KR100992819B1

KR100992819B1 - 차량용 자동 변속기의 기어 트레인

Info

Publication number: KR100992819B1
Application number: KR1020070131642A
Authority: KR
Inventors: 서강수; 심휴태
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2010-11-08
Also published as: CN101457820B; DE102008046377B4; JP2009144905A; JP5348375B2; DE102008046377A1; US20090156352A1; CN101457820A; US7892135B2; KR20090064078A

Abstract

단순유성기어셋트로 이루어지는 제1 유성기어셋트와, 2개의 단순유성기어셋트의 조합으로 이루어지는 제2 유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 전진 8속 및 후진 1속을 구현할 수 있도록 함으로써, 자동 변속기의 구성을 간단히 하고, 동력 전달 성능을 향상시키며, 연비를 저감시킬 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공함에 있다.

유성기어셋트, 선기어, 유성 캐리어, 링기어, 클러치, 브레이크

Description

차량용 자동 변속기의 기어 트레인{GEAR TRAIN IN AN AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 1개의 단순 유성기어셋트와 1개의 복합 유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 전진 8속의 변속단을 구현할 수 있도록 차량용 자동 변속기의 기어 트레인에 관한 것이다.

예컨대, 차량용 자동 변속기의 파워 트레인은 각 자동차 메이커에 따라 형식을 달리하면서 개발되어 적용되고 있는데, 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동 변속기는 4속 및 5속 변속기가 주류를 이루고 있으나, 최근에는 6속 자동 변속기가 개발되어 일부 차량에 적용되는 한편으로 7, 8속 자동 변속기의 개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.

그 일예로서는 도 4에서와 같이(BENZ 7G-TRONIC 7속), 2개의 복합 유성기어셋트를 3개의 클러치와 4개의 브레이크, 그리고 하나의 원웨이 클러치를 통해 조합하여 7속 변속이 가능하도록 구성하고 있다,

보다 구체적으로는, 제1 복합 유성기어셋트(100)는 싱글 피니언 유성기어셋트와 더블 피니언 유성기어셋트를 조합하되, 유성 캐리어(102)와 선기어(104)를 공 유함으로써, 제1 선기어(104)와 제1 유성 캐리어(102), 그리고 제1, 2 링기어(106)(108)로 이루어지는 4개의 회전요소를 보유하게 된다.

그리고 제2 복합 유성기어셋트(110)는 2개의 싱글 피니언 유성기어세트를 조합하되, 제3 링기어(112)와 제4 유성 캐리어(114)를 직접적으로 연결하여, 제3, 4선기어(116)(118), 제3 유성 캐리어(120), 제4 유성 캐리어(124), 제4 링기어(126)로 이루어지는 5개의 회전요소를 보유하게 된다.

이러한 복합 유성기어셋트(100)(110)의 각 회전요소를 연결함에서 있어서, 제1 유성 캐리어(102)는 제4 링기어(126)와 고정적으로 연결됨과 동시에 원웨이 클러치(F)를 개재시켜 변속기 하우징(128)과 연결된다.

상기 제1 선기어(104)는 제1 클러치(K1)를 이용하여 제1 링기어(106)와 가변적으로 연결됨과 동시에 제 1 브레이크(B1)를 통해 변속기 하우징(128)에 가변적으로 고정된다.

상기 제2 링기어(108)는 입력축(130)과 직접적으로 연결되어 항시 입력요소로 작동하게 되고, 상기 제3 링기어(112)는 제2 클러치(K2)를 개재시켜 상기 입력축(128)과 가변적으로 연결된다.

상기 제3, 4선기어(116)(118)는 제3 클러치(K3)를 개재시켜 가변적으로 연결되고, 상기 제3 선기어(116)는 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(128)과 가변적으로 연결된다.

상기 제1 링기어(106)와 제4 유성 캐리어(124)는 각각 제3, 4 브레이크(B3)(B4)를 개재시켜 독립적으로 변속기 하우징(128)과 가변적으로 연결되며, 제 3 유성 캐리어(120)는 출력축(132)과 연결되어 항시 출력요소로 작용하게 된다.

상기와 같이 이루어지는 7속 파워 트레인은 도 5에서와 같이, 전진 1속에서는 제3 클러치(K3)와 제2,3 브레이크(B2)(B3), 전진 2속에서는 제3 클러치(K3)와 제1,2 브레이크(B1)(B2), 전진 3속에서는 제1, 3 클러치(K1)(K3)와 제2 브레이크(B2), 전진 4속에서는 제1,2 클러치(K1)(K2)와 제2 브레이크(B2), 전진 5속에서는 제1,2,3 클러치(K1)(K2)(K3), 전진 6속에서는 제2, 3클러치(K2)(K3)와 제1 브레이크(B1), 전진 7속에서는 제1,3 클러치(K1)(K3)와 제3 브레이크(B3)가 작동되면서 변속이 이루어지게 된다.

