KR101154689B1

KR101154689B1 - 7속 자동변속기 파워트레인

Info

Publication number: KR101154689B1
Application number: KR1020100021094A
Authority: KR
Inventors: 김태훈
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2012-07-03
Also published as: KR20110101818A

Abstract

본 발명은 하나의 유성기어장치로 이루어지는 제1변속부와 3개의 유성기어장치가 조합되어 구성되는 제2변속부를 포함하여 구성되는데, 이들 부품들의 배치가 비교적 간단하고 단순하여 비교적 용이한 제작성을 제공하고, 컴팩트한 구조를 제공하게 됨으로써, 차량에의 탑재성이 향상될 수 있도록 하면서도, 전진 7속 및 후진 3속의 변속비를 제공하여 차량의 주행상태에 보다 적합한 상태로 차량의 주행이 이루어질 수 있도록 하여, 차량의 연비 및 동력성능을 향상시킬 수 있도록 한 7속 자동변속기 파워트레인을 제공한다.

Description

7속 자동변속기 파워트레인{Power Train of 7-Stage Automatic Transmission}

본 발명은 전진 7속의 변속비를 구현할 수 있도록 하는 자동변속기의 파워트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전진 7속과 후진 3속의 변속비를 구현하는 차량용 자동변속기의 파워트레인에 관한 기술이다.

차량에 탑재되는 자동변속기는 엔진 등과 같은 동력 발생장치로부터의 동력을 차량의 주행상태에 적합한 토크와 회전수로 자동적으로 변화시켜서, 원활한 차량의 주행이 이루어지도록 하는 장치이다.

자동변속기가 내부적으로 구현할 수 있는 변속비가 다양할수록, 동력 발생장치로부터의 동력을 차량의 주행상태에 따라 보다 적합한 상태로 변화시킬 수 있어서, 차량의 연비 및 동력성능을 향상시킬 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 자동변속기가 구현할 수 있는 변속비가 많아질수록, 자동변속기의 구조는 복잡해지고 그 부피가 커지게 되어, 제조원가가 상승되고 차량에의 탑재성이 떨어지게 되는 문제가 있다.

본 발명은 내부에 장착되는 부품들의 배치가 비교적 간단하고 단순하여 비교적 용이한 제작성을 제공하고, 컴팩트한 구조를 제공함으로써, 차량에의 탑재성이 향상될 수 있도록 하면서도, 전진 7속 및 후진 3속의 변속비를 제공하여 차량의 주행상태에 보다 적합한 상태로 차량의 주행이 이루어질 수 있도록 하여, 차량의 연비 및 동력성능을 향상시킬 수 있도록 한 7속 자동변속기 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 7속 자동변속기 파워트레인은

서로 독립적으로 회전할 수 있는 3개의 회전요소를 구비하고, 입력축으로부터 상기 회전요소들 중 어느 하나로 입력된 회전력을 다른 한 회전요소로 감속하여 출력시키는 제1유성기어장치로 이루어진 제1변속부와;

서로 독립적으로 회전할 수 있는 3개의 회전요소를 각각 구비한 제2유성기어장치와 제3유성기어장치 및 제4유성기어세트의 조합으로 이루어지고, 상기 제1변속부로부터 공급되는 회전력과 상기 입력축으로부터 공급되는 회전력을 공급받아, 전진 7속 및 후진 3속의 변속비로 변속하여 출력축으로 출력하는 제2변속부와;

상기 제1변속부의 감속 회전력을 제2변속부로 전달하는 제1클러치와, 상기 입력축의 회전력을 상기 제2변속부에 각각 독립적으로 전달하는 제2클러치 및 제3클러치와;

