KR101251532B1 - 차량용 자동변속기의 유성기어트레인 - Google Patents

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서강수
심휴태
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현대자동차주식회사
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Abstract

차량용 자동변속기의 유성기어트레인이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유성기어트레인은 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축; 변속된 회전동력을 출력하는 출력부재; 제1, 제2 유성기어세트의 조합에 의하여 제1 선기어, 제2 선기어, 공유 유성캐리어, 공유 링기어를 보유하는 래비뉴 타입으로 이루어지는 복합유성기어세트; 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 유성기어세트로 이루어지는 제3 유성기어세트; 상기 제2 선기어를 포함하여 이루어지는 제1 회전멤버; 상기 공유 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 가변 연결되어 선택적인 입력요소로 작동하거나, 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작용하는 제2 회전멤버; 상기 공유 링기어를 포함하여 이루어지며, 출력부재와 연결되어 최종 출력부재로 작동하는 제3 회전멤버; 상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지는 제4 회전멤버; 상기 제3 링기어를 포함하여 이루어지며, 입력축와 직접 연결되어 항상 입력요소로 작동하는 제5 회전멤버; 상기 제3 유성캐리어를 포함하여 이루어지는 제6 회전멤버; 상기 제3 선기어를 포함하여 이루어지며, 출력요소로 작동하거나 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하는 제7 회전멤버; 및 상기 회전멤버 중, 선택적인 입력요소로 작동하는 회전멤버를 입력축과 가변 연결하거나 상기 회전멤버들끼리 상호 가변적으로 연결하는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재를 포함한다.

Description

차량용 자동변속기의 유성기어트레인{PLANETARY GEAR TRAIN OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 자동변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동력 전달 성능을 향상시키고 연비를 저감시킬 수 있도록 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인에 관한 것이다.
통상적으로 자동변속기의 유성기어트레인은 복수의 유성기어세트 조합에 의하여 구현되며, 토크 컨버터로부터 전달되는 회전동력을 다단으로 자동 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 한다.
이러한 유성기어트레인은 구현 가능한 변속단이 많을수록 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할 뿐만 아니라 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 구현할 수 있기 때문에 보다 많은 변속단을 구현할 수 있도록 꾸준한 연구가 이루어지고 있다.
상기 유성기어트레인은 동일 변속단을 구현하더라도 회전요소(선기어, 유성캐리어, 링기어)의 연결 구성에 따라 상이한 작동 메카니즘을 갖는다.
또한, 유성기어트레인은 그 연결 구성에 따라 내구성, 동력전달효율, 크기 등이 달라지는 특성이 있다. 이에, 자동변속기 분야에서는 보다 견고하고, 동력손실이 없으며, 콤팩트(Compact)한 유성기어트레인의 제작을 위해 연구 개발이 지속되고 있다.
또한, 유성기어트레인은 다수의 변속단을 구현하되, 변속제어 관점에서 이웃하는 변속단으로의 순차 변속 시, 하나의 마찰부재를 해제하고 다른 하나의 마찰부재를 작동하는 작동조건 만족시켜야 한다.
그리고 유성기어트레인은 이웃하는 변속단간의 단간비가 적절한 수준으로 구현되어야 한다.
이러한 측면에서 현재 통상적으로 사용되고 있는 자동변속기는 4속 및 5속 자동변속기가 주류를 이루고 있으나, 최근에는 6속 자동변속기가 상용화되고 있는 추세이며, 그 이상의 변속단(8속 내지 10속)을 구현할 수 있는 유성기어트레인의 연구 개발도 활발하게 진행되고 있다.
