KR101292943B1 - 자동 변속기 - Google Patents

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가즈오 오구리
겐이찌 와따나베
다까요시 우루시바따
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쟈트코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 출력 부재의 음진 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 컨트롤 밸브 보디와 공통 캐리어의 대형화를 억제하여, 비용 저감을 도모한 자동 변속기를 제공하는 것이다.
라비니오식 유성 기어(PGU)와 5개의 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B, 4/B, R/B)를 사용하여, 5개의 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B, 4/B, R/B) 중, 2개의 요소를 동시에 체결하는 체결 조합에 의해, 전진 4속 및 후퇴 1속을 달성한다. 이 자동 변속기이며, 출력 기어(OUT)를, 오일 펌프 하우징(30)의 원통부(30a)에 직접 지지한다. 출력 기어(OUT)의 후방측에, 5개의 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B, 4/B, R/B)를 정리하여 배치한다. 공통 캐리어(C)의 양단부에 설치되는 프론트 캐리어 플레이트(23)와 리어 캐리어 플레이트(24)에 대해 제1 허브 부재(31)와 제2 허브 부재(32)를 연결한다.

Description

자동 변속기{AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은 라비니오식 유성 기어를 사용하여, 5개의 마찰 체결 요소의 체결ㆍ해방의 조합에 의해 전진 4속 후퇴 1속을 달성하는 자동 변속기에 관한 것이다.
종래, 라비니오식 유성 기어(2열의 유성 기어를 일체화한 복합형 유성 기어)를 사용하여, 클러치 2개, 브레이크 3개의 체결ㆍ해방의 조합에 의해 전진 4속 및 후퇴 1속을 달성하는 자동 변속기가 알려져 있다[예를 들어, 특허 문헌 1의 도 9의 (a), (b) 참조].
일본 특허 출원 공개 평10-169730호 공보
그러나, 라비니오식 유성 기어를 사용하여 4속을 달성하는 특허 문헌 1의 도 9의 (b)에 도시된 자동 변속기의 레이아웃에서는, 하기의 3점의 문제가 있다.
(1) 출력 기어의 음진 성능이 떨어진다.
출력 기어의 내주측에 브레이크 B1의 부재가 배치되어 있고, 출력 기어는 브레이크 B1의 허브 부재를 개재하여 지지하고 있다. 이는, 직접 케이스로 지지하는 경우에 비해, 브레이크 B1의 허브 부재를 개재하고 있는 분만큼, 출력 기어의 덜걱거림이 커져, 노이즈나 진동이 발생하기 쉽다. 또한, 출력 기어의 내주측에 브레이크 B1의 허브 부재가 배치된 레이아웃에 있어서, 케이스 부재로 직접 지지하려고 하면, 출력 기어 지지용 중간벽을 설치해야만 해, 변속기가 대형화되어, 비용 상승을 초래한다.
(2) 컨트롤 밸브 보디가 대형화되어, 비용이 높다.
출력 기어의 일측 및 타측에서 케이스측과 컨트롤 밸브측의 유로를 접속해야만 해, 컨트롤 밸브 보디가 대형화되어, 비용이 높아진다.
(3) 공통 캐리어가 대형화되어, 비용이 높다.
공통 캐리어로부터 클러치 C-2까지의 회전 멤버가, 2개 있는 선 기어 사이에 배치되어 있다. 따라서, 공통 캐리어의 중앙부에 센터 캐리어 플레이트를 1매 추가할 필요가 있어, 공통 캐리어가 대형화되어, 비용이 높아진다.
본 발명은 상기 문제에 착안하여 이루어진 것으로, 출력 부재의 음진 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 컨트롤 밸브 보디와 공통 캐리어의 대형화를 억제하여, 비용 저감을 도모할 수 있는 자동 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자동 변속기는,
프론트 선 기어와, 리어 선 기어와, 링 기어와, 상기 프론트 선 기어와 상기 링 기어에 맞물리는 롱 피니언과, 상기 리어 선 기어와 상기 롱 피니언에 맞물리는 쇼트 피니언과, 상기 롱 피니언과 상기 쇼트 피니언을 회전 가능하게 지지하는 공통 캐리어를 갖는 라비니오식 유성 기어와,
구동원의 회전을 입력하는 입력 부재와,
상기 입력 부재와 상기 프론트 선 기어를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 체결 요소와,
상기 입력 부재와 상기 공통 캐리어를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 체결 요소와,
상기 리어 선 기어를 선택적으로 자동 변속기 케이스에 고정하는 제3 마찰 체결 요소와,
상기 프론트 선 기어를 선택적으로 자동 변속기 케이스에 고정하는 제4 마찰 체결 요소와,
상기 공통 캐리어를 선택적으로 자동 변속기 케이스에 고정하는 제5 마찰 체결 요소와,
상기 링 기어에 상시 연결하는 출력 부재를 구비하고, 상기 5개의 마찰 체결 요소 중, 2개의 요소를 동시에 체결하는 체결 조합에 의해, 전진 4속 및 후퇴 1속을 달성하는 것을 전제로 한다.
이 자동 변속기이며,
상기 라비니오식 유성 기어의 일측에, 상기 출력 부재를 배치한다.
상기 출력 부재의 타측에, 상기 제1 마찰 체결 요소, 상기 제2 마찰 체결 요소, 상기 제3 마찰 체결 요소, 상기 제4 마찰 체결 요소, 상기 제5 마찰 체결 요소를 배치한다.
외주측에 상기 제2 마찰 체결 요소가 배치되어, 상기 공통 캐리어의 상기 한쪽 측단부의 제1 캐리어 플레이트에 연결하는 제1 허브 부재와,
외주측에 상기 제5 마찰 체결 요소가 배치되어, 상기 공통 캐리어의 상기 다른 쪽 측단부의 제2 캐리어 플레이트에 연결하는 제2 허브 부재와,
상기 라비니오식 유성 기어 및 상기 각 마찰 체결 요소를 수납하는 변속기실을 자동 변속기 케이스와 함께 형성하는 격벽 부재를 구비한다.
상기 출력 부재는 상기 격벽 부재로부터 축방향의 상기 타측으로 신장되는 원통부에 지지된다.
상기와 같이, 출력 부재의 일측에 마찰 체결 요소를 배치하지 않고, 출력 부재는, 격벽 부재로부터 축방향의 타측으로 신장되는 원통부에 지지하는 레이아웃을 채용하였다.
즉, 출력 부재를 지지하기 위해 중간벽을 설치하는 일 없이, 출력 부재를 격벽 부재로 직접 지지하므로, 예를 들어, 출력 부재를 마찰 체결 요소의 허브 부재를 개재하여 지지하는 경우에 비해, 출력 부재를 지지할 때의 덜걱거림을 저감시킬 수 있어, 노이즈나 진동의 발생이 억제된다.
또한, 라비니오식 유성 기어의 일측에 배치한 출력 부재의 타측에, 제1 마찰 체결 요소 내지 제5 마찰 체결 요소를 집중하여 배치하는 레이아웃을 채용하였다.
따라서, 각 마찰 체결 요소를 압박하는 피스톤으로의 케이스측의 유로와, 컨트롤 밸브 보디측의 유로의 각각의 전달 개소를 집중하여 배치할 수 있다. 이로 인해, 컨트롤 밸브 보디의 대형화가 억제되어, 비용도 저감된다.
또한, 공통 캐리어의 양단부에 설치되는 제1 캐리어 플레이트와 제2 캐리어 플레이트에 대해 제1 허브 부재와 제2 허브 부재를 연결하는 레이아웃을 채용하였다.