상기 제2변속부를 이루는 각 유성기어장치의 어느 한 회전요소를 변속기하우징에 각각 고정할 수 있도록 설치된 제1브레이크와 제2브레이크 및 제3브레이크;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하나의 유성기어장치로 이루어지는 제1변속부와 3개의 유성기어장치가 조합되어 구성되는 제2변속부를 포함하여 구성되는데, 이들 부품들의 배치가 비교적 간단하고 단순하여 비교적 용이한 제작성을 제공하고, 컴팩트한 구조를 제공하게 됨으로써, 차량에의 탑재성이 향상될 수 있도록 하면서도, 전진 7속 및 후진 3속의 변속비를 제공하여 차량의 주행상태에 보다 적합한 상태로 차량의 주행이 이루어질 수 있도록 하여, 차량의 연비 및 동력성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 7속 자동변속기 파워트레인의 제1실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 파워트레인을 구동하는 작동모드를 도표로 도시한 도면,
도 3은 도 1의 파워트레인의 작용을 설명하는 레버해석도,
도 4는 본 발명에 따른 7속 자동변속기 파워트레인의 제2실시예를 도시한 도면,
도 5는 도 4의 파워트레인의 작용을 설명하는 레버해석도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명 제1실시예는 서로 독립적으로 회전할 수 있는 3개의 회전요소를 구비하고, 입력축(IN)으로부터 상기 회전요소들 중 어느 하나로 입력된 회전력을 다른 한 회전요소로 감속하여 출력시키는 제1유성기어장치(PG1)로 이루어진 제1변속부(3)와; 서로 독립적으로 회전할 수 있는 3개의 회전요소를 각각 구비한 제2유성기어장치(PG2)와 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어세트(PG4)의 조합으로 이루어지고, 상기 제1변속부(3)로부터 공급되는 회전력과 상기 입력축(IN)으로부터 공급되는 회전력을 공급받아, 전진 7속 및 후진 3속의 변속비로 변속하여 출력축(OUT)으로 출력하는 제2변속부(5)와; 상기 입력축(IN)과 제1변속부(3)로부터 상기 제2변속부(5)로 공급되는 회전력을 각각 단속할 수 있도록 병렬적으로 배치된 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2) 및 제3클러치(CL3)와; 상기 제2변속부(5)를 이루는 각 유성기어장치의 어느 한 회전요소를 변속기하우징(7)에 각각 고정할 수 있도록 설치된 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2) 및 제3브레이크(B3)를 포함하여 구성된다.
여기서, 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2) 및 제3클러치(CL3)가 병렬적으로 배치된다는 의미는 제1변속부(3)의 전방 또는 제1변속부(3) 및 제2변속부(5)사이에 위치한다는 레이아웃이 아니라 회전력의 단속을 상기 클러치(CL1,CL2,CL3)들이 각각 단속하는 작용이 병렬적으로 이루어짐을 의미한다.
그러므로, 상기 제1클러치(CL1)는 제1변속부(3)의 감속 회전력을 제2변속부(5)로 전달하고, 상기 제2클러치(CL2) 및 제3클러치(CL3)는 입력축(IN)의 회전력을 제2변속부(5)에 각각 독립적으로 전달하게 된다.

상기 제1변속부(3)를 이루는 제1유성기어장치(PG1)는 상기 3개의 회전요소인 제1선기어(S1)와 제1캐리어(C1) 및 제1링기어(R1)를 구비한 싱글피니언 유성기어장치로 이루어져 있다.

상기 제1선기어(S1)는 변속기하우징(7)에 고정되며, 상기 제1캐리어(C1)는 단속적으로 상기 제2변속부(5)로 회전력을 공급할 수 있도록 상기 제1클러치(CL1)에 연결되고, 상기 제1링기어(R1)는 상기 입력축(IN)에 연결된다.

따라서, 상기 제1변속부(3)는 상기 입력축(IN)으로부터 상기 제1링기어(R1)를 통해 입력된 회전력을 상기 제1캐리어(C1)를 통해 감속하여, 상기 제1클러치(CL1)를 통해 상기 제2변속부(5)를 이루는 상기 제2링기어(R2)로 단속적으로 공급할 수 있게 된다.

상기 제2변속부(5)를 이루는 제2유성기어장치(PG2)는 상기 3개의 회전요소인 제2선기어(S2)와 제2캐리어(C2)와 제2링기어(R2)를 구비하고, 상기 제2변속부(5)를 이루는 제3유성기어장치(PG3)는 상기 3개의 회전요소인 제3선기어(S3)와 제3캐리어(C3)와 제3링기어(R3)를 구비하며, 상기 제2변속부(5)를 이루는 제4유성기어장치는 상기 3개의 회전요소인 제4선기어(S4)와 제4캐리어(C4)와 제4링기어(R4)를 구비한다.

상기 제2캐리어(C2)와 제3링기어(R3)는 일체로 연결되며, 상기 제3캐리어(C3)와 제4캐리어(C4)는 일체로 연결되어 상기 출력축(OUT)에 연결된다.

상기 제2선기어(S2)와 제3선기어(S3) 및 제4선기어(S4)는 일체로 연결되고, 상기 제2클러치(CL2)는 상기 일체로 연결된 제2선기어(S2)와 제3선기어(S3) 및 제4선기어(S4)를 상기 입력축(IN)으로 연결시키는 상태를 단속할 수 있도록 설치되며, 상기 제3클러치(CL3)는 상기 일체로 연결된 제2캐리어(C2)와 제3링기어(R3)를 상기 입력축으로 연결시키는 상태를 단속할 수 있도록 설치된다.

