KR102386868B1 - 차량용 다단 변속기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 다단 변속기는 입력축(INPUT) 및 출력축(OUTPUT); 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT) 사이에 회전력을 전달할 수 있도록 구비되고, 각각 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4); 및 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 7개의 변속요소;들을 포함하여 구성되고, 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소는 입력축(INPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소와 연결되며, 제2회전요소는 입력축(INPUT)과 가변적으로 연결되면서 변속요소들 중 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치되되 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소와 가변적으로 연결되고, 제3회전요소는 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 영구 연결되며, 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 상기 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정가능하게 설치되면서 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소와 가변적으로 연결되며, 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소는 출력축(OUTPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소와 연결되며, 제3회전요소는 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치될 수 있다.

Description

차량용 다단 변속기 {MULTY STAGE TRANSMISSION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 다단 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가급적 적은 부품수와 간단한 구성으로 가급적 많은 변속단을 구현하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
최근 유가 상승은 전 세계 자동차 제조사에 대한 연비 개선을 향한 무한 경쟁에 돌입하게 하는 요인이 되었으며, 엔진의 경우, 다운 사이징 등과 같은 기술을 통해 중량 저감 및 연비 개선 노력에 힘을 쏟고 있는 실정이다.
한편, 차량에 탑재되는 변속기에서 추구할 수 있는 연비 개선 방법 중에는 변속기의 다단화를 통해 엔진이 보다 효율적인 운전점에서 운전될 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 방법이 있다.
또한, 이와 같은 변속기의 다단화는 엔진을 상대적으로 저 RPM 대역에서 운전하도록 함으로써, 차량의 정숙성을 더욱 향상시키도록 할 수도 있다.
그러나, 변속기의 변속단이 증가하면 할수록 변속기를 구성하고 있는 내부 부품수도 증가하게 되어 탑재성, 원가, 중량, 전달 효율이 오히려 악화 될 수 있기 때문에, 변속기의 다단화를 통한 연비 개선 효과를 극대화시키기 위해서는 적은 부품수와 비교적 간단한 구성으로 최대한의 효율을 이끌어 낼 수 있는 변속기 구조를 고안하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2013-0003981 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가급적 적은 부품수와 간단한 구성으로 가급적 많은 변속단을 구현하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 다단 변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 다단 변속기는 입력축(INPUT) 및 출력축(OUTPUT); 상기 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT) 사이에 회전력을 전달할 수 있도록 구비되고, 각각 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4); 및 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 7개의 변속요소;들을 포함하여 구성되고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소는 입력축(INPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소와 연결되며, 제2회전요소는 입력축(INPUT)과 가변적으로 연결되면서 상기 변속요소들 중 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치되되 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소와 가변적으로 연결되고, 제3회전요소는 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 영구 연결되며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 상기 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정가능하게 설치되면서 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소와 가변적으로 연결되며, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소는 출력축(OUTPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소와 연결되며, 제3회전요소는 상기 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치될 수 있다.
상기 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 상기 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT)의 축방향을 따라 차례로 배치된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소는 상기 변속요소들 중 제1브레이크(B1)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 상기 변속요소들 중 제2브레이크(B2)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소는 상기 변속요소들 중 제3브레이크(B3)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고, 상기 변속요소들 중 나머지 요소들은 상기 유성기어장치들의 회전요소들 사이의 가변적 연결구조를 형성하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 입력축(INPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제1클러치(CL1)가 가변적 연결구조를 형성하고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제2클러치(CL2)가 가변적 연결구조를 형성하며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제3클러치(CL3)가 가변적 연결구조를 형성하고, 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소와 입력축(OUTPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제4클러치(CL4)가 가변적 연결구조를 형성하며, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소는 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소와 영구 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 입력축(INPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제1클러치(CL1)가 가변적 연결구조를 형성하고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제2클러치(CL2)가 가변적 연결구조를 형성하며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제3클러치(CL3)가 가변적 연결구조를 형성하고, 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소와 출력축(OUTPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제4클러치(CL4)가 가변적 연결구조를 형성하며, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소는 