그리고 후진 1속에서는 제3 클러치(K3)와 제2,4 브레이크(B2)(B4), 후진 2속에서는 제1,3 클러치(K1)(K3)와 제4 브레이크(B4), 후진 3속에서는 제3 클러치(K3)와 제3, 4 브레이크(B3)(B4)가 작동되면서 후진 변속이 이루어지게 된다.

그러나 상기와 같은 파워 트레인은 전진 7속 및 후진 3속을 실현할 수는 있으나, 각 변속단에서 3개의 마찰요소가 작동함으로써, 유압 제어 효율이 떨어짐은 물론 이들 마찰요소에 유압을 공급하기 위해서는 오일펌프의 용량이 커져야 한다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 7개의 마찰요소를 적용하여 전진 7속만을 구현함으로써, 변속단에 비하여 자동 변속기의 전장이 길어짐과 동시에 구성이 복합해진다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 단순유성기어셋트로 이루어지는 제1 유성기어셋트와 2개의 단순유성기어셋트의 조합으로 이루어지는 제2 유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 전진 8속 및 후진 1속을 구현할 수 있도록 함으로써, 자동 변속기의 구성을 간단히 하고, 동력 전달 성능을 향상시키며, 연비를 저감시킬 수 있도록 한 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공함에 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 3개의 회전요소를 갖는 더블 피니언 유성기어셋트로서, 변속기 하우징과 직접 연결되어 항시 고정요소로 작동하는 제1 선기어로 이루어지는 제1 회전요소와, 항시 감속 출력이 이루어지는 제1 중간출력경로를 형성하는 제1 링기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 입력축과 직접 연 결되어 항시 입력경로를 형성함과 동시에 입력 그대로를 출력하는 제2 중간출력경로를 형성하는 제1 유성 캐리어로 이루어지는 제3 회전요소를 구비하는 제1 유성기어셋트와;

제2 선기어, 제2 유성 캐리어, 제2 링기어를 보유하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제1 단순유성기어셋트와 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제2 유성기어셋트를 조합하여 4개의 회전요소를 보유토록 하되,

상기 제3 선기어로 이루어져 상기 제2 회전요소와 직접적으로 연결되어 제1 중간 입력경로를 형성하는 제4 회전요소와, 상기 링기어로서 출력축과 연결되어 최종 출력경로를 형성하는 제5 회전요소와, 상호 직접 연결되는 제2 유성 캐리어와 제3 링기어로 이루어져 상기 입력축과 가변적으로 연결되어 가변입력경로를 형성함과 동시에 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하는 제6 회전요소와, 상호 가변적으로 연결되는 상기 제2 선기어와 상기 제3 유성 캐리어로 이루어져 상기 제2, 3 회전요소와 각각 가변적으로 연결되어 제2 중간입력경로를 형성함과 동시에 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하는 제7 회전요소를 포함하는 제2 유성기어셋트와;

상기 제1, 2 유성기어셋트의 회전부재들을 상호 가변 연결하거나 변속기 하우징에 가변적으로 연결하여 주는 클러치 및 브레이크로 이루어지는 다수의 마찰부재를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인을 제공한다.

상기에서 마찰부재는 제7 회전요소를 일체 및 분리할 수 있도록 배치되는 제 1 클러치와; 제1 중간출력경로와 제2 중간입력경로 사이에 배치되는 제2 클러치와; 가변입력경로상에 배치되는 제3 클러치와; 제2 중간출력경로와 제2 중간 입력경로 사이에 배치되는 제4 클러치와; 제6 회전요소와 변속기 하우징 사이에서 병렬 연결되는 원웨이 클러치와 함께 배치되는 제1 브레이크와; 제7 회전요소를 형성하는 제2 선기어와 변속기 하우징 사이에 배치되는 제2 브레이크를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하여 전진 1속에서는 제1 클러치와 원웨이 클러치가 작동되고, 전진 2속에서는 제1 클러치와 제2 브레이크가 작동되며, 전진 3속에서는 제1 클러치와 제2 클러치가 작동되고, 전진 4속에서는 제1 클러치와 제4 클러치가 작동되며, 전진 5속에서는 제1 클러치와 제3 클러치가 작동되고, 전진 6속에서는 제3 클러치와 제4 클러치가 작동되며, 전진 7속에서는 제2 클러치와 제3 클러치가 작동되고, 전진 8속에서는 제3 클러치와 제2 브레이크가 작동되며, 후진 변속단에서는 제2 클러치와 제1 브레이크가 작동하면서 변속이 이루어지게 된다.