상기 제1브레이크(B1)는 상기 제2링기어(R2)를 변속기하우징(7)에 고정할 수 있도록 설치되며, 상기 제2브레이크(B2)는 상기 제3링기어(R3)를 변속기하우징(7)에 고정할 수 있도록 설치되고, 상기 제3브레이크(B3)는 상기 제4링기어(R4)를 변속기하우징(7)에 고정할 수 있도록 설치된다.

상기 제2변속부(5)를 이루는 상기 제2유성기어장치(PG2)와 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치는 회전축 방향을 따라 차례로 배치되고, 상기 제2유성기어장치(PG2)가 상기 제1변속부(3)를 이루는 상기 제1유성기어장치(PG1) 쪽에 배치된다.

상기한 바와 같이 구성된 7속 자동변속기 파워트레인은 상기 서로 직결되어 서로 구속된 구성요소들과 그렇지 않고 상대적으로 다르게 운동할 수 있는 구성요소들로 구분할 때, 상기 입력축(IN)에 연결된 제1링기어(R1)가 제1회전요소(N1), 제2캐리어(C2)가 제2회전요소(N2), 제1선기어(S1)가 제3회전요소(N3), 제2링기어(R2)가 제4회전요소(N4), 서로 연결된 상기 제2캐리어(C2)와 제3링기어(R3)가 제5회전요소(N5), 제4링기어(R4)가 제6회전요소(N6), 서로 연결되어 출력축(OUT)에 연결된 상기 제3캐리어(C3)와 제4캐리어(C4)가 제7회전요소(N7), 서로 연결된 제2선기어(S2)와 제3선기어(S3) 및 제4선기어(S4)가 제8회전요소(N8)로 구분될 수 있으며, 이러한 각 회전요소들의 운동은 도 3에 도시된 레버해석도에 의해 상대적인 회전속도와 그 비를 알 수 있도록 표현되어 있다.

즉, 도 2에 도시된 작동모드표에 따라 상기 제1클러치(CL1) 내지 제3클러치(CL3)와, 제1브레이크(B1) 내지 제3브레이크(B3)를 작동시킴에 따라, 상기 제1회전요소(N1)로부터 상기 제8회전요소(N8)가 서로 연결되거나 구속되는 상태와 해제되는 상태가 전환되면서, 도 3에 도시된 바와 같이 전진 7속의 변속비 및 후진 3속의 변속비를 구현하는 것이다.

한편, 도 4와 도 5는 본 발명의 다른 실시예인 제2실시예를 도시한 것으로서, 다른 구성은 상기 제1실시예와 동일하고, 상기 제1변속부(3)를 이루는 제1유성기어장치(PG1)가 상기 3개의 회전요소로 제1선기어(S1)와 제1캐리어(C1) 및 제1링기어(R1)를 구비한 더블피니언 유성기어장치로 이루어진 것이다.

따라서, 본 제2실시예에서 상기 제1선기어(S1)는 변속기하우징(7)에 고정되며, 상기 제1링기어(R1)는 단속적으로 상기 제2링기어(R2)로 회전력을 공급할 수 있도록 상기 제1클러치(CL1)에 연결되고, 상기 제1캐리어(C1)는 상기 입력축(IN)에 연결된 구조이다.

또한, 상기 제1회전요소(N1)가 본 실시예에서는 상기 제1캐리어(C1)가 되며, 상기 제2회전요소(N2)가 상기 제1링기어(R1)가 되어 상기 제1실시예와는 서로 바뀐 상태가 된다.

본 실시예에서는 상기 제1캐리어(C1)로 공급된 입력축(IN)으로부터의 회전력인 상기 제1링기어(R1)로 감속되어 상기 제1클러치(CL1)를 통해 상기 제2변속부(5)로 공급되며, 기타 이외의 동작은 상기 제1실시예와 동일하다.