본 발명의 실시 예는 다수의 유성기어세트와 다수의 마찰부재의 조합에 의하여 8속 및 후진 2속의 변속단을 구현함으로써, 동력 전달 성능과 연비를 향상시키고 후진 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축; 변속된 회전동력을 출력하는 출력부재; 제1, 제2 유성기어세트의 조합에 의하여 제1 선기어, 제2 선기어, 공유 유성캐리어, 공유 링기어를 보유하는 래비뉴 타입으로 이루어지는 복합유성기어세트; 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 유성기어세트로 이루어지는 제3 유성기어세트; 상기 제2 선기어를 포함하여 이루어지는 제1 회전멤버; 상기 공유 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 가변 연결되어 선택적인 입력요소로 작동하거나, 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작용하는 제2 회전멤버; 상기 공유 링기어를 포함하여 이루어지며, 출력부재와 연결되어 최종 출력부재로 작동하는 제3 회전멤버; 상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지는 제4 회전멤버; 상기 제3 링선기어를 포함하여 이루어지며, 입력축와 직접 연결되어 항상 입력요소로 작동하는 제5 회전멤버; 상기 제3 유성캐리어를 포함하여 이루어지는 제6 회전멤버; 상기 제3 선기어를 포함하여 이루어지며, 출력요소로 작동하거나 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하는 제7 회전멤버; 및 상기 회전멤버 중, 선택적인 입력요소로 작동하는 회전멤버를 입력축과 가변 연결하거나 상기 회전멤버들끼리 상호 가변적으로 연결하는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재를 포함하여 다단의 전진 변속단과 후진 변속단을 구현하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 복합 유성기어세트가 엔진 측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 6개의 마찰부재는 상기 제4 회전멤버와 제6 회전멤버 사이에 배치되는 제1 클러치; 상기 제1 회전멤버와 제6 회전멤버 사이에 배치되는 제2 클러치; 상기 입력축과 제2 회전멤버 사이에 배치되는 제3 클러치; 상기 제1 회전멤버와 제7 회전멤버 사이에 배치되는 제4 클러치; 상기 제2 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 배치되는 제1 브레이크; 상기 제7 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 배치되는 제2 브레이크로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 6개의 마찰부재 중 3개의 동시 체결에 의하여 구현되는 전진 변속단은 상기 제1, 제4 클러치와 제1 브레이크가 동시 작동하는 전진 1속 변속단; 상기 제1 클러치와 제1, 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 2속 변속단; 상기 제1, 제4 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 3속 변속단; 상기 제1, 제2 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 4속 변속단; 상기 제1, 제3 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 5속 변속단; 상기 제1, 제2, 제3 클러치가 동시 작동하는 전진 6속 변속단; 상기 제2, 제3 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 7속 변속단; 상기 제3, 제4 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 8속 변속단으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 6개의 마찰부재 중 3개의 동시 체결에 의하여 구현되는 후진 변속단은 상기 제2 클러치와 제1, 제2 브레이크가 동시 작동하는 후진 1속 변속단; 상기 제2, 제4 클러치와 제1 브레이크가 동시 작동하는 후진 2속 변속단으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예는 3개의 유성기어세트를 6개의 마찰부재를 이용하여 조합하고, 각 변속단에서 선택된 3개의 마찰부재가 작동되면서 전진 8속 및 후진 2속의 변속단을 구현할 수 있다.
그리고 6개의 마찰부재만을 적용함으로써, 이들을 제어하는 유압제어시스템의 단순화가 가능하고, 원가 및 중량과 탑재성이 우수하다.
또한, 순차 변속이 이루어질 때 하나의 마찰부재의 작동을 해제하고, 다른 하나의 마찰부재를 작동시키는 방법으로 제어가 이루어짐으로써, 변속 제어가 용이하다.
또한, 3개의 마찰부재를 작동시켜 변속이 이루어짐으로써, 작동하지 않는 마찰부재의 숫자를 줄여 마찰 드래그 손실을 최소화함으로써, 동력전달성능 및 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 후진 변속을 2속화함으로써, 후진 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 각 마찰부재의 각 변속단별 작동표이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인의 변속선도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 동일축 상에 배치되는 제1, 제2, 제3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)와, 상기 제1, 제2, 제3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)의 각 회전요소를 상호 직접 연결하거나 가변 연결하여 형성되는 7개의 회전멤버(TM1 ~ TM7)와, 6개의 마찰부재(C1 ~ C4)(B1~B2)와, 변속기 하우징(H)을 구비하고 있다.