상기에서 제1 클러치는 제1,2 유성기어셋트 사이에 배치하고, 상기 제1 클러치의 외주측으로 제1,2 브레이크와 원웨이 클러치를 배치하며, 제2,4 클러치는 제1 유성기어셋트의 외주측에 배치하고, 제3 클러치는 제2 유성기어셋트의 후측에 배치함으로써 마찰부재의 분산이 이루어지도록 한 것에 특징이 ??다.

상기와 같이 1개의 단순유성기어세트와 1개의 복합유성기어셋트를 4개의 클러치와 2개의 브레이크로 조합하여 전진 8속과 후진 1속의 변속단을 구현하여 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

그리고 상기 마찰요소를 분산 배치함으로써, 유로의 구성이 용이하게 하고, 각 변속단에서 2개의 마찰요소가 작동하면서 변속이 이루어지도록 함으로써, 오일펌프의 용량 축소와 유압 제어효율을 높일 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 파워 트레인의 구성도로서, 본 발명에 의한 기어 트레인은 동일축선상에 배치되는 제1, 2 유성기어세트(PG1)(PG2)와, 3개의 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)로 이루어지는 클러치 수단과, 그리고 2개의 브레이크(B1)(B2)로 이루어지는 브레이크 수단을 포함하여 이루어진다.

상기 제1 유성기어세트(PG1)에서는 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전동력을 감속 변속하여 상기 제2 유성기어셋트(PG2)로 전달하며, 상기 제2 유성기어셋트(PG1)에서는 상기 제1 유성기어셋트(PG1)로부터 직,간접적으로 전달되는 회전동력과 상기 입력축(IS)으로부터 선택적으로 입력되는 회전동력을 전진 8속과 후진 1속으로 변속하여 출력축(OS)를 통해 출력하게 된다.

이를 위하여 상기 제1 유성기어셋트(PG1)가 엔진측으로 배치되고, 그 후측으로 제2 유성기어셋트(PG2)가 순차적으로 배치된다.

상기에서 입력축(IS)은 입력부재로서 토크 컨버터의 터빈축을 의미하며, 이는 엔진의 크랭크 축으로부터의 회전 동력이 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루 어지면서 입력되고, 출력축(OS)은 출력부재로서 미도시한 출력기어를 거쳐 공지의 차동장치를 통해 구동륜을 구동시키게 된다.

상기 제1 유성기어셋트(PG1)는 단순유성기어셋트로 이루어지며, 더글 피니언 유성기어셋트로서, 제1 선기어(S1)로 이루어지는 제1 회전요소(N1)와, 제1 링기어(R1)로 이루어지는 제2 회전요소(N2)와, 제1 유성 캐리어(PC1)로 이루어지는 제3 회전요소(N3)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 회전요소{N1; 제1 선기어(S1)}는 항시 고정요소로 작동할 수 있도록 변속기 하우징(H)과 직접적으로 연결된다.

상기 제2 회전요소{N2; 제1 링기어(R1)}는 항시 감속 출력이 이루어지는 제1 중간출력경로(MOP1)를 형성하게 된다.

상기 제3 회전요소{N3; 제1 유성 캐리어(PC1)}는 항시 입력요소로 작동할 수 있도록 입력축(IS)과 직접적으로 연결되어 입력경로(IP)를 형성함과 동시에 입력 그대로를 출력하는 제2 중간 출력경로(MOP2)를 형성하게 된다.

상기 제2 유성기어셋트(PG2)는 제1, 2 단순유성기어셋트(SPG1)(SPG2)의 조합으로 이루어져 제4,5,6,7 회전요소(N4)(N5)(N6)(N7)를 구비하게 되는데, 본 발명의 제1 실시예에서는 제1 단순유성기어셋트(SPG1)를 싱글 피니언 유성기어셋트로 형성하고, 제2 단순 유성기어셋트(SPG2)를 더블 피니언 유성기어셋트로 형성하였다.

그리고 상기 제1,2 단순유성기어셋트(SPG1)(SPG2)를 상호 연결함에 있어서, 제2 캐리어(PC2)와 제3 링기어(R3)를 직접적으로 연결하고, 제1 클러치(C1)를 개재시켜 제2 선기어(S2)와 제3 유성 캐리어(PC3)를 가변적으로 연결하였다.

이에 따라 제4 회전요소(N4)는 제2 선기어(S2)와 제3 유성 캐리어(PC3), 제5 회전요소(N5)는 제2 링기어(R2), 제6 회전요소(N6)는 제2 유성 캐리어(PC2)와 제3 링기어(R3), 제7 회전요소(N7)는 제2 선기어(S2)로 설정된다.

상기 제4 회전요소{N4; 제3 선기어(S3)}는 상기 제1 유성기어셋트(PG1)에서 제1 중간출력경로(MOP1)를 형성하는 제2 회전요소(N2)와 직접적으로 연결되어 항시 제1 유성기어셋트로(PG1)로부터 감속된 회전동력을 전달받을 수 있도록 제1 중간입력경로(MIP1)를 형성하게 된다.