3; 제1변속부
5; 제2변속부
7; 변속기하우징
IN; 입력축
OUT; 출력축
PG1; 제1유성기어장치
PG2; 제2유성기어장치
PG3; 제3유성기어장치
PG4; 제4유성기어세트
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
CL3; 제3클러치
B1; 제1브레이크
B2; 제2브레이크
B3; 제3브레이크

Claims

서로 독립적으로 회전할 수 있는 3개의 회전요소를 구비하고, 입력축으로부터 상기 회전요소들 중 어느 하나로 입력된 회전력을 다른 한 회전요소로 감속하여 출력시키는 제1유성기어장치로 이루어진 제1변속부와;
서로 독립적으로 회전할 수 있는 3개의 회전요소를 각각 구비한 제2유성기어장치와 제3유성기어장치 및 제4유성기어세트의 조합으로 이루어지고, 상기 제1변속부로부터 공급되는 회전력과 상기 입력축으로부터 공급되는 회전력을 공급받아, 전진 7속 및 후진 3속의 변속비로 변속하여 출력축으로 출력하는 제2변속부와;
상기 제1변속부의 감속 회전력을 제2변속부로 전달하는 제1클러치와, 상기 입력축의 회전력을 상기 제2변속부에 각각 독립적으로 전달하는 제2클러치 및 제3클러치와;
상기 제2변속부를 이루는 각 유성기어장치의 어느 한 회전요소를 변속기하우징에 각각 고정할 수 있도록 설치된 제1브레이크와 제2브레이크 및 제3브레이크;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 7속 자동변속기 파워트레인.
청구항 1에 있어서,
상기 제2변속부를 이루는 제2유성기어장치는 상기 3개의 회전요소인 제2선기어와 제2캐리어와 제2링기어를 구비하고;
상기 제2변속부를 이루는 제3유성기어장치는 상기 3개의 회전요소인 제3선기어와 제3캐리어와 제3링기어를 구비하며;
상기 제2변속부를 이루는 제4유성기어장치는 상기 3개의 회전요소인 제4선기어와 제4캐리어와 제4링기어를 구비하고;
상기 제2캐리어와 제3링기어는 일체로 연결되며;
상기 제3캐리어와 제4캐리어는 일체로 연결되어 상기 출력축에 연결된 것
을 특징으로 하는 7속 자동변속기 파워트레인.
청구항 2에 있어서,
상기 제2선기어와 제3선기어 및 제4선기어는 일체로 연결되고;
상기 제2클러치는 상기 일체로 연결된 제2선기어와 제3선기어 및 제4선기어를 상기 입력축으로 연결시키는 상태를 단속할 수 있도록 설치되며;
상기 제3클러치는 상기 일체로 연결된 제2캐리어와 제3링기어를 상기 입력축으로 연결시키는 상태를 단속할 수 있도록 설치된 것
을 특징으로 하는 7속 자동변속기 파워트레인.
청구항 3에 있어서,
상기 제1브레이크는 상기 제2링기어를 변속기하우징에 고정할 수 있도록 설치되며;
상기 제2브레이크는 상기 제3링기어를 변속기하우징에 고정할 수 있도록 설치되고;
상기 제3브레이크는 상기 제4링기어를 변속기하우징에 고정할 수 있도록 설치되는 것
을 특징으로 하는 7속 자동변속기 파워트레인.
청구항 4에 있어서,
상기 제2변속부를 이루는 상기 제2유성기어장치와 제3유성기어장치 및 제4유성기어장치는 회전축 방향을 따라 차례로 배치되고;
상기 제2유성기어장치가 상기 제1변속부를 이루는 상기 제1유성기어장치 쪽에 배치된 것
을 특징으로 하는 7속 자동변속기 파워트레인.
청구항 5에 있어서,
상기 제1변속부를 이루는 제1유성기어장치는
상기 3개의 회전요소인 제1선기어와 제1캐리어 및 제1링기어를 구비한 싱글피니언 유성기어장치로 이루어지고;
상기 제1선기어는 변속기하우징에 고정되며;
상기 제1캐리어는 단속적으로 상기 제2링기어로 회전력을 공급할 수 있도록 상기 제1클러치에 연결되고;
상기 제1링기어는 상기 입력축에 연결된 것
을 특징으로 하는 7속 자동변속기 파워트레인.
청구항 5에 있어서,
상기 제1변속부를 이루는 제1유성기어장치는
상기 3개의 회전요소인 제1선기어와 제1캐리어 및 제1링기어를 구비한 더블피니언 유성기어장치로 이루어지고;
상기 제1선기어는 변속기하우징에 고정되며;
상기 제1링기어는 단속적으로 상기 제2링기어로 회전력을 공급할 수 있도록 상기 제1클러치에 연결되고;
상기 제1캐리어는 상기 입력축에 연결된 것
을 특징으로 하는 7속 자동변속기 파워트레인.