즉, 기존의 캐리어 플레이트를 사용함으로써, 2개의 선 기어 사이의 위치에, 센터 캐리어 플레이트를 1매 추가할 필요가 없다. 이로 인해, 센터 캐리어 플레이트의 추가에 의한 공통 캐리어의 대형화가 억제되어, 비용도 저감된다.
이 결과, 출력 부재의 음진 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 컨트롤 밸브 보디와 공통 캐리어의 대형화를 억제하여, 비용 저감을 도모할 수 있다.
도 1은 제1 실시예의 자동 변속기의 전체 구성을 도시하는 종단면도.
도 2는 제1 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도.
도 3은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 5개의 마찰 체결 요소 중 2개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 4속 및 후퇴 1속의 체결 작동을 도시하는 체결 작동표도.
도 4는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 변속기실의 내부에 배치된 라비니오식 유성 기어ㆍ출력 기어ㆍ각 마찰 체결 요소의 상세 구조를 도시하는 확대 단면도.
도 5는 비교예의 자동 변속기에 있어서 라비니오식 유성 기어의 2개의 선 기어 사이에 배치된 센터 캐리어 플레이트를 도시하는 과제 설명도.
도 6은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제1속(1st)의 변속단에서의 골격도(a)와 속도선도(b)를 도시하는 변속 작용 설명도.
도 7은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제2속(2nd)의 변속단에서의 골격도(a)와 속도선도(b)를 도시하는 변속 작용 설명도.
도 8은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제3속(3rd)의 변속단에서의 골격도(a)와 속도선도(b)를 도시하는 변속 작용 설명도.
도 9는 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 제4속(4th)의 변속단에서의 골격도(a)와 속도선도(b)를 도시하는 변속 작용 설명도.
도 10은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 후퇴속(Rev)의 변속단에서의 골격도(a)와 속도선도(b)를 도시하는 변속 작용 설명도.
도 11은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 각 마찰 체결 요소로의 윤활유 경로를 도시하는 윤활유 경로 설명도.
이하, 본 발명의 자동 변속기를 실현하는 최선의 형태를, 도면에 도시하는 제1 실시예에 기초하여 설명한다.
(제1 실시예)
우선, 구성을 설명한다.
제1 실시예의 자동 변속기의 구성을, 「전체 구성」, 「변속 구성」, 「변속기실에 있어서의 각 요소의 배치 구성」으로 나누어 설명한다.
[전체 구성]
도 1은 제1 실시예의 자동 변속기의 전체 구성을 도시하는 종단면도이고, 도 2는 제1 실시예의 자동 변속기를 도시하는 골격도이다. 이하, 도 1 및 도 2에 기초하여, 제1 실시예의 자동 변속기의 유성 기어 구성과 마찰 체결 요소 구성을 설명한다.
제1 실시예의 자동 변속기는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 라비니오식 유성 기어(PGU)와, 입력축(IN)(입력 부재)과, 출력 기어(OUT)(출력 부재)와, 제1 클러치(13R/C)(제1 마찰 체결 요소)와, 제2 클러치(234/C)(제2 마찰 체결 요소)와, 제3 브레이크(12/B)(제3 마찰 체결 요소)와, 제4 브레이크(4/B)(제4 마찰 체결 요소)와, 제5 브레이크(R/B)(제5 마찰 체결 요소)와, 자동 변속기 케이스(ATC)를 구비하고 있다.
상기 라비니오식 유성 기어(PGU)는 2열의 유성 기어인 싱글 피니온식 유성 기어와 더블 피니언식 유성 기어를 일체화한 복합형 유성 기어이다. 이 라비니오식 유성 기어(PGU)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 프론트 선 기어(Ss)와, 리어 선 기어(Sd)와, 링 기어(R)와, 프론트 선 기어(Ss)와 링 기어(R)에 맞물리는 롱 피니언(PL)과, 리어 선 기어(Sd)와 롱 피니언(PL)에 맞물리는 쇼트 피니언(PS)과, 롱 피니언(PL)과 쇼트 피니언(PS)을 회전 가능하게 지지하는 공통 캐리어(C)를 갖는다.
상기 입력축(IN)은 도시하지 않은 엔진(구동원)으로부터의 회전 구동 토크가, 도 1에 도시한 바와 같이 로크 업 클러치가 구비된 토크 컨버터(T/C)를 통해 입력되는 축이다.
상기 출력 기어(OUT)는, 도 1에 도시한 바와 같이 링 기어(R)에 상시 연결한다. 이 출력 기어(OUT)의 출력 회전은 카운터 기어(1)→카운터 샤프트(2)→종감속 기어(3)→드라이브 기어(4)→디퍼런셜 기어 케이스(5)로 전달된다. 그리고, 디퍼런셜 기어 케이스(5)로 전달된 출력 회전은, 디퍼런셜 기어 케이스(5)와 일체로 회전하는 피니언 메이트 샤프트(6)→피니언(7, 7)을 경과하고, 피니언(7, 7)에 맞물리는 한 쌍의 사이드 기어(8, 9)로부터 도시하지 않은 좌우의 드라이브 샤프트 및 좌우의 구동륜으로 전달된다.
상기 제1 클러치(13R/C)는 제1속(1st)과 제3속(3rd)과 후퇴속(Rev)에 있어서 입력축(IN)과 프론트 선 기어(Ss)를 선택적으로 연결하는 다판 마찰 체결 클러치이다.
상기 제2 클러치(234/C)는 제2속(2nd)과 제3속(3rd)과 제4속(4th)에 있어서 입력축(IN)과 공통 캐리어(C)를 선택적으로 연결하는 다판 마찰 체결 클러치이다.
상기 제3 브레이크(12/B)는 제1속(1st)과 제2속(2nd)에 있어서 리어 선 기어(Sd)를 선택적으로 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정하는 다판 마찰 체결 브레이크이다.
상기 제4 브레이크(4/B)는 제4속(4th)에 있어서 프론트 선 기어(Ss)를 선택적으로 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정하는 다판 마찰 체결 브레이크이다.
상기 제5 브레이크(R/B)는 후퇴속(Rev)에 있어서 공통 캐리어(C)를 선택적으로 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정하는 다판 마찰 체결 브레이크이다.
상기 자동 변속기 케이스(ATC)는, 도 1에 도시한 바와 같이 케이스 내부 공간에 라비니오식 유성 기어(PGU)와 5개의 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B, 4/B, R/B) 등을 수납하고 있다. 이 자동 변속기 케이스(ATC)의 구동원측에는 컨버터 하우징(10)이 연결되고, 컨버터 하우징(10) 내에 토크 컨버터(T/C)가 배치된다. 또한, 자동 변속기 케이스(ATC)와 컨버터 하우징(10)의 연결부에는 엔진(구동원)에 의해 회전 구동되는 오일 펌프(O/P)가 배치되어 있다. 이 자동 변속기 케이스(ATC)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 컨트롤 밸브 보디(C/V)와, 상기 컨트롤 밸브 보디(C/V)를 수납하는 오일 팬(17)이 설치되어 있다. 컨트롤 밸브 보디(C/V)는 내부에 각 변속단에서의 유압을 만들어 내는 복수의 컨트롤 밸브나 유로 등을 갖고, 컨트롤 밸브 보디측 유로와, 각 마찰 체결 요소를 압박하는 피스톤으로의 케이스측 유로의 각각의 전달 개소를, 자동 변속기 케이스(ATC)의 후방부에 집중하고 있다. 즉, 자동 변속기 케이스(ATC)의 후방부에는, 도 1에 도시한 바와 같이 제1 클러치압 유로(11), 제2 클러치압 유로(12), 제3 브레이크압 유로(13), 제4 브레이크압 유로(14), 제5 브레이크압 유로(15), 윤활유로(16)의 직경 방향 유로부를, 축방향의 동일한 위치에 집중 배치하고 있다.