상기 제5 회전요소{N5; 제2 링기어(R2)}는 출력축(OS)와 직접적으로 연결되어 항시 출력요소로 작동하게 된다.

상기 제6 회전요소{N6; 제2 유성 캐리어(PC2) 및 제3 링기어(R3)}는 입력축(IS)과 제3 클러치(C3)를 개재시켜 가변적으로 연결됨으로써, 가변입력경로(VIP)를 형성하면서 선택적인 입력요소로 작동함과 동시에 상호 병렬 배치되는 제1 브레이크(B1)와 원웨이 클러치(F)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하게 된다.

상기 제7 회전요소(N7)는 제2 선기어(S2)와 제3 유성 캐리어(PC3)가 제1 클러치(C1)를 개재시켜 가변적으로 연결되는 구성으로서, 이를 구성하는 상기 제2 선기어(S2)가 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 회전요소{N2; 제1 링기어(R1)}와 제2 클러치(C2)를 개재시켜 가변적으로 연결됨과 동시에 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제3 회전요소{N3; 제1 유성 캐이러(PC1)}와 제4 클러치(C4)를 개재시켜 가변적으로 연결되면서 제2 중간입력경로(MIP2)를 형성하여 선택적인 입력요소로 작동함 과 동시에 제2 브레이크(B2)를 개재시켜 변속기 하우징(H)과 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하게 된다.

상기에서 제6 회전요소(N6)에 적용되는 제3 클러치(C3)는 제3 링기어(R3)와 입력축(IS) 사이에 배치하고, 웬웨이 클러치(F)를 포함하는 제1 브레이크(B1)는 제2 유성 캐리어(PC2)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치한다.

상기에서 제7 회전요소에 적용되는 제1,2,4 클러치(C1)(C2)(C4)와 제2 브레이크(B2)를 배치함에 있어서는 제1 클러치(C1)는 제2 선기어(S2)와 제3 유성 캐리어(PC3) 사이에 배치하고, 상기 제2 클러치(C2)는 제2 회전요소(N2)와 제2 선기어(S2) 사이에 배치하며, 상기 제4 클러치(C4)는 제3 회전요소(N3)와 제2 선기어(S2) 사이에 배치하고, 제2 브레이크(B2)는 상기 제2 클러치(C2)와 제2 선기어(S2) 사이에 배치한다.

상기에서 제1,2,3,4 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)와 제1,2 브레이크(B1)(B2)는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압 마찰 결합 유닛으로 이루어지는 것이 통상적이다.

상기 마찰부재를 배치함에 있어서는 제1 클러치(C1)는 제1,2 유성기어셋트(PG1)(PG2) 사이에 배치하고, 그 외주측으로 제1,2 브레이크(B1)(B2)와 원웨이 클러치(F)를 배치하였다.

그리고 제2, 4 클러치(C2)(C4)는 제1 유성기어셋트(PG1)의 외주측에 배치하고, 제3 클러치(C3)는 제2 유성기어셋트(PG2)의 후측에 배치함으로써, 분산 배치가 이루어지도록 하였다.

상기와 같이 마찰부재를 분산 배치하면 안정된 무게 중심을 유지할 수 있으며, 이들 마찰부재에 유압을 공급할 수 있는 유로를 형성하는 데에 매우 편리하다는 장점이 있다.

도 2는 본 발명에 적용되는 마찰부재 즉, 클러치와 브레이크가 각 변속단에서 작동하는 것을 나타낸 작동표로서, 본 발명의 기어 트레인은 각 변속단에서 2개의 마찰부재가 작동하면서 변속이 이루어짐을 알 수 있다.

즉, 전진 1속에서는 제1 클러치(C1)와 원웨이 클러치(F) 또는 제1 브레이크(B1)가 작동되고, 전진 2속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며, 전진 3속에서는 제1 클러치(C1)와 제2 클러치(C2)가 작동되고, 전진 4속에서는 제1, 4 클러치(C1)(C4)가 작동되며, 전진 5속에서는 제1,3 클러치(C1)(C3)가 작동되고, 전진 6속에서는 제3, 4 클러치(C3)(C4)가 작동되고, 전진 7속에서는 제2, 3 클러치(C2)(C3)가 작동되며, 전진 8속에서는 제3 클러치(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동되며, 후진 변속단에서는 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)이 작동되면서 변속이 이루어지게 된다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 기어 트레인의 변속선도를 도시한 것으로서, 하측의 가로선이 회전속도 "0"을 나타내고, 상측의 가로선이 회전속도"1.0" 즉, 입력축(IS)과 동일 회전속도를 나타낸다.

