찰요소와, 상기한 단순 유성기어셋트의 어느 하나의 요소를 반력요소로 하여 입력 회전수에 대한 출력 회전수를 가변시키기 위한 적어도 하나 이상의 마찰요소와; 상기한 단순 유성기어셋트의 비결합 요소가 독립적으로 입력에 대한 출력의 변속비를 출력하는 출력요소를 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 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 단순 유성기어장치를 사용하는 변속장치에서 출력요소를 독립적으로 사용할 수 있도록 한 자동변속기의 파워 트레인에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 자동변속장치는, 차량의 주행속도와 부하에 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 하고, 어느 요소를 반력요소로 하여 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 출력요소의 회전반경보다 작아야 하며, 또 반력요소의 회전 반경보다도 작아야 하는 구조적 제약 조건을 갖는다.

3개의 독립 속도를 갖는 단순 유성기어장치를 2개 사용하여 복합 유성기어장치를 구성하는 경우 6개의 독립 속도를 얻을 수 있는데, 이러한 장치를 4속 자동변속장치로 복합 유성기어장치로 사용하기 위해서는 서로 다른 2개의 속도가 종속적이어야 하다.

따라서 2개의 단순 유성 사용하는 복합 유성기어장치는 적어도 서로 다른 2개의 요소가 서로 공용으로 사용될 수 있는 직결 구조를 갖추어야 한다.

예컨데, 유성 캐리어와 링기어가 직결되고, 또 다른 링기어가 또 다른 유성 캐리어와 직결되는 방식이거나, 또는 선기어와 선기어가 직결되고 유성 캐리어와 링기어가 직결되는 방식의 복합 유성기어장치가 사용되고 있다.

그러나 이러한 구조의 복합 유성기어장치는 출력요소를 2개의 요소가 결합된 수단으로 사용하고 있기 때문에 구조적으로 복잡한 문제점이 있으며, 또 상기한 구조적 제약 조건을 받기 때문에 설계상 어려움이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 2개의 단순 유성기어장치를 사용하는 차량용 자동변속장치가 갖는 제반 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 출력요소를 독립적으로 사용할 수 있는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위한 수단으로, 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과, 이 입력축의 주위에 배치되어 서로 결합 요소를 갖는 복합 유성기어장치를 구성하는 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트와; 상기한 단순 유성기어셋트의 어느 하나의 요소를 입력요소로 하기 위하여 상기한 입력축의 회전 동력을 선택적으로 전달하는 적어도 하나 이상의 마찰요소와, 상기한 단순 유성기어셋트의 어느 하나의 요소를 반력요소로 하여 입력 회전수에 대한 출력 회전수를 가변시키기 위한 적어도 하나 이상의 마찰요소와; 상기한 단순 유성기어셋트의 비결합 요소가 독립적으로 입력에 대한 출력의 변속비를 출력하는 출력요소를 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 첫번째 단순 유성기어셋트의 선기어와 두번째 단순 유성기어셋트의 링기어는 직결되고, 첫번째 단순 유성기어셋트의 링기어와 두번째 단순 유성기어셋트의 선기어가 직결되며, 첫번째 단순 유성기어셋트의 유성 캐리어가 출력요소가 되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공하다.

또한 상기한 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트의 선기어와 링기어는 제1마찰요소에 의해 입력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 두번째 단순 유성기어셋트의 유성 캐리어는 제2마찰요소에 의해 입력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

또한 상기한 제1마찰요소가 작동시 첫번째 단순 유성기어셋트의 링기어와 두번째 단순 유성기어셋트의 선기어는 제3마찰요소에 의해 반력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트의 선기어와 링기어는 제4마찰요소에 의해 반력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

상기한 두번째 단순 유성기어셋트의 유성 캐리어는 선기어의 회전 방향을 입력과 반대로 하기 위하여 제5마찰요소에 의해 회전이 구속되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인을 제공한다.

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

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

상기한 입력축(2)의 주위에는 2개의 단순 유성기어셋트(4)(6)가 제공되어 2심플형 복합 유성기어장치를 구성하고 있다.

상기한 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 선기어(8)는 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 링기어(10)와 동력전달부재(12)로 직결되고 있으며, 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 링기어(14)는 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 선기어(16)와 동력전달부재(18)로 직결되는 구성을 갖는다.

상기한 복합 유성기어장치의 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 선기어(8)와 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 링기어(10)로, 상기한 입력축(2)의 회전 동력을 전달하기 위한 수단으로 본 실시예에서는 상기한 입력축(2)과 동력전달부재(12) 사이에 제1마찰요소(20)를 제공하고 있다.