[변속 구성]
도 3은 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서 5개의 마찰 체결 요소 중 2개의 동시 체결의 조합에 의해 전진 4속 및 후퇴 1속을 달성하는 체결 작동표를 나타낸다. 이하, 도 3에 기초하여, 제1 실시예의 자동 변속기의 각 변속단을 성립시키는 변속 구성을 설명한다.
제1속(1st)의 변속단은, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 클러치(13R/C)와 제3 브레이크(12/B)의 동시 체결에 의해, 입력축(IN)과 프론트 선 기어(Ss)를 연결하고, 리어 선 기어(Sd)를 케이스 고정함으로써 달성한다.
제2속(2nd)의 변속단은, 도 3에 도시한 바와 같이 제2 클러치(234/C)와 제3 브레이크(12/B)의 동시 체결에 의해, 입력축(IN)과 공통 캐리어(C)를 연결하고, 리어 선 기어(Sd)를 케이스 고정함으로써 달성한다.
제3속(3rd)의 변속단은, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 클러치(13R/C)와 제2 클러치(234/C)의 동시 체결에 의해, 입력축(IN)과 프론트 선 기어(Ss)와 공통 캐리어(C)를 서로 연결함으로써 달성한다.
제4속(4th)의 변속단은, 도 3에 도시한 바와 같이 제2 클러치(234/C)와 제4 브레이크(4/B)의 동시 체결에 의해, 입력축(IN)과 공통 캐리어(C)를 연결하고, 프론트 선 기어(Ss)를 케이스 고정함으로써 달성한다.
후퇴속(Rev)의 변속단은, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 클러치(13R/C)와 제5 브레이크(R/B)의 동시 체결에 의해, 입력축(IN)과 프론트 선 기어(Ss)를 연결하고, 공통 캐리어(C)를 케이스 고정함으로써 달성한다.
그리고, 도 3의 체결 작동표로부터 명백한 바와 같이, 제1속(1st)으로부터 제4속(4th)까지의 인접 변속단에서의 업 변속 및 다운 변속은, 소위, 2개의 마찰 체결 요소의 전환 변속에 의해 행해진다. 여기서, 전환 변속이라 함은, 변속 전의 변속단에 있어서 동시 체결되어 있는 2개의 마찰 체결 요소 중, 1개의 마찰 체결 요소를 체결 상태 그대로 유지하고, 다른 1개의 마찰 체결 요소를 해방하고, 새롭게 1개의 마찰 체결 요소를 체결하여 변속 후의 변속단으로 이행하는 것을 말한다. 예를 들어, 제1속(1st)으로부터 제2속(2nd)으로의 업 변속은, 제3 브레이크(12/B)를 체결 상태 그대로 유지하고, 제1 클러치(13R/C)를 해방하고, 제2 클러치(234/C)를 체결함으로써 행해진다.
[변속기실에 있어서의 각 요소의 배치 구성]
상기와 같이, 자동 변속기 케이스(ATC)의 케이스 내부 공간[＝변속기실(20)]에는, 도 1에 도시한 바와 같이 입력축(IN)과, 라비니오식 유성 기어(PGU)와, 출력 기어(OUT)와, 5개의 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B, 4/B, R/B)를 배치하고 있다. 이하, 도 4에 기초하여, 변속기실(20)에 있어서의 각 요소의 배치 구성을 설명한다.
상기 변속기실(20)은, 도 4에 도시한 바와 같이 자동 변속기 케이스(ATC)의 전단부 개구부에 고정된 오일 펌프 하우징(30)(격벽 부재)에 의해 케이스 내부 공간으로서 형성된다. 이 변속기실(20)에는 라비니오식 유성 기어(PGU)의 구동원에 가까운 전방측(일측)에, 출력 기어(OUT)를 배치한다. 그리고, 출력 기어(OUT)의 구동원으로부터 먼 후방측(타측)에, 제1 클러치(13R/C), 제2 클러치(234/C), 제3 브레이크(12/B), 제4 브레이크(4/B), 제5 브레이크(R/B)를 집중하여 배치하고 있다.
상기 라비니오식 유성 기어(PGU)는, 도 4에 도시한 바와 같이 출력 기어(OUT)의 후방측이며, 입력축(IN)의 외주 위치에 배치되고, 프론트 선 기어(Ss)와, 리어 선 기어(Sd)와, 링 기어(R)와, 공통 캐리어(C)의 4개를 회전 요소로 한다. 이 회전 요소 중 공통 캐리어(C)는 롱 피니언(PL)을 지지하는 롱 피니언축(21)과, 쇼트 피니언(PS)을 지지하는 쇼트 피니언축(22)(도 1 참조)과, 양 피니언축(21, 22)을 양 단부 위치에서 지지하는 프론트 캐리어 플레이트(23)(제1 캐리어 플레이트) 및 리어 캐리어 플레이트(24)(제2 캐리어 플레이트)에 의해 구성된다.
상기 입력축(IN)은, 도 4에 도시한 바와 같이 라비니오식 유성 기어(PGU)의 내주측에 설치되고, 상기 출력 기어(OUT)는 라비니오식 유성 기어(PGU)의 회전 요소의 하나인 링 기어(R)에 직결된다. 이 출력 기어(OUT)는 오일 펌프 하우징(30)으로부터 후방측을 향해 축방향으로 신장되는 원통부(30a)에 대해, 베어링(25)을 개재하여 직접 지지된다. 또한, 출력 기어(OUT)의 오일 펌프 하우징(30)측에는 파킹 기어(26)가 고정된다.
상기 라비니오식 유성 기어(PGU)의 3개의 회전 요소[링 기어(R)를 제외함]와 각 마찰 체결 요소는, 도 4에 도시한 바와 같이 회전 멤버인 제1 허브 부재(31)와 제2 허브 부재(32)와 제3 허브 부재(33)와 제4 허브 부재(34)와 제1 드럼 부재(35)와 제2 드럼 부재(36)에 의해 연결되어 있다.
상기 제1 허브 부재(31)는, 도 4에 도시한 바와 같이 외주측에 제2 클러치(234/C)의 마찰판이 스플라인 끼워 맞춤에 의해 배치되고, 입력축(IN)의 외주측을 통과하여 공통 캐리어(C)의 전방측 단부의 프론트 캐리어 플레이트(23)에 연결한다.
상기 제2 허브 부재(32)는, 도 4에 도시한 바와 같이 외주측에 제5 브레이크(R/B)의 마찰판이 스플라인 끼워 맞춤에 의해 배치되고, 공통 캐리어(C)의 후방측 단부의 리어 캐리어 플레이트(24)에 연결한다. 이 제2 허브 부재(32)는 제3 허브 부재(33)의 외주측에 설치되어 있다.
상기 제3 허브 부재(33)는, 도 4에 도시한 바와 같이 외주측에 제3 브레이크(12/B)의 마찰판이 스플라인 끼워 맞춤에 의해 배치되고, 제2 드럼 부재(36)의 외주를 통과하여 리어 선 기어(Sd)에 연결한다.
상기 제4 허브 부재(34)는, 도 4에 도시한 바와 같이 외주측에 제4 브레이크(4/B)의 마찰판이 스플라인 끼워 맞춤에 의해 배치되고, 제2 드럼 부재(36)의 제1 클러치(13R/C)보다도 후방측에서 제2 드럼 부재(36)에 연결한다.