제1 유성기어셋트(PG1)의 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제1 회전요소{N1; 제1 선기어(S1)}, 제2 회전요소{N2; 제1 링기어(R1)}, 제3 회전요소{N3; 제1 유성캐리어(PC1)}로 설정되며, 이들 간격은 제1 유성기어셋트(PG1)를 형성하는 제1 단순유성기어셋트(SPG1)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)의 4개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제4 회전요소{N4; 제3 선기어(S3)}, 제5 회전요소{N5; 제2 링기어(R2)}, 제6 회전요소{N6; 제2 유성 캐리어(PC2)와 제3 링기어(R3)}, 제7 회전요소{N7; 제2 선기어(S2)와 제3 유성캐리어(PC3)}로 설정되며, 이들 간격은 제1, 2 단순유성기어셋트(SPG1)(SGP2)의 기어비(선기어의 잇수/링기어의 잇수)에 따라 결정되며, 상기와 같은 변속선도는 기어 트레인의 당업자라면 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 의한 기어 트레인의 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.

[전진 1속]

전진 1속에서는 도 2에서와 같이 제1 클러치(C1)와 원웨이 클러치(F)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 도3에서와 같이 제3 회전요소(N3)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1 회전요소(N1)가 고정요소로 작동하게 되면서 제2 회전요소(N2)를 통해 제1 중간출력경로(MOP1)로 감속 출력이 이루어진다.

상기 제2 회전요소(N2)의 감속 출력이 제1 중간 입력경로(MIP1)를 통해 제4 회전요소(N4)로 전달된다.

그러면 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제4 회전요소(N4)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 원웨이 클러치(F)의 작동에 의하여 제6 작동요소(N6)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 상기 제4 회전요소(N4)와 제6 회전요소(N6)를 연결하는 제1 변속선(SP1)이 형성되고 출력요소인 제5 회전요소(N5)를 통해 최종 출력경로(OP)로 D1 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 1속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 2속]

전진 2속에서는 상기 전진 1속의 상태에서 제2 브레이크(B2)가 작동 제어된다.

그러면 상기 전진 1속과 같은 입력 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제7 회전요소(N7)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제4 회전요소(N4)와 제6 회전요소(N6)를 연결하는 제2 변속선(SP2)을 형성하면서 출력요소인 제5 회전요소(N5)를 통해 최종 출력경로(OP)로 D2 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 2속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 3속]

전진 3속에서는 상기 전진 2속에서 작동하던 마찰부재 중 제2 브레이크(B2)의 작동은 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

그러면 상기 제2 회전요소(N2)의 감속 출력이 제1 중간 입력경로(MOP1)를 통해 제4 회전요소(N4)로 직접 전달됨과 동시에 제2 클러치(C2)와 제1 클러치(C1)의 작동으로 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)에 동시 입력이 이루어지게 되는 바, 제2 유성기어셋트(PG2)는 직결의 상태가 되면서 제4 회전요소(N4)와 제7 회전요소(N7)를 연결하는 제3 변속선(SP3)을 형성하게 되며, 출력요소인 제5 회전요소(N5)를 통해 최종출력경로(OP)로 감속 입력 그대로인 D3 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 3속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 4속]

전진 4속에서는 상기 전진 3속에서 작동하던 마찰부재 중 제2 클러치(C2)의 작동은 해제되고, 제4 클러치(C4)가 작동 제어된다.

그러면 상기 제2 회전요소(N2)의 감속 출력이 제1 중간입력경로(MOP1)를 통해 제4 회전요소(N4)로 직접 전달되어 입력이 이루어짐과 동시에 제4 클러치(C4)의 작동으로 입력 그대로의 회전동력이 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)로 입력이 이루어지게 되는 바, 제4 회전요소(N4)와 제7 회전요소(N7)를 연결하는 제4 변속선(SP4)을 형성하게 되며, 출력요소인 제5 회전요소(N5)를 통해 최종출력경로(OP)로 D4 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 4속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 5속]

전진 5속에서는 상기 전진 4속에서 작동하던 마찰부재 중 제4 클러치(C4)의 작동이 해제되고 제3 클러치(C3)가 작동 제어된다.

그러면 제2 회전요소(N2)의 감속출력이 제1 중간입력경로(MIP1)를 통해 제4 회전요소(N4)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 가변입력경로(VIP)를 통해 제6 회전요소(N6)로 입력되는 바, 제4 회전요소(N4)와 제6 회전요소(N6)를 연결하는 제5 변속선(SP5)을 형성하고 출력요소인 제5 회전요소(N5)를 통해 최종출력경로(OP)로 D4 만큼의 출력이 이루어지 면서 전진 5속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 6속]

전진 6속에서는 상기 전진 5속에서 작동하던 마찰부재 중 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제4 클러치(C4)가 작동 제어된다.