그리고 상기 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2)는 상호 조합되어 래비뉴 타입의 복합 유성기어세트(Compound Planetary Gear Set ; CPG))로 작동하고, 제3 유성기어세트(PG3)는 독립적인 유성기어세트로서 작동한다.
이에 따라 입력축(IS)으로부터 입력되는 회전동력이 상기 복합 유성기어세트(CPG)와 제3 유성기어세트(PG3)의 상호 보완작동에 의해 변속되어 출력부재인 출력기어(OG)을 통해 출력된다.
그리고 상기 각 유성기어세트는 엔진측에서 후측으로 복합 유성기어세트(CPG)와 제3 유성기어세트(PG3)의 순으로 배치된다.
물론 상기와는 반대로 엔진측에서 후측으로 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 순으로 배치할 수 있다.
상기 입력축(IS)은 입력부재로서 엔진의 크랭크 샤프트로부터의 회전동력이 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어져 입력된다.
상기 출력기어(OG)는 출력부재로서 미도시한 종감속장치 및 차동장치를 통해 구동륜을 구동시킬 수 있도록 구동력을 전달한다.
상기 복합유성기어세트(CPG)는 더블 피니언 유성기어세트인 제1 유성기어세트(PG1)와, 싱글 피니언 유성기어세트인 제2 유성기어세트(PG2)를 조합하되, 링기어와 유성 캐리어를 공유하는 래비뉴 타입의 복합유성기어세트로 이루어진다.
이에 따라 링기어와 유성 캐리어 그리고 2개의 선기어를 포함하여 4개의 회전요소로 작동하게 되는데, 설명의 편의상 상기 링기어를 공유 링기어(R12), 유성 캐리어를 공유 유성캐리어(PC12), 숏 피니언(P1)과 치합되는 선기어를 제1 선기어(S1), 롱 피니언(P2)과 치합되는 선기어를 제2 선기어(S2)로 지칭한다.
상기 제3 유성기어세트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어(S3)와, 제3 링기어(R3)와, 상기 제3 선기어(S3)와 상기 제3 링기어(R3) 사이에서 치합되는 제3 피니언(P3)을 지지하는 제3 유성캐리어(PC3)를 포함한다.
상기 복합유성기어세트(CPG)와 제3 유성기어세트(PG3)는 모두 7개의 회전멤버(TM1 ~ TM7)를 보유하면서 작동한다.
상기 제1 회전멤버(TM1)는 제2 선기어(S2)를 포함하여 이루어진다.
상기 제2 회전멤버(TM2)는 공유 유성캐리어(PC12)를 포함하여 이루어지며, 입력축(IS)과 가변 연결되어 선택적인 입력요소로 작동하거나 변속기 하우징(H)과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작동한다.
상기 제3 회전멤버(TM3)는 공유 링기어(R12)를 포함하여 이루어지며, 출력기어(OG)와 연결되어 최종 출력부재로 작동한다.
상기 제4 회전멤버(TM4)는 제1 선기어(S1)를 포함하여 이루어진다.
상기 제5 회전멤버(TM5)는 제3 링기어(R3)를 포함하여 이루어지며, 입력축(IS)와 직접 연결되어 항상 입력요소로 작동한다.
상기 제6 회전멤버(TM6)는 제3 유성캐리어(PC3)를 포함하여 이루어지며, 출력요소로 작동한다.
상기 제7 회전멤버(TM7)는 제3 선기어(S3)를 포함하여 이루어지며, 출력요소로 작동하거나 변속기 하우징(H)과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작동한다.
그리고 상기 회전멤버(TM1 ~ TM7)중 선택적인 입력요소로 작동하는 회전멤버가 입력축(IS)과 가변 연결될 때에는 마찰부재인 클러치(C3)를 통해 연결되고, 상기 회전멤버(TM1~TM7)중 회전멤버들끼리 상호 가변적으로 연결될 때에는 마찰부재인 클러치(C1)(C2)(C4)를 통해 연결된다.