상기 제1 드럼 부재(35)는, 도 4에 도시한 바와 같이 내주측에 제2 클러치(234/C)의 마찰 상대판이 스플라인 끼워 맞춤에 의해 배치되는 동시에, 상기 제2 클러치(234/C)와 직경 방향으로 겹치는 위치의 외주측에 제1 클러치(13R/C)의 마찰판이 스플라인 끼워 맞춤에 의해 배치된다. 그리고, 입력축(IN)의 선단부에 스플라인 결합에 의해 연결한다. 즉, 제1 드럼 부재(35)는 내주측에 제2 클러치(234/C)가 배치되는 동시에, 외주측에 제1 클러치(13R/C)가 배치되는 겸용 드럼 부재이다.
상기 제2 드럼 부재(36)는, 도 4에 도시한 바와 같이 내주측에 제1 클러치(13R/C)의 마찰 상대판이 스플라인 끼워 맞춤에 의해 배치되고, 제1 허브 부재(31)의 외주측 및 리어 선 기어(Sd)의 내주측을 통과하여, 프론트 선 기어(Ss)에 스플라인 결합에 의해 연결한다. 또한, 이 제2 드럼 부재(36)는 제1 클러치(13R/C)의 마찰 상대판이 스플라인 끼워 맞춤되는 동시에, 제4 허브 부재(34)가 연결되는 드럼 부분과, 프론트 선 기어(Ss)에 스플라인 결합되는 연결 부분으로 분할하여, 드럼 부분과 연결 부분을 둘레 방향으로 맞물림으로써 구성된다.
상기 제1 클러치(13R/C)는, 도 4에 도시한 바와 같이 제2 클러치(234/C)보다 직경 방향 외측 위치이며, 또한 제2 클러치(234/C)와는 적어도 일부가 직경 방향으로 겹치는 위치에 배치된다. 이 제1 클러치(13R/C)의 제1 클러치 피스톤(41)은 제1 클러치(13R/C)의 후방측이며, 제2 드럼 부재(36)에 형성한 피스톤 실린더에 배치된다. 제2 드럼 부재(36)와 제1 클러치 피스톤(41) 사이에는 제1 클러치 리턴 스프링(51)이 개재 장착된다.
상기 제2 클러치(234/C)는, 도 4에 도시한 바와 같이 제1 클러치(13R/C)보다 직경 방향 내측 위치이며, 또한 제1 클러치(13R/C)와는 적어도 일부가 직경 방향으로 겹치는 위치에 배치된다. 이 제2 클러치(234/C)의 제2 클러치 피스톤(42)은 제2 클러치(234/C)의 후방측이며, 제1 드럼 부재(35)에 형성한 피스톤 실린더에 배치된다. 제1 드럼 부재(35)와 제2 클러치 피스톤(42) 사이에는 제2 클러치 리턴 스프링(52)이 개재 장착된다.
상기 제3 브레이크(12/B)는, 도 4에 도시한 바와 같이 제2 클러치(234/C) 및 제1 클러치(13R/C)보다 직경 방향 외측 위치이며, 또한 제2 클러치(234/C) 및 제1 클러치(13R/C)와 직경 방향으로 겹치는 위치에 배치된다. 이 제3 브레이크(12/B)의 제3 브레이크 피스톤(43)은 제3 브레이크(12/B)의 후방측이며, 자동 변속기 케이스(ATC)와, 그 내측의 축방향 돌출 케이스부(61)에 의해 형성한 대원환 홈의 피스톤 실린더에 배치된다. 자동 변속기 케이스(ATC)와 제3 브레이크 피스톤(43) 사이에는 제3 브레이크 리턴 스프링(53)이 개재 장착된다.
상기 제4 브레이크(4/B)는, 도 4에 도시한 바와 같이 자동 변속기 케이스(ATC)의 최후방측 위치에 배치된다. 이 제4 브레이크(4/B)의 제4 브레이크 피스톤(44)은 제4 브레이크(4/B)의 후방측이며, 자동 변속기 케이스(ATC)에 의해 형성한 소원환 홈의 피스톤 실린더에 배치된다. 자동 변속기 케이스(ATC)와 제4 브레이크 피스톤(44) 사이에는 접시 스프링에 의한 제4 브레이크 리턴 스프링(54)이 개재 장착된다.
상기 제5 브레이크(R/B)는, 도 4에 도시한 바와 같이 제3 브레이크(12/B)의 전방측 위치이며, 라비니오식 유성 기어(PGU)의 일부와 직경 방향으로 겹치는 위치에 배치된다. 이 제5 브레이크(R/B)의 제5 브레이크 피스톤(45)은 제3 브레이크 피스톤(43)의 후방측이며, 자동 변속기 케이스(ATC)에 형성한 환 형상 홈에 의한 피스톤 실린더에 배치된다. 제5 브레이크 피스톤(45)의 리턴 스프링은 제3 브레이크 리턴 스프링(53)을 공용하고 있다.
다음에, 작용을 설명한다.
우선, 「비교예에 있어서의 공통 캐리어의 대형화 과제」의 설명을 행한다. 계속해서, 제1 실시예의 자동 변속기에 있어서의 작용을, 「각 변속단에서의 변속 작용」, 「음진 성능 향상과 대형화 억제 작용」, 「마찰 체결 요소의 윤활 작용」으로 나누어 설명한다.
[비교예에 있어서의 공통 캐리어의 대형화 과제]
라비니오식 유성 기어를 사용하여, 클러치 2개, 브레이크 3개의 체결ㆍ해방의 조합에 의해 4속을 달성하는 일본 특허 출원 공개 평10-169730호 공보의 도 9에 기재된 자동 변속기를 비교예로 한다.
상기 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 최근, 자동 변속기에 있어서는, 콤팩트화나 저비용화에 대해 엄격한 요구가 부과되어 있다. 그러나, 비교예에 나타낸 레이아웃에서는 공통 캐리어가 대형화되어, 비용이 높다고 하는 과제가 있다.
즉, 비교예의 경우, 공통 캐리어로부터 제2 클러치 C-2까지의 회전 멤버가, 2개의 선 기어(S1, S2) 사이에 배치되어 있다. 따라서, 공통 캐리어의 중앙부에, 캐리어 플레이트로서, 센터 캐리어 플레이트를 1매 추가할 필요가 있어, 공통 캐리어가 대형화되어, 비용이 높아진다. 이 상세한 이유를, 도 5를 사용하면서 설명한다.
도넛 형상의 센터 캐리어 플레이트에는, 도 5의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 롱 피니언이 통과하는 롱 피니언 구멍을 형성할 필요가 있어(예를 들어, 3개소), 이 롱 피니언 구멍의 설정에 의해, 하기의 제약 조건이 부과된다.
1) 롱 피니언 구멍과 센터 캐리어 플레이트 외주의 직경 방향 두께를 확보하기 위해, 센터 캐리어 플레이트의 외경이 커진다.
2) 롱 피니언 구멍과 센터 캐리어 플레이트 내주의 직경 방향 두께를 확보하기 위해, 센터 캐리어 플레이트의 내경이 작아져, 선 기어를 조립할 수 없게 된다.
3) 롱 피니언이 통과하는 롱 피니언 구멍이 개방되므로, 센터 캐리어 플레이트의 강도를 확보하기 위해, 플레이트판 두께를 두껍게 해야만 한다.
따라서, 1매 추가된 센터 캐리어 플레이트는, 1), 2), 3)의 제약 조건을 클리어한 외경이 큰 두꺼운 플레이트로 되고, 공통 캐리어가 직경 방향으로도, 축방향으로도 대형화된다. 센터 캐리어 플레이트는 새롭게 추가를 필요로 하는 추가 부품이므로 비용이 높아진다.