그러면 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 가변입력경로(VIP)를 통해 제6 회전요소(N6)로 입력됨과 동시에 제4 클러치(C4)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 제1 유성기어셋트(PG1)의 제1 중간출력경로(MOP1)와 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 직접 제7 회전요소(N4)로 입력이 이루어지게 되는 바, 제2 유성기어셋트(PG2)는 직결의 상태가 되면서 제6 회전요소(N6)와 제7 회전요소(N7)를 연결하는 제6 변속선(SP6)을 형성하게 되며, 출력요소인 제5 회전요소(N5)를 통해 최종출력경로(OP)로 입력 그대로인 D6 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 6속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 7속]

전진 7속에서는 상기 전진 6속에서 작동하던 마찰부재 중 제4 클러치(C4)의 작동이 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

그러면 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 가변입력경로(VIP)를 통해 제6 회전요소(N6)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동으로 제1 유성기어셋트(PG1)의 감속 출력이 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)로 입력되는 바, 제6 회전요소(N6)와 제7 회전요소(N7)를 연결하는 제7 변속선(SP7)을 형성하고 출력요소인 제 5 회전요소(N5)를 통해 최종 출력경로(OP)로 D7 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 7속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[전진 8속]

전진 8속에서는 상기 전진 5속에서 작동하던 마찰부재 중 제2 클러치(C2)의 작동은 해제되고, 제2 브레이크(B2)가 작동 제어된다.

그러면 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 상기 제3 클러치(C3)의 작동으로 입력축(IS)의 회전동력이 가변입력경로(VIP)를 통해 제6 회전요소(N6)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동으로 제7 회전요소(N7)가 고정요소로 작동하면서 제6 회전요소(N6)와 제7 회전요소(N7)를 연결하는 제8 변속선(SP8)을 형성하며, 출력요소인 제5 회전요소(N5)를 통해 최종출력경로(OP)로 D8 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 8속의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

[후진]

후진 변속단에서는 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)가 작동 제어된다.

이에 따라 제1 유성기어셋트(PG1)에서는 제3 회전요소(N3)로 입력이 이루어지는 상태에서 제1 회전요소(N1)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 제2 회전요소(N2)를 통해 제1 중간출력경로(MOP1)로 감속 출력이 이루어진다.

그러면 제2 유성기어셋트(PG2)에서는 제2 클러치(C2)의 작동으로 상기 제2 회전요소(N2)의 출력이 제2 중간입력경로(MIP2)를 통해 제7 회전요소(N7)로 입력되고 있는 상태에서 제1 브레이크(B1)의 작동으로 제6 회전요소(N6)가 고정요소로 작동하게 되는 바, 후진 변속선(SR)을 형성하면서 출력요소인 제5 회전요소(N5)를 통 해 최종출력경로(OP)로 RS 만큼의 역회전 출력이 이루어지면서 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 변속과정에서 전진 6,7,8속과 후진 변속단에서는 제1 클러치(C1)의 작동이 정지되는 바, 제2 선기어(S2)와 제3 유성 캐리어(PC3)는 상호 간섭을 일으키지 않게 되므로, 전진 6속과 7속에서는 제2 선기어(S2)로만 입력이 이루어지고, 전진 8속에서는 제2 선기어(S2)만 고정요소로 작동하게 된다.

상기와 같이 구성 동작되는 본 발명의 제1 실시예에 의한 기어 트레인의 기술적 요지를 종합하여 보면, 제1 유성기어셋트(PG1)는 3개의 회전요소를 갖는 단순 유성기어셋트로서, 제1 회전요소(N1)는 고정요소, 제2 회전요소(N2)는 중간 출력요소, 제3 회전요소(N3)는 항시 입력요소로 작동함과 동시에 선택적으로 출력요소로 작동하게 된다.

그리고 제2 유성기어셋트(PG2)는 각각 3개의 회전요소를 갖는 제1,2 단순 유성기어셋트(SPG1)(SPG2)를 조합하여 제4,5,6,7 회전요소(N4)(N5)(N6)(N7)를 구성하되,

상기 제4 회전요소(N4)는 상기 제1 유성기어셋트(PG1)의 제2 회전요소(N2)와 직접적으로 연결되어 항시 중간 입력이 이루어지게 되지만 전진 1,2,3,4,5속에서 중간 입력요소로 작동하게 된다.

상기 제5 회전요소(N5)는 출력축(OS)과 연결되어 항시 출력요소로만 작동하게 된다.

상기 제6 회전요소(N6)는 입력축(IS)과 가변적으로 연결됨과 동시에 변속기 하우징과 가변적으로 연결되어 전진6,7,8속에서 입력요소로 작동하고, 전진 1속과 후진 변속단에서 고정요소로 작동하게 된다

상기 제7 회전요소(N7)는 이를 구성하는 2개의 회전요소가 상호 가변적으로 연결되어 선택적으로 일체 및 분리될 수 있도록 구성됨과 동시에 제2, 3 회전요소(N2)(N3)와 가변적으로 연결되며, 변속기 하우징(H)과 가변적으로 연결되어 전진 2속 및 8속에서는 고정요소로 작동하고, 전진 3,4,6,7속 및 후진 변속단에서는 입력요소로 작동하게 된다.