그리고 상기한 복합 유성기어장치의 두번째 단순 유성기어셋트의 유성기어들(22)을 등분 상태로 연결하고 있는 유성 캐리어(24)로, 상기한 입력축(2)의 회전 동력을 전달하기 위한 수단으로 입력축(2)과 상기한 유성 캐리어(24) 사이에는 제2마찰요소(26)를 제공하고 있다.

이들 제1,2 마찰요소(20)는 다판식 클러치가 사용될 수 있다.

그리고 상기한 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 유성 캐리어(28)를 결합된 요소 없이 독립적으로 트랜스퍼 드라이브 기어(30)와 직결하여 출력요소로 사용할 수 있도록 기어 트레인이 구성되고 있다.

상기한 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 선기어(8)가 입력요소로 작용하기 위하여 상기한 제1마찰요소(20)가 작동할 때 본 실시예의 기어 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 동력전달부재(18)를 반력요소로 선택하기 위하여 제3마찰요소(32)를 제공하고 있다.

이 제3마찰요소(32)는 동력전달부재(18)와 변속기 하우징(34) 사이에 설치되어 이 동력전달부재의 회전을 구속하게 된다.

그리고 상기한 제2마찰요소(26)가 작동하여 유성 캐리어(24)가 입력요소로 선택될 때 본 실시예의 기어 트레인이 4속의 변속비를 출력할 수 있도록 동력전달부재(12)와 연결된 선기어 입력축(36)와 변속기 하우징(34) 사이에는 제4마찰요소(38)가 제공되어 있다.

이러한 기어 트레인이 후진의 변속비를 출력할 수 있도록 하고, 또 입력축(2)의 회전방향과 반대방향으로 트랜스퍼 드라이브 기어(30)가 회전할 수 있도록 하기 위하여 본 실시예의 기어 트레인은 유성 캐리어(24)를 제5마찰요소(40)가 구속하여 반력요소로 작용하도록 하고 있다.

이 제5마찰요소(40)도 변속기 하우징(34)과 유성 캐리어(24) 사이에 설치된다.

도면중 미설명 부호 D는 동력 전달 효율을 높이기 위하여 사용되는 통상의 댐퍼 클러치를 지칭한다.

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(20)가 작동하여 입력축(2)의 회전 동력을 전달할 수 있도록 되어 있는데, 이러한 작용은 전진 레인지 또는 후진 레인지에서 반력요소만 제어하므로서 변속 제어를 용이하게 할 수 있는 이점을 갖는다.

이와 같이 제1마찰요소(20)가 작동하는 파킹 레인지에서 전진 레인지(D)가 선택되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(32)만을 작동시키게 된다.

즉 트랜스밋션 제어 유닛은 기어 트레인이 1속의 변속비를 출력할 수 있도록 제3마찰요소를 작동시키는 것인데, 이러한 제어에 의해 제1마찰요소(20)를 통하여 입력축(2)의 회전 동력은 첫번째 단순 유성기어셋트의 선기어(8)와 두번째 단순 유성기어셋트의 링기어(10)로 전달되지만, 첫번째 단순 유성기어셋트에서는 선기어(8)가 반력요소로 작용하고 두번째 단순 유성기어셋트에서는 링기어(10)가 반력요소로 작용하게 되므로 유성 캐리어(28)로 출력되는 회전수는 가장 큰 감속비를 얻게 된다.

이러한 전진 1속 상태에서 차속이 증가하면서 스로틀 밸브의 개도량이 증가하게 되면 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(32)의 작동을 그대로 존속시키면서 제1마찰요소(20)의 작동은 중단시키고 제2마찰요소(26)를 작동시켜 두번째 단순 유성기어셋트의 유성 캐리어(24)로 입력축(2)의 회전 동력을 전달하게 된다.

따라서 두번째 단순 유성기어셋트의 유성 캐리어(24)가 입력요소로 선택되고 제3마찰요소(32)에 의해 선기어(16)가 반력요소로 작용하게 되므로 링기어(10)는 1속 변속비를 출력하는 상태보다 회전속도가 빠르게 된다.

그런데 이 링기어(10)가 동력전달부재(12)를 통하여 첫번째 단순 유성기어셋트의 선기어(8)로 회전 동력을 전달하게 되므로 이 첫번째 단순 유성기어셋트는 1속시와 동일한 상태이므로 결국 유성 캐리어(28)의 회전속도가 1속보다는 빠르게 되면서 2속 변속비를 출력하게 된다.

이러한 상태에서 차속이 더욱 가속되면서 스로틀 밸브의 개도율이 증가하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제3마찰요소(32)의 작동을 중단시키면서 제1마찰요소(20)를 다시 작동시켜 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트(4)(6)는 각각 입력요소가 2개로 된다.