또한, 상기 1), 2), 3)의 제약 조건을 받지 않기 위해 센터 캐리어 플레이트에, 롱 피니언이 통과하는 롱 피니언 구멍을 형성하지 않는 구성으로 하면, 롱 피니언을 2분할할 필요가 있다. 즉, 3개의 롱 피니언을 사용한 라비니오식 유성 기어의 경우, 롱 피니언수가 6개로 되어, 부품 개수 증가에 의해 비용이 상승한다.
[각 변속단에서의 변속 작용]
제1 실시예의 라비니오식 유성 기어(PGU)는 속도선도상에서 회전 속도 관계가 직선 상에 배열되는 4개의 회전 요소로서, 프론트 선 기어(Ss)와 리어 선 기어(Sd)와 링 기어(R)와 공통 캐리어(C)를 구비하고 있다. 이하, 도 6 내지 도 10에 기초하여, 4개의 회전 요소의 회전 속도 관계 변경에 의해 얻어지는 각 변속단에서의 변속 작용을 설명한다.
(제1속의 변속단)
제1속(1st)의 변속단에서는, 도 6의 해칭으로 나타낸 바와 같이, 제1 클러치(13R/C)와 제3 브레이크(12/B)가 동시 체결되어, 제3 브레이크(12/B)의 체결에 의해 리어 선 기어(Sd)가 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정된다.
따라서, 입력축(IN)을 경과하여 프론트 선 기어(Ss)에 입력 회전수가 입력되면, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 리어 선 기어(Sd)의 고정에 의해, 프론트 선 기어(Ss)와 공통 캐리어(C)와 링 기어(R)와 리어 선 기어(Sd)의 회전 속도 관계가 하나의 직선에 의해 규정된다. 즉, 공통 캐리어(C)의 회전수가 프론트 선 기어(Ss)보다 감속되고, 링 기어(R)의 회전수가 공통 캐리어(C)보다 더욱 감속된다. 이와 같이, 프론트 선 기어(Ss)로의 입력 회전수를 감속한 링 기어(R)의 회전수가 출력 기어(OUT)로 그대로 전달되어, 제1속의 변속단(퍼스트 언더 드라이브 변속단)이 달성된다.
(제2속의 변속단)
제2속(2nd)의 변속단에서는, 도 7의 (a)의 해칭으로 나타낸 바와 같이, 제2 클러치(234/C)와 제3 브레이크(12/B)가 동시 체결되고, 제3 브레이크(12/B)의 체결에 의해 리어 선 기어(Sd)가 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정된다.
따라서, 입력축(IN)을 경과하여 공통 캐리어(C)에 입력 회전수가 입력되면, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 리어 선 기어(Sd)의 고정에 의해, 공통 캐리어(C)와 링 기어(R)와 리어 선 기어(Sd)의 회전 속도 관계가 하나의 직선에 의해 규정된다. 즉, 링 기어(R)의 회전수가 공통 캐리어(C)보다 감속된다. 이와 같이, 공통 캐리어(C)로의 입력 회전수를 감속한 링 기어(R)의 회전수가 출력 기어(OUT)로 그대로 전달되어, 제2속의 변속단(세컨드 언더 드라이브 변속단)이 달성된다.
(제3속의 변속단)
제3속(3rd)의 변속단에서는, 도 8의 (a)의 해칭으로 나타낸 바와 같이, 제1 클러치(13R/C)와 제2 클러치(234/C)가 동시 체결된다.
따라서, 입력축(IN)을 경과하여 프론트 선 기어(Ss)와 공통 캐리어(C)에 입력 회전수가 입력되면, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 라비니오식 유성 기어(PGU)의 3개의 회전 요소인 프론트 선 기어(Ss)와 공통 캐리어(C)와 링 기어(R)가 일체로 되어 회전한다. 이와 같이, 프론트 선 기어(Ss)와 공통 캐리어(C)로의 입력 회전수와 동일한 링 기어(R)의 회전수(＝입력 회전수)가 출력 기어(OUT)로 그대로 전달되어, 제3속의 변속단(다이렉트 드라이브 변속단)이 달성된다.
(제4속의 변속단)
제4속(4th)의 변속단에서는, 도 9의 (a)의 해칭으로 나타낸 바와 같이, 제2 클러치(234/C)와 제4 브레이크(4/B)가 동시 체결되고, 제4 브레이크(4/B)의 체결에 의해 프론트 선 기어(Ss)가 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정된다.
따라서, 입력축(IN)을 경과하여 공통 캐리어(C)에 입력 회전수가 입력되면, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 프론트 선 기어(Ss)의 고정에 의해, 프론트 선 기어(Ss)와 공통 캐리어(C)와 링 기어(R)의 회전 속도 관계가 하나의 직선에 의해 규정된다. 즉, 링 기어(R)의 회전수가 공통 캐리어(C)의 회전수(＝입력 회전수)보다 증속된다. 이와 같이, 공통 캐리어(C)로의 입력 회전수를 증속한 링 기어(R)의 회전수가 출력 기어(OUT)로 그대로 전달되어, 제4속의 변속단(오버 드라이브 변속단)이 달성된다.
(후퇴속의 변속단)
후퇴속(Rev)의 변속단에서는, 도 10의 (a)의 해칭으로 나타낸 바와 같이, 제1 클러치(13R/C)와 제5 브레이크(R/B)가 동시 체결되고, 제5 브레이크(R/B)의 체결에 의해 공통 캐리어(C)가 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정된다.
따라서, 입력축(IN)을 경과하여 프론트 선 기어(Ss)에 입력 회전수가 입력되면, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 공통 캐리어(C)의 고정에 의해, 프론트 선 기어(Ss)와 공통 캐리어(C)와 링 기어(R)의 회전 속도 관계가 하나의 직선에 의해 규정된다. 즉, 링 기어(R)의 회전이, 프론트 선 기어(Ss)의 입력 회전 방향과 역회전 방향에서, 또한, 감속된다. 이와 같이, 프론트 선 기어(Ss)로의 입력 회전수를 역회전 감속한 링 기어(R)의 회전수가 출력 기어(OUT)로 그대로 전달되어, 후퇴속의 변속단(리버스 변속단)이 달성된다.
[음진 성능 향상과 대형화 억제 작용]
소형ㆍ염가를 컨셉트로 하는 자동 변속기의 실용화를 목표로 하기 위해서는, 비교예에 있어서 미해결인 「출력 기어의 음진 성능이 떨어진다.」, 「컨트롤 밸브 보디가 대형화되어, 비용이 높다.」, 「공통 캐리어가 대형화되어, 비용이 높다.」라고 하는 과제를 해결할 필요가 있다. 이하, 이를 반영하는 차량 탑재성 향상과 대형화 억제 작용을 설명한다.
(a) 출력 기어(OUT)의 음진 성능이 좋다.
제1 실시예에서는, 출력 기어(OUT)의 전방측에 마찰 체결 요소를 배치하지 않고, 출력 기어(OUT)는 격벽 부재인 오일 펌프 하우징(30)으로부터 축방향의 후방측으로 신장되는 원통부(30a)에 베어링(25)을 개재하여 지지하는 레이아웃을 채용하였다.
즉, 출력 기어(OUT)를 지지하기 위해 중간벽을 설치하는 일 없이, 출력 기어(OUT)를 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정된 오일 펌프 하우징(30)으로 직접[베어링(25)을 개재하여] 지지한다.