상기 구성에 의하여 도 3에서와 같이, 전진 1속에서는 제1 클러치(C2)가 작동하는 상태에서 제4 회전요소(N4)가 입력요소로 작동하고 원웨이 클러치(F)의 작동으로 제6 회전요소(N6)가 고정요소로 작동하면서 변속이 이루어지게 된다.

전진 2속에서는 상기 1속의 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동으로 고정요소가 제7 회전요소(N7)로 변환되면서 변속이 이루어진다.

전진 3속에서는 상기 제2속의 상태에서 제2 브레이크(B2)의 작동이 해제되고 제2 클러치(C2)가 작동함으로써, 제4 회전요소와 제7 회전요소(N7)를 통해 제1 유성기어셋트(PG1)의 감속 동력이 동시에 입력되어 직결의 상태가 되어 동속의 출력이 이루어지게 되는 것이다.

전진 4속에서는 상기 제3속의 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동이 해제되고 제4 클러치(C4)가 작동함으로써, 제4 회전요소를 통해 제1 유성기어셋트(PG1)의 감속 동력이 입력됨과 동시에 제7 회전요소(N7)를 통해 입력축(IS)의 회전동력이 입력되면서 변속이 이루어지게 되는 것이다.

전진 5속에서는 상기의 전진 4속의 상태에서 제4 클러치(C4)의 작동이 해제되고, 제3 클러치(C3)가 작동됨으로써, 제4 회전요소(N4)와 제6 회전요소(N6)를 통해 각기 다른 회전수위 동력이 입력되는 바, 상호 보완작용에 의하여 변속되면서 출력이 이루어지게 되는 것이다.

전진 6속에서는 상기의 전진 5속의 상태에서 작동하던 제1 클러치(C1)의 작동이 해제되고, 제4 클러치(C4)가 작동됨으로써, 제6회전요소(N4)와 제7 회전요소(N7)로 입력축(IS)의 회전동력이 동시에 입력되는 바, 직결의 상태가 되면서 입력 그대로 출력되는 것이다.

전진 7속에서는 전진 6속까지 작동하던 제4 클러치(C4)의 작동이 해제되고, 제2 클러치(C2)가 작동됨으로써, 제2 선기어(S2)와 제3 유성 캐리어(PC3)의 연결이 해제된 상태에서 제6 회전요소(N6)와 제7 회전요소(N7)로 각기 다른 회전수의 동력이 입력되는 바, 상호 보완작용에 의하여 변속되면서 출력이 이루어지게 된다.

전진 8속에서는 상기 전진 7속의 상태에서 제2 클러치(C2)의 작동이 해제되고, 제2 브레이크(B2)가 작동됨으로써, 고정요소가 제7 회전요소(N7)로 변환되면서 최고 변속단의 전진 6속 출력이 이루어지게 된다.

후진 변속단에서는 제2 클러치(N2)의 작동으로 제7 회전요소(N7)로 감속 입력이 이루어지는 상태에서 제6 회전요소(N6)가 고정요소로 작동하면서 역회전 출력으로 후진 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같은 변속과정에서는 전진 6,7,8속과 후진 변속단에서와 같이 제1 클 러치(C1)의 작동이 해제되는 경우에는 제2 선기어(S2)와 제3 유성 캐리어(PC3)의 연결이 해제되므로 2개의 회전요소로 입력이 이루어지더라도 제2 유성기어셋트(PG2)가 직결의 상태가 되지 않게 되는 바, 상기 변속단의 변속이 이루어지게 되는 것이다.

상기에서 본 발명의 기어 트레인에 대한 바람직한 실시예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

도 1은 본 발명에 의한 기어 트레인 구성도.

도 2는 본 발명에 적용되는 마찰부재의 변속단별 작동도.

도 3은 본 발명에 의한 기어 트레인의 변속선도.

도 4는 종래 기어 트레인의 일 실시예도.

도 5는 도 4에 의한 기어 트레인에 적용되는 마찰부재의 작동표이다.