또한, 상기 회전멤버(TM1 ~ TM7) 중 선택적인 고정요소로 작동하는 회전멤버가 변속기 하우징(H)과 가변 연결될 때에는 마찰부재인 브레이크(B1)(B2)를 통해 연결된다.
상기 제1 클러치(C1)는 제4 회전멤버(TM4)와 제6 회전멤버(TM6) 사이에 개재되어 동력전달을 단속한다.
상기 제2 클러치(C2)는 제1 회전멤버(TM1)와 제6 회전멤버(TM6) 사이에 개재되어 동력전달을 단속한다.
상기 제3 클러치(C3)는 입력축(IS)과 제2 회전멤버(TM2) 사이에 개재되어 동력전달을 단속한다.
상기 제4 클러치(C4)는 제1 회전멤버(TM1)와 제7 회전멤버(TM7) 사이에 개재되어 동력전달을 단속한다.
상기 제1 브레이크(B1)는 제2 회전멤버(TM2)와 변속기 하우징(H) 사이에 개재되어 상기 제2 회전멤버(TM2)가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.
상기 제2 브레이크(B2)는 제7 회전멤버(TM7)와 변속기 하우징(H) 사이에 개재되어 상기 제7 회전멤버(TM7)가 선택적인 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.
상기에서 제1, 제2, 제3, 제4 클러치(C1)(C2)(C3)(C4)(C5)와 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)로 이루어지는 각 마찰부재는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압마찰결합유닛으로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 각 마찰부재의 각 변속단별 작동표이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인은 각 변속단에서 3개의 마찰부재가 작동하면서 변속이 이루어진다.
전진 1속 변속단(D1)은 제1, 제4 클러치(C1)(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
전진 2속 변속단(D2)은 제1 클러치(C1)와 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
전진 3속 변속단(D3)은 제1, 제4 클러치(C1)(C4)와 제2 브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
전진 4속 변속단(D4)은 제1, 제2 클러치(C1)(C2)와 제2 브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
전진 5속 변속단(D5)은 제1, 제3 클러치(C1)(C3)와 제2 브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
전진 6속 변속단(D6)은 제1, 제2, 제3 클러치(C1)(C2)(C3)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
전진 7속 변속단(D7)은 제2, 제3 클러치(C2)(C3)와 제2 브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
전진 8속 변속단(D8)은 제3, 제4 클러치(C3)(C4)와 제2 브레이크(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
후진 1속 변속단(REV1)은 제2 클러치(C2)와 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
후진 2속 변속단(REV2)은 제2, 제4 클러치(C2)(C4)와 제1 브레이크(B1)의 동시 작동에 의하여 달성된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인의 변속선도이다.
도 3을 참조하여 각 변속단 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.
[전진 1속 변속단]
전진 1속 변속단(D1)에서는 제1, 제4 클러치(C1)(C4)와 제1 브레이크(B1)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 이의 상태에서 제1, 제4 클러치(C1)(C4)와 제1 브레이크(B1)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 상호 보완 작동에 의하여 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제1 속도선(T1)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제1 변속선(SP1)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 D1 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 1속 변속이 이루어진다.
[전진 2속 변속단]
전진 2속 변속단(D2)에서는 제1 클러치(C1)와 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 이의 상태에서 제1 클러치(C1)와 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 상호 보완 작동에 의하여 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 속도선(T2)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제2 변속선(SP2)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 D2 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 2속 변속이 이루어진다.
[전진 3속 변속단]
전진 3속 변속단(D3)에서는 제1, 제4 클러치(C1)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 이의 상태에서 제1, 제4 클러치(C1)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 상호 보완 작동에 의하여 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 속도선(T2)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제3 변속선(SP3)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 D3 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 3속 변속이 이루어진다.