이로 인해, 예를 들어, 출력 부재를 마찰 체결 요소의 허브 부재를 개재하여 지지하는 경우에 비해, 출력 기어(OUT)를 지지할 때의 덜걱거림을 저감시킬 수 있어, 노이즈나 진동의 발생이 억제된다.
(b) 컨트롤 밸브 보디(C/V)의 대형화를 억제하여, 비용을 내릴 수 있다.
제1 실시예에서는, 라비니오식 유성 기어(PGU)의 전방측에 배치한 출력 기어(OUT)의 후방측의 변속기실(20)에, 5개의 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B, 4/B, R/B)를 집중하여 배치하는 레이아웃을 채용하였다.
따라서, 5개의 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B, 4/B, R/B)를 압박하는 각 피스톤(41, 42, 43, 44, 45)으로의 케이스측의 유로와, 컨트롤 밸브 보디(C/V)측의 유로의 각각의 전달 개소를 집중하여 배치할 수 있다. 제1 실시예의 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 컨트롤 밸브 보디(C/V)로부터의 각 유로(11, 12, 13, 14, 15, 16) 중 직경 방향 유로부를, 자동 변속기 케이스(ATC)의 후방부이며, 축방향의 동일한 위치에 집중 배치하고 있다.
이로 인해, 출력 부재의 전방측에 케이스측과 컨트롤 밸브 보디측의 유로의 전달 개소를 설치할 필요가 없어짐으로써, 출력 부재의 전방측에서 케이스측과 컨트롤 밸브 보디측의 유로를 접속하기 위해 컨트롤 밸브 보디를 대형화할 필요가 없어진다. 이 결과, 컨트롤 밸브 보디(C/V)의 대형화가 억제되어, 비용도 저감된다. 그리고, 컨트롤 밸브 보디(C/V)가 대형화되지 않는 만큼, 스트레이너나 CPU의 배치의 자유도가 늘어나는 동시에, 컨트롤 밸브 보디(C/V)를 수납하는 오일 팬(17)도 소형화할 수 있어, 차량 탑재성도 향상된다.
(c) 공통 캐리어(C)의 대형화를 억제하여, 비용을 내릴 수 있다.
제1 실시예에서는, 공통 캐리어(C)의 양단부에 설치되는 프론트 캐리어 플레이트(23)와 리어 캐리어 플레이트(24)에 대해 제1 허브 부재(31)와 제2 허브 부재(32)를 연결하는 레이아웃을 채용하였다.
즉, 공통 캐리어(C)로부터 제2 클러치(234/C)까지의 회전 멤버가, 롱 피니언(PL) 및 쇼트 피니언(PS)을 지지하기 위해 공통 캐리어(C)의 전방측 단부에 연결된 기존의 프론트 캐리어 플레이트(23)를 사용하는 구성이다. 이로 인해, 비교예와 같이, 공통 캐리어의 중앙부이며, 2개의 선 기어 사이의 위치에, 센터 캐리어 플레이트를 1매 추가할 필요가 없다.
이와 같이, 공통 캐리어(C)의 양단부에서 각 허브 부재(31, 32)와 연결하도록 하였으므로, 센터 캐리어 플레이트의 추가에 의한 공통 캐리어의 대형화가 억제되어, 비용도 저감된다.
[마찰 체결 요소의 윤활 작용]
제1 실시예에 있어서, 제1속과 제2속과 제3속 사이의 변속 시에는, 제1 클러치(13R/C)와 제2 클러치(234/C)와 제3 브레이크(12/B)에 의한 전환 제어가 행해지므로, 이들 3개의 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B)를 어떻게 윤활할지의 고안이 필요하다. 이하, 도 11에 기초하여, 이를 반영하는 마찰 체결 요소의 윤활 작용을 설명한다.
우선, 제1속과 제2속 사이의 변속 시에는, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 클러치(13R/C)와 제2 클러치(234/C)의 전환 제어가 행해진다. 제1 클러치(13R/C)와 제2 클러치(234/C)의 전환 제어 중에는 양 클러치(13R/C, 234/C)가 슬립 상태로 된다. 따라서, 제1속과 제2속 사이의 변속 시에 양 클러치(13R/C, 234/C)의 윤활ㆍ냉각이 필요해진다.
또한, 제2속과 제3속 사이의 변속 시에는, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 클러치(13R/C)와 제3 브레이크(12/B)의 전환 제어가 행해진다. 제1 클러치(13R/C)와 제3 브레이크(12/B)의 전환 제어 중에는 제1 클러치(13R/C)와 제3 브레이크(12/B)가 슬립 상태로 된다. 따라서, 제2속과 제3속 사이의 변속 시에 제1 클러치(13R/C)와 제3 브레이크(12/B)의 윤활ㆍ냉각이 필요해진다.
이에 대해, 제1 실시예에서는, 제2 클러치(234/C)의 적어도 일부가 직경 방향으로 겹치는 위치의 외주측에 제1 클러치(13R/C)를 배치하고, 제1 클러치(13R/C)의 적어도 일부가 직경 방향으로 겹치는 위치의 외주측에 제3 브레이크(12/B)를 배치하는 구성을 채용하였다. 이로 인해, 제1 클러치(13R/C)와 제2 클러치(234/C)와 제3 브레이크(12/B)의 윤활을 효율적으로 행할 수 있다.
예를 들어, 제1 클러치(13R/C)와 제2 클러치(234/C)가 이격되어 배치되어 있거나, 혹은, 축방향으로 나란히 배치되어 있으면, 제1 클러치(13R/C)를 윤활ㆍ냉각한 오일은 오일 저장부로 복귀될 뿐이고, 윤활 효율이 나빠진다.
이에 대해, 제1 실시예에서는, 입력축(IN)에 형성된 윤활유로로부터 제1 허브 부재(31)의 후방측으로 공급된 윤활유가, 도 11의 화살표 E로 나타낸 바와 같이 직경 방향 외측으로 흐르고, 제1 허브 부재(31)에 형성된 구멍을 경과하여 제2 클러치(234/C)를 윤활ㆍ냉각한다. 또한, 윤활 경로에 대해서는, 드럼 부재(및 허브 부재)에는 도시하고 있지 않은 구멍이 개방되어 있고, 그곳으로부터 윤활유는 외주측으로 흐른다.
한편, 입력축(IN)에 형성된 윤활유로로부터 제1 허브 부재(31)와 제2 드럼 부재(36)의 간극으로 공급된 윤활유가, 도 11의 화살표 F로 나타낸 바와 같이, 제2 드럼 부재(36)를 따라서 축방향 후방측으로 흐른 후, 직경 방향 외측으로 방향을 바꾸어 흐르고, 제1 허브 부재(31)와 제2 드럼 부재(36)의 대향면을 경과하여 제1 클러치(13R/C)를 윤활ㆍ냉각한다. 또한, 제2 클러치(234/C)를 윤활ㆍ냉각한 후의 윤활유가, 도 11의 화살표 G로 나타낸 바와 같이, 직경 방향 외측으로 흐르고, 제1 드럼 부재(35)에 형성된 구멍을 경과하여, 화살표 F의 흐름과 합류하여 제1 클러치(13R/C)를 윤활ㆍ냉각한다.
그리고, 제2 클러치(234/C) 및 제1 클러치(13R/C)를 윤활ㆍ냉각한 후의 윤활유는, 도 11의 화살표 H로 나타낸 바와 같이 직경 방향으로 흐르고, 제3 허브 부재(33)에 형성된 구멍을 경과하여 제3 브레이크(12/B)를 윤활ㆍ냉각한다.