즉 첫번째 단순 유성기어셋트(4)는 선기어(8)와 링기어(14)가 입력요소로 작용하게 되고, 두번째 단순 유성기어셋트(6)는 유성 캐리어(24)와 선기어(16)가 입력요소로 작용하게 되므로 이들 복합 유성기어장치는 일체로 회전하면서 입력축(2)의 회전을 유성 캐리어(28)를 통하여 1:1로 출력하면서 3속 제어를 실현하게 된다.

이와 같이 입력과 출력이 동일한 3속 상태에서 차속이 증가하면서 스로틀 밸브의 개도율이 증가하면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(20)의 작동을 중단시키면서 제4마찰요소(38)를 작동시켜 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 선기어(8)를 반력요소로 선택하게 된다.

그런데 이 선기어(8)는 동력전달부재(12)를 통하여 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 링기어(10)와 연결되어 있기 때문에 이 링기어(10)는 두번째 단순 유성기어셋트의 반력요소로 작용하게 된다.

따라서 제2마찰요소(26)를 통하여 입력축의 회전 동력을 전달받는 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(24)는 입력요소로 선택되고 링기어(10)가 반력요소로 선택되기 때문에 선기어(16)는 입력보다 빠른 속도로 회전하면서 그 회전력을 동력전달부재(18)를 통하여 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 링기어(14)로 전달하게 된다.

따라서 유성 캐리어(28)로 출력되는 회전수는 입력보다 빠른 오버 드라이브 상태를 내면서 4속의 변속비를 출력하게 된다.

그리고 후진(R) 레인지로 셀렉터 레버를 선택하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 제1마찰요소(20)를 통하여 입력축(2)의 회전 동력을, 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 선기어(8)와 이 선기어와 동력전달부재(12)로 연결된 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 링기어(10)로 전달하게 된다.

그리고 트랜스밋션 제어 유닛은 반력요소를 선택하기 위하여 제5마찰요소(40)를 작동시키게 되므로 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 유성 캐리어(24)가 반력요소로 작용하게 된다.

따라서 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 링기어(10)는 입력축(2)의 회전방향과 반대방향으로 회전하면서 그 회전력을 동력전달부재(12)를 통하여 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 선기어(8)로 전달하게 되는데, 이 첫번째 단순 유성기어셋트(4)의 링기어(14)는 두번째 단순 유성기어셋트(6)의 선기어(16)로 부터 동력을 전달받게 되므로 이 첫번째 단순 유성기어셋트는 입력을 그대로 출력하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동변속장치는 전진 4속과 후진 1속을 자동으로 실현할 수 있는데, 2개의 단순 유성기어셋트를 서로 연결하면서 출력요소를 독립적으로 사용하기 때문에 종래와 같이 다른 요소와 결합된 요소를 출력요소로 하는 구성에 비하여 구성을 간단히 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 엔진의 회전 동력을 토오크 컨버터를 통하여 전달받는 입력축과; 상기 입력축 주위에 배치되어 서로 결합 요소를 갖고 복합 유성기어장치를 구성하는 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트와; 상기 단순 유성기어셋트의 어느 하나의 요소를 입력요소로 하기 위하여 상기 입력축의 회전 동력을 선택적으로 전달하는 적어도 하나 이상의 마찰요소와; 상기 단순 유성기어셋트의 어느 하나의 요소를 반력요소로 하여 입력 회전수에 대한 출력 회전수를 가변시키기 위한 적어도 하나 이상의 마찰요소와; 상기 단순 유성기어셋트의 비결합 요소가 독립적으로 입력에 대한 출력의 변속비를 출력하는 출력요소를 포함하는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
2. 제1항에 있어서, 상기 첫번째 단순 유성기어셋트의 선기어와 상기 두번째 단순 유성기어셋트의 링기어는 직결되고, 상기 첫번째 단순 유성기어셋트의 링기어와 상기 두번째 단순 유성기어셋트의 선기어가 직결되며, 상기 첫번째 단순 유성기어셋트의 유성 캐리어가 출력요소가 되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
3. 제1항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트의 선기어와 링기어는 제1마찰요소에 의해 입력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
4. 제1항에 있어서, 상기 두번째 단순 유성기어셋트의 유성 캐리어는 제2마찰요소에 의해 입력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
5. 제3항에 있어서, 상기 제1마찰요소가 작동시 상기 첫번째 단순 유성기어셋트의 링기어와 상기 두번째 단순 유성기어셋트의 선기어는 제3마찰요소에 의해 반력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
6. 제1항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 단순 유성기어셋트의 선기어와 링기어는 제4마찰요소에 의해 반력요소로 선택되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.
7. 제1항에 있어서, 상기 두번째 단순 유성기어셋트의 유성 캐리어는 선기어의 회전 방향을 입력과 반대로 하기 위하여 제5마찰요소에 의해 회전이 구속되는 차량용 자동변속기의 파워 트레인.