Claims

3개의 회전요소를 갖는 더블 피니언 유성기어셋트로서, 변속기 하우징과 직접 연결되어 항시 고정요소로 작동하는 제1 선기어로 이루어지는 제1 회전요소와, 항시 감속 출력이 이루어지는 제1 중간출력경로를 형성하는 제1 링기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 입력축과 직접 연결되어 항시 입력경로를 형성함과 동시에 입력 그대로를 출력하는 제2 중간출력경로를 형성하는 제1 유성 캐리어로 이루어지는 제3 회전요소를 구비하는 제1 유성기어셋트와;

제2 선기어, 제2 유성 캐리어, 제2 링기어를 보유하는 싱글 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제1 단순유성기어셋트와 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 더블 피니언 유성기어셋트로 이루어지는 제2 유성기어셋트를 조합하여 4개의 회전요소를 보유토록 하되,

상기 제3 선기어로 이루어져 상기 제2 회전요소와 직접적으로 연결되어 제1 중간 입력경로를 형성하는 제4 회전요소와, 상기 링기어로서 출력축과 연결되어 최종 출력경로를 형성하는 제5 회전요소와, 상호 직접 연결되는 제2 유성 캐리어와 제3 링기어로 이루어져 상기 입력축과 가변적으로 연결되어 가변입력경로를 형성함과 동시에 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하는 제6 회전요소와, 상호 가변적으로 연결되는 상기 제2 선기어와 상기 제3 유성 캐리어로 이루어져 상기 제2, 3 회전요소와 각각 가변적으로 연결되어 제2 중간입력경로를 형성함과 동시에 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하는 제7 회전요소를 포함하는 제2 유성기어셋트와;

상기 제1, 2 유성기어셋트의 회전부재들을 상호 가변 연결하거나 변속기 하우징에 가변적으로 연결하여 주는 클러치 및 브레이크로 이루어지는 다수의 마찰부재를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 마찰부재는 제7 회전요소를 일체 및 분리할 수 있도록 배치되는 제1 클러치와;

제1 중간출력경로와 제2 중간입력경로 사이에 배치되는 제2 클러치와;

가변입력경로상에 배치되는 제3 클러치와;

제2 중간출력경로와 제2 중간 입력경로 사이에 배치되는 제4 클러치와;

제6 회전요소와 변속기 하우징 사이에서 병렬 연결되는 원웨이 클러치와 함께 배치되는 제1 브레이크와,

제7 회전요소를 형성하는 제2 선기어와 변속기 하우징 사이에 배치되는 제2 브레이크를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제2항에 있어서, 전진 1속에서는 제1 클러치와 원웨이 클러치가 작동되고,

전진 2속에서는 제1 클러치와 제2 브레이크가 작동되며,

전진 3속에서는 제1 클러치와 제2 클러치가 작동되고,

전진 4속에서는 제1 클러치와 제4 클러치가 작동되며,

전진 5속에서는 제1 클러치와 제3 클러치가 작동되고,

전진 6속에서는 제3 클러치와 제4 클러치가 작동되며,

전진 7속에서는 제2 클러치와 제3 클러치가 작동되고,

전진 8속에서는 제3 클러치와 제2 브레이크가 작동되며,

후진 변속단에서는 제2 클러치와 제1 브레이크가 작동함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제2항에 있어서, 제1 클러치는 제1,2 유성기어셋트 사이에 배치하고, 상기 제1 클러치의 외주측으로 제1,2 브레이크와 원웨이 클러치를 배치하며, 제2,4 클러치는 제1 유성기어셋트의 외주측에 배치하고, 제3 클러치는 제2 유성기어셋트의 후측에 배치함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 1속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1 중간입력경로를 통해 입력되고 있는 상태에서 제6 회전요소가 고정요소로 작동하면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 2속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1 중간입력경로를 통해 입력되고 있는 상태에서 제7 회전요소가 고정요소로 작동하면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 3속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1,2 중간 입력경로를 통해 입력되면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 4속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1 중간입력경로를 통해 입력되고 있는 상태에서 제1 유성기어셋트의 제2 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제2 중간입력경로를 통해 입력되면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 4속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1 중간 입력경로를 통해 입력되고 있는 상태에서 입력축의 회전동력이 가변입력경로를 통해 입력되면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1 항에 있어서, 전진 5속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제1 중간입력경로를 통해 입력되고 있는 상태에서 입력축의 회전동력이 가변입력경로를 통해 입력되면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 6속은 제1 유성기어셋트의 제2 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제2 중간 입력경로를 통해 입력되고 있는 상태에서 입력축의 회전동력이 가변입력경로를 통해 입력되면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 7속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제2 중간 입력경로를 통해 입력되고 있는 상태에서 입력축의 회전동력이 가변입력경로를 통해 입력되면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 전진 8속은 입력축의 회전동력이 제2 유성기어셋트의 가변 입력경로를 통해 입력되고 있는 상태에서 제7 회전요소가 고정요소로 작동하면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.
제1항에 있어서, 후진 변속은 제1 유성기어셋트의 제1 중간출력경로를 통한 회전동력이 제2 유성기어셋트의 제2 중간 입력경로를 통해 입력되고 있는 상태에서 제6 회전요소가 고정요소로 작동하면서 제5 회전요소를 통해 출력되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 기어 트레인.