또한, 입력축(IN)에 형성된 윤활유로로부터 제1 허브 부재(31)와 제2 드럼 부재(36)의 간극으로 공급된 윤활유가, 도 11의 화살표 I로 나타낸 바와 같이, 제2 드럼 부재(36)를 따라서 축방향 전방측으로 흐른 후, 제2 드럼 부재(36)의 윤활유 구멍을 경과하여, 축방향 후방측과 직경 방향 외측으로 나뉘어 흐른다. 한쪽의 축방향 후방측의 흐름은, 도 11의 화살표 J로 나타낸 바와 같이, 제2 드럼 부재(36)와 리어 선 기어(Sd)의 간극을, 축방향 후방측으로 흐른 후, 직경 방향 외측으로 방향을 바꾸고, 제2 드럼 부재(36)와 제3 허브 부재(33)의 간극을 경과하여, 화살표 H의 흐름과 합류하여, 제3 브레이크(12/B)를 윤활ㆍ냉각한다. 다른 쪽의 직경 방향 외측의 흐름은, 롱 피니언(PL)과 리어 선 기어(Sd)의 간극을, 축방향 후방측으로 흐른 후, 직경 방향 외측으로 방향을 바꾸고, 제2 허브 부재(32)와 제3 허브 부재(33)의 간극을 경과하여, 제5 브레이크(R/B)를 윤활ㆍ냉각한다.
이와 같이, 제2 클러치(234/C)의 마찰 플레이트를 윤활ㆍ냉각한 오일이, 제1 클러치(13R/C)를 윤활ㆍ냉각함으로써, 제2 클러치(234/C) 및 제1 클러치(13R/C)를 효율적으로 윤활할 수 있다. 따라서, 제1속과 제2속 사이의 변속 시, 제1 클러치(13R/C)와 제2 클러치(234/C)에 대한 높은 윤활ㆍ냉각 요구에 대해 따를 수 있다.
또한, 제1 클러치(13R/C)의 마찰 플레이트를 윤활ㆍ냉각한 오일이, 제3 브레이크(12/B)를 윤활ㆍ냉각함으로써, 제1 클러치(13R/C) 및 제3 브레이크(12/B)를 효율적으로 윤활할 수 있다. 따라서, 제2속과 제3속 사이의 변속 시, 제1 클러치(13R/C)와 제3 브레이크(12/B)에 대한 높은 윤활ㆍ냉각 요구에 대해 따를 수 있다.
다음에, 효과를 설명한다.
제1 실시예의 자동 변속기에 있어서는, 하기에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.
(1) 프론트 선 기어(Ss)와, 리어 선 기어(Sd)와, 링 기어(R)와, 상기 프론트 선 기어(Ss)와 상기 링 기어(R)에 맞물리는 롱 피니언(PL)과, 상기 리어 선 기어(Sd)와 상기 롱 피니언(PL)에 맞물리는 쇼트 피니언(PS)과, 상기 롱 피니언(PL)과 상기 쇼트 피니언(PS)을 회전 가능하게 지지하는 공통 캐리어(C)를 갖는 라비니오식 유성 기어(PGU)와,
구동원의 회전을 입력하는 입력 부재[입력축(IN)]와,
상기 입력 부재[입력축(IN)]와 상기 프론트 선 기어(Ss)를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 체결 요소[제1 클러치(13R/C)]와,
상기 입력 부재[입력축(IN)]와 상기 공통 캐리어(C)를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 체결 요소[제2 클러치(234/C)]와,
상기 리어 선 기어(Sd)를 선택적으로 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정하는 제3 마찰 체결 요소[제3 브레이크(12/B)]와,
상기 프론트 선 기어(Ss)를 선택적으로 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정하는 제4 마찰 체결 요소[제4 브레이크(4/B)]와,
상기 공통 캐리어(C)를 선택적으로 자동 변속기 케이스(ATC)에 고정하는 제5 마찰 체결 요소[제5 브레이크(R/B)]와,
상기 링 기어(R)에 상시 연결하는 출력 부재[출력 기어(OUT)]를 구비하고, 상기 5개의 마찰 체결 요소 중, 2개의 요소를 동시에 체결하는 체결 조합에 의해, 전진 4속 및 후퇴 1속을 달성하는 자동 변속기이며,
상기 라비니오식 유성 기어(PGU)의 일측에, 상기 출력 부재[출력 기어(OUT)]를 배치하고,
상기 출력 부재[출력 기어(OUT)]의 타측에, 상기 제1 마찰 체결 요소[제1 클러치(13R/C)], 상기 제2 마찰 체결 요소[제2 클러치(234/C)], 상기 제3 마찰 체결 요소[제3 브레이크(12/B)], 상기 제4 마찰 체결 요소[제4 브레이크(4/B)], 상기 제5 마찰 체결 요소[제5 브레이크(R/B)]를 배치하고,
외주측에 상기 제2 마찰 체결 요소[제2 클러치(234/C)]가 배치되어, 상기 공통 캐리어(C)의 상기 한쪽 측단부의 제1 캐리어 플레이트[프론트 캐리어 플레이트(23)]에 연결하는 제1 허브 부재(31)와,
외주측에 상기 제5 마찰 체결 요소[제5 브레이크(R/B)]가 배치되어, 상기 공통 캐리어(C)의 상기 다른 쪽 측단부의 제2 캐리어 플레이트[리어 캐리어 플레이트(24)]에 연결하는 제2 허브 부재(32)와,
상기 라비니오식 유성 기어(PGU) 및 상기 각 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B, 4/B, R/B)를 수납하는 변속기실(20)을 자동 변속기 케이스(ATC)와 함께 형성하는 격벽 부재[오일 펌프 하우징(30)]를 구비하고,
상기 출력 부재[출력 기어(OUT)]는 상기 격벽 부재[오일 펌프 하우징(30)]로부터 축방향의 상기 타측으로 신장되는 원통부(30a)에 지지된다.
이로 인해, 출력 부재[출력 기어(OUT)]의 음진 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 컨트롤 밸브 보디(C/V)와 공통 캐리어(C)의 대형화를 억제하여, 비용 저감을 도모할 수 있다.
(2) 상기 입력 부재[입력축(IN)]는 상기 라비니오식 유성 기어(PGU)의 내주측에 설치되고,
상기 제1 허브 부재(31)는 상기 입력 부재[입력축(IN)]의 외주측을 통과하여 상기 제1 캐리어 플레이트[프론트 캐리어 플레이트(23)]와 연결되고,
내주측에 상기 제2 마찰 체결 요소[제2 클러치(234/C)]가 배치되는 동시에, 상기 제2 마찰 체결 요소[제2 클러치(234/C)]와 직경 방향으로 겹치는 위치의 외주측에 상기 제1 마찰 체결 요소[제1 클러치(13R/C)]가 배치되어, 상기 입력 부재[입력축(IN)]에 연결하는 제1 드럼 부재(35)와,
내주측에 상기 제1 마찰 체결 요소[제1 클러치(13R/C)]가 배치되어, 상기 제1 허브 부재(31)의 외주측 및 상기 리어 선 기어(Sd)의 내주측을 통과하여, 상기 프론트 선 기어(Ss)에 연결하는 제2 드럼 부재(36)와,
외주측에 상기 제3 마찰 체결 요소[제3 브레이크(12/B)]가 배치되어, 상기 제2 드럼 부재(36)의 외주를 통과하여 상기 리어 선 기어(Sd)에 연결하는 제3 허브 부재(33)와,
외주측에 상기 제4 마찰 체결 요소[제4 브레이크(4/B)]가 배치되어, 상기 제2 드럼 부재(36)의 상기 제1 마찰 체결 요소[제1 클러치(13R/C)]보다도 타측에서 상기 제2 드럼 부재(36)에 연결하는 제4 허브 부재(34)를 구비하고,
상기 제2 허브 부재(32)는 상기 제3 허브 부재(33)의 외주측에 설치되어 있다.