[전진 4속 변속단]
전진 4속 변속단(D4)에서는 제1, 제4 클러치(C1)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 이의 상태에서 제1, 제4 클러치(C1)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 상호 보완 작동에 의하여 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 속도선(T2)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제4 변속선(SP4)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 D4 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 4속 변속이 이루어진다.
[전진 5속 변속단]
전진 5속 변속단(D5)에서는 제1, 제3 클러치(C1)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 이의 상태에서 제1, 제3 클러치(C1)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 상호 보완 작동에 의하여 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 속도선(T2)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제3 변속선(SP3)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 D3 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 5속 변속이 이루어진다.
[전진 6속 변속단]
전진 6속 변속단(D6)에서는 제1, 제2, 제3 클러치(C1)(C2)(3)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 제3 클러치(C3)의 작동에 의하여 복합 유성기어세트(CPG)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서 제1, 제2 클러치(C1)(C2)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)가 모두 직결의 상태가 되어 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제3 속도선(T3)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제6 변속선(SP6)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 입력 그대로인 D6 만큼의 출력이 이루어지면서 전진 6속 변속이 이루어진다.
[전진 7속 변속단]
전진 7속 변속단(D7)에서는 제2, 제3 클러치(C2)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 이의 상태에서 제2, 제3 클러치(C2)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 상호 보완 작동에 의하여 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 속도선(T2)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제7 변속선(SP7)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 D7 만큼(오버 드라이브)의 출력이 이루어지면서 전진 7속 변속이 이루어진다.
[전진 8속 변속단]
전진 8속 변속단(D8)에서는 제3, 제4 클러치(C3)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 이의 상태에서 제3, 제4 클러치(C3)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 상호 보완 작동에 의하여 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 속도선(T2)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제8 변속선(SP8)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 D8 만큼(오버 드라이브)의 출력이 이루어지면서 전진 8속 변속이 이루어진다.
[후진 1속 변속단]
후진 1속 변속단(REV1)에서는 제2 클러치(C2)와 제1, 2 브레이크(B1)(B2)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 이의 상태에서 제2 클러치(C2)와 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 상호 보완 작동에 의하여 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 속도선(T2)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제1 후진 변속선(RSP1)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 REV1 만큼의 역회전 출력이 이루어지면서 후진 1속 변속이 이루어진다.
[후진 2속 변속단]
후진 2속 변속단(REV2)에서는 제2, 제4 클러치(C2)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 동시 작동된다.
그러면 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제5 회전멤버(TM5)로 입력축(IS)의 회전동력이 입력이 이루어지며, 이의 상태에서 제2, 제4 클러치(C1)(C4)와 제2 브레이크(B2)가 작동하게 된다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)와 복합 유성기어세트(CPG)의 상호 보완 작동에 의하여 제3 유성기어세트(PG3)에서는 제2 속도선(T2)이 형성되고, 복합 유성기어세트(CPG)에서는 제2 후진 변속선(RSP2)이 형성되면서 제3 회전멤버(TM3)를 통해 REV2 만큼의 역회전 출력이 이루어지면서 후진 2속 변속이 이루어진다.
상기에서와 같이 본 발명에 따른 유성기어세트는 3개의 유성기어세트를 6개의 마찰부재를 이용하여 조합하고, 각 변속단에서 선택된 3개의 마찰부재가 작동되면서 전진 8속 및 후진 2속의 변속단을 구현할 수 있다.
그리고 6개의 마찰부재만을 적용함으로써, 이들을 제어하는 유압제어시스템의 단순화가 가능하고, 원가 및 중량과 탑재성이 우수하다.
또한, 순차 변속이 이루어질 때 하나의 마찰부재의 작동을 해제하고, 다른하나의 마찰부재를 작동시키는 방법으로 제어가 이루어짐으로써, 변속 제어가 용이하다.