이로 인해, 상기 (1)의 효과에 추가하여, 허브 부재(31, 32, 33, 34) 및 드럼 부재(35, 36)를 설치함으로써, 5개의 마찰 체결 요소(13R/C, 234/C, 12/B, 4/B, R/B)를 출력 부재[출력 기어(OUT)]의 타측에 정리하여 배치할 수 있다. 또한, 제1속과 제2속 사이에서의 변속 시에 전환되는 제1 마찰 체결 요소[제1 클러치(13R/C)]와 제2 마찰 체결 요소[제2 클러치(234/C)]의 윤활을 효율적으로 행할 수 있다.
(3) 상기 제3 마찰 체결 요소[제3 브레이크(12/B)]는 상기 제2 마찰 체결 요소[제2 클러치(234/C)]와 직경 방향으로 겹치는 위치의 외주측에 배치된다.
이로 인해, 상기 (2)의 효과에 추가하여, 제2속과 제3속 사이에서의 변속 시에 전환되는 제1 마찰 체결 요소[제1 클러치(13R/C)]와 제3 마찰 체결 요소[제3 브레이크(12/B)]의 윤활을 효율적으로 행할 수 있다.
이상, 본 발명의 자동 변속기를 제1 실시예에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성에 대해서는, 이 제1 실시예로 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.
제1 실시예에서는, 오일 펌프(O/P)를 수납하는 오일 펌프 하우징(30)을 격벽 부재로 하여, 이 오일 펌프 하우징(30)으로 출력 기어(OUT)를 지지하는 예를 나타냈다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 예를 들어, 오일 펌프(O/P)를 입력축(IN)과 별도의 축으로 설치하여, 변속기실을 형성하는 격벽 부재로 출력 기어를 지지하는 것이라도 좋다.
제1 실시예에서는, 입출력축을 평행 배치로 하는 FF 엔진차에 탑재되는 자동 변속기의 예를 나타냈다. 그러나, FF 엔진차로 한정되지 않고, FR 엔진차, 엔진과 모터 중 적어도 한쪽을 구동원으로 하는 하이브리드차, 모터를 구동원으로 하는 전기 자동차나 연료 전지차 등의 다양한 차량의 자동 변속기로서도 적용할 수 있다.
PGU : 라비니오식 유성 기어
Ss : 프론트 선 기어
Sd : 리어 선 기어
R : 링 기어
PL : 롱 피니언
PS : 쇼트 피니언
C : 공통 캐리어
IN : 입력축(입력 부재)
OUT : 출력 기어(출력 부재)
ATC : 자동 변속기 케이스
C/V : 컨트롤 밸브 보디
13R/C : 제1 클러치(제1 마찰 체결 요소)
234/C : 제2 클러치(제2 마찰 체결 요소)
12/B : 제3 브레이크(제3 마찰 체결 요소)
4/B : 제4 브레이크(제4 마찰 체결 요소)
R/B : 제5 브레이크(제5 마찰 체결 요소)
17 : 오일 팬
20 : 변속기실
23 : 프론트 캐리어 플레이트(제1 캐리어 플레이트)
24 : 리어 캐리어 플레이트(제2 캐리어 플레이트)
30 : 오일 펌프 하우징(격벽 부재)
30a : 원통부
31 : 제1 허브 부재
32 : 제2 허브 부재
33 : 제3 허브 부재
34 : 제4 허브 부재
35 : 제1 드럼 부재
36 : 제2 드럼 부재

Claims (3)

  1. 프론트 선 기어와, 리어 선 기어와, 링 기어와, 상기 프론트 선 기어와 상기 링 기어에 맞물리는 롱 피니언과, 상기 리어 선 기어와 상기 롱 피니언에 맞물리는 쇼트 피니언과, 상기 롱 피니언과 상기 쇼트 피니언을 회전 가능하게 지지하는 공통 캐리어를 갖는 라비니오식 유성 기어와,
    구동원의 회전을 입력하는 입력 부재와,
    상기 입력 부재와 상기 프론트 선 기어를 선택적으로 연결하는 제1 마찰 체결 요소와,
    상기 입력 부재와 상기 공통 캐리어를 선택적으로 연결하는 제2 마찰 체결 요소와,
    상기 리어 선 기어를 선택적으로 자동 변속기 케이스에 고정하는 제3 마찰 체결 요소와,
    상기 프론트 선 기어를 선택적으로 자동 변속기 케이스에 고정하는 제4 마찰 체결 요소와,
    상기 공통 캐리어를 선택적으로 자동 변속기 케이스에 고정하는 제5 마찰 체결 요소와,
    상기 링 기어에 상시 연결하는 출력 부재를 구비하고, 상기 5개의 마찰 체결 요소 중, 2개의 요소를 동시에 체결하는 체결 조합에 의해, 전진 4속 및 후퇴 1속을 달성하는 자동 변속기이며,
    상기 라비니오식 유성 기어의 일측에 상기 출력 부재를 배치하고,
    상기 출력 부재의 타측에 상기 제1 마찰 체결 요소, 상기 제2 마찰 체결 요소, 상기 제3 마찰 체결 요소, 상기 제4 마찰 체결 요소, 상기 제5 마찰 체결 요소를 배치하고,
    외주측에 상기 제2 마찰 체결 요소가 배치되어, 상기 공통 캐리어의 상기 한쪽 측단부의 제1 캐리어 플레이트에 연결하는 제1 허브 부재와,
    외주측에 상기 제5 마찰 체결 요소가 배치되어, 상기 공통 캐리어의 상기 다른 쪽 측단부의 제2 캐리어 플레이트에 연결하는 제2 허브 부재와,
    상기 라비니오식 유성 기어 및 상기 각 마찰 체결 요소를 수납하는 변속기실을 자동 변속기 케이스와 함께 형성하는 격벽 부재를 구비하고,
    상기 출력 부재는 상기 격벽 부재로부터 축방향의 상기 타측으로 신장되는 원통부에 지지되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력 부재는 상기 라비니오식 유성 기어의 내주측에 설치되고,
    상기 제1 허브 부재는 상기 입력 부재의 외주측을 통과하여 상기 제1 캐리어 플레이트와 연결되고,
    내주측에 상기 제2 마찰 체결 요소가 배치되는 동시에, 상기 제2 마찰 체결 요소와 직경 방향으로 겹치는 위치의 외주측에 상기 제1 마찰 체결 요소가 배치되어, 상기 입력 부재에 연결하는 제1 드럼 부재와,
    내주측에 상기 제1 마찰 체결 요소가 배치되어, 상기 제1 허브 부재의 외주측 및 상기 리어 선 기어의 내주측을 통과하여, 상기 프론트 선 기어에 연결하는 제2 드럼 부재와,
    외주측에 상기 제3 마찰 체결 요소가 배치되어, 상기 제2 드럼 부재의 외주를 통과하여 상기 리어 선 기어에 연결하는 제3 허브 부재와,
    외주측에 상기 제4 마찰 체결 요소가 배치되어, 상기 제2 드럼 부재의 상기 제1 마찰 체결 요소보다도 타측에서 상기 제2 드럼 부재에 연결하는 제4 허브 부재를 구비하고,
    상기 제2 허브 부재는 상기 제3 허브 부재의 외주측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제3 마찰 체결 요소는 상기 제2 마찰 체결 요소와 직경 방향으로 겹치는 위치의 외주측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
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