또한, 3개의 마찰부재를 작동시켜 변속이 이루어짐으로써, 작동하지 않는 마찰부재의 숫자를 줄여 마찰 드래그 손실을 최소화함으로써, 동력전달성능 및 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 후진 변속을 2속화함으로써, 후진 성능을 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
CPG... 복합유성기어세트
PG1,PG2,PG3... 제1, 제2, 제3 유성기어세트
S1,S2,S3... 제1, 제2, 제3 선기어
PC1,PC2,PC3... 제1, 제2, 제3 유성캐리어
R1,R2,R3... 제1, 제2, 제3 링기어
IS... 입력축
OS... 출력축
R12... 공유 링기어
PC12.. 공유 유성캐리어
TM1,TM2,TM3,TM4,TM5,TM6,TM7...제1,제2,제3,제4,제5,제6,제7 회전멤버

Claims (6)

  1. 엔진의 회전동력을 전달받는 입력축;
    변속된 회전동력을 출력하는 출력부재;
    제1, 제2 유성기어세트의 조합에 의하여 제1 선기어, 제2 선기어, 공유 유성캐리어, 공유 링기어를 보유하는 래비뉴 타입으로 이루어지는 복합유성기어세트;
    제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어를 보유하는 유성기어세트로 이루어지는 제3 유성기어세트;
    상기 제2 선기어를 포함하여 이루어지는 제1 회전멤버;
    상기 공유 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 입력축과 가변 연결되어 선택적인 입력요소로 작동하거나, 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작용하는 제2 회전멤버;
    상기 공유 링기어를 포함하여 이루어지며, 출력부재와 연결되어 최종 출력부재로 작동하는 제3 회전멤버;
    상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지는 제4 회전멤버;
    상기 제3 링기어를 포함하여 이루어지며, 입력축와 직접 연결되어 항상 입력요소로 작동하는 제5 회전멤버;
    상기 제3 유성캐리어를 포함하여 이루어지는 제6 회전멤버;
    상기 제3 선기어를 포함하여 이루어지며, 출력요소로 작동하거나 변속기 하우징과 가변 연결되어 선택적인 고정요소로 작동하는 제7 회전멤버; 및
    상기 회전멤버 중, 선택적인 입력요소로 작동하는 회전멤버를 입력축과 가변 연결하거나 상기 회전멤버들끼리 상호 가변적으로 연결하는 클러치와, 상기 회전멤버 중, 선택된 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 개재되는 브레이크로 이루어지는 6개의 마찰부재;
    를 포함하여 다단의 전진 변속단과 후진 변속단을 구현하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복합 유성기어세트가 엔진 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 6개의 마찰부재는
    상기 제4 회전멤버와 제6 회전멤버 사이에 배치되는 제1 클러치;
    상기 제1 회전멤버와 제6 회전멤버 사이에 배치되는 제2 클러치;
    상기 입력축과 제2 회전멤버 사이에 배치되는 제3 클러치;
    상기 제1 회전멤버와 제7 회전멤버 사이에 배치되는 제4 클러치;
    상기 제2 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 배치되는 제1 브레이크;
    상기 제7 회전멤버와 변속기 하우징 사이에 배치되는 제2 브레이크;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 유성기어트레인.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 6개의 마찰부재 중 3개의 동시 체결에 의하여 구현되는 전진 변속단은
    상기 제1, 제4 클러치와 제1 브레이크가 동시 작동하는 전진 1속 변속단;
    상기 제1 클러치와 제1, 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 2속 변속단;
    상기 제1, 제4 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 3속 변속단;
    상기 제1, 제2 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 4속 변속단;
    상기 제1, 제3 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 5속 변속단;
    상기 제1, 제2, 제3 클러치가 동시 작동하는 전진 6속 변속단;
    상기 제2, 제3 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 7속 변속단;
    상기 제3, 제4 클러치와 제2 브레이크가 동시 작동하는 전진 8속 변속단으로 이루어지는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 6개의 마찰부재 중 3개의 동시 체결에 의하여 구현되는 후진 변속단은
    상기 제2 클러치와 제1, 제2 브레이크가 동시 작동하는 후진 1속 변속단;
    상기 제2, 제4 클러치와 제1 브레이크가 동시 작동하는 후진 2속 변속단으로 이루어지는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인.
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