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소와 영구 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4); 가변적으로 마찰력을 제공하도록 구성된 7개의 변속요소; 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축;을 포함하여 구성되며, 제1회전축(RS1)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 직결된 입력축(INPUT)이고, 제2회전축(RS2)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 직결되며, 제3회전축(RS3)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소 및 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 직결되고, 제4회전축(RS4)은 상기 제2유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 직결되며, 제5회전축(RS5)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소에 직결되고, 제6회전축(RS6)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 및 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소에 직결된 출력축(OUTPUT)이며, 제7회전축(RS7)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소에 직결되고, 제8회전축(RS8)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소에 직결되며, 상기 7개의 변속요소들 중 제1클러치(CL1)는 상기 제1회전축(RS1)과 제2회전축(RS2) 사이에 설치되고, 제2클러치(CL2)는 제2회전축(RS2)과 제5회전축(RS5) 사이에 설치되며, 제3클러치(CL3)는 제4회전축(RS4)와 제6회전축(RS6) 사이에 설치되고, 제4클러치(CL4)는 제1회전축(RS1)과 제8회전축(RS8) 사이에 설치되며, 제1브레이크(B1)는 제2회전축(RS2)과 변속기케이스 사이에 설치되고, 제2브레이크(B2)는 제4회전축(RS4)과 변속기케이스 사이에 설치되며, 제3브레이크(B3)는 제7회전축(RS7)과 변속기케이스 사이에 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT)의 축방향을 따라 차례로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고, 상기 제2클러치(CL2)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되며, 상기 제3클러치(CL3)는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고, 상기 제4클러치(CL4)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4); 가변적으로 마찰력을 제공하도록 구성된 7개의 변속요소; 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축;을 포함하여 구성되며, 제1회전축(RS1)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소에 직결된 입력축(INPUT)이고, 제2회전축(RS2)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 직결되며, 제3회전축(RS3)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소 및 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 직결되고, 제4회전축(RS4)은 상기 제2유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 직결되며, 제5회전축(RS5)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소에 직결되고, 제6회전축(RS6)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소에 직결된 출력축(OUTPUT)이며, 제7회전축(RS7)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소에 직결되고, 제8회전축(RS8)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소에 직결되며, 상기 7개의 변속요소들 중 제1클러치(CL1)는 상기 제1회전축(RS1)과 제2회전축(RS2) 사이에 설치되고, 제2클러치(CL2)는 제2회전축(RS2)과 제5회전축(RS5) 사이에 설치되며, 제3클러치(CL3)는 제4회전축(RS4)와 제6회전축(RS6) 사이에 설치되고, 제4클러치(CL4)는 제6회전축(RS6)과 제8회전축(RS8) 사이에 설치되며, 제1브레이크(B1)는 제2회전축(RS2)과 변속기케이스 사이에 설치되고, 제2브레이크(B2)는 제4회전축(RS4)과 변속기케이스 사이에 설치되며, 제3브레이크(B3)는 제7회전축(RS7)과 변속기케이스 사이에 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT)의 축방향을 따라 차례로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고, 상기 제2클러치(CL2)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되며, 상기 제3클러치(CL3)는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고,
상기 제4클러치(CL4)는 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 다단 변속기에 따르면 제1,2,3,4유성기어세트를 이루는 회전요소들이 클러치 및 브레이크의 선택적 단속 작동에 의해서 회전속도 및 방향이 변화되면서 변속이 이루어지고, 이 같은 변속작용을 통해 적어도 전진 10단 이상 및 후진 1단 이상의 기어비를 구현하여 주행할 수 있다.
따라서, 자동변속기의 변속단을 다단화하여 연비를 개선하는 것은 물론, 엔진 저 RPM영역대의 운전점 사용으로 인해 차량의 정숙 주행성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 다단 변속기 구조를 대략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 다단 변속기 구조를 대략적으로 도시한 도면,
도 3 내지 도 4는 본 발명의 차량용 다단 변속기 변속단 별 작동을 도시한 표이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 다단 변속기에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 다단 변속기 구조를 대략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 다단 변속기는 입력축(INPUT) 및 출력축(OUTPUT); 상기 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT) 사이에 회전력을 전달할 수 있도록 구비되고, 각각 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4); 및 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 7개의 변속요소;들을 포함하여 구성된다.
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1)는 입력축(INPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소(C4)와 연결되며, 제2회전요소(C1)는 입력축(INPUT)과 가변적으로 연결되면서 상기 변속요소들 중 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치되되 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소(R2), 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소(S3) 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소(S4)와 가변적으로 연결되고, 제3회전요소(R1)는 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소(C2)와 영구 연결된다.
상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2)는 상기 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정가능하게 설치되면서 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3)와 가변적으로 연결된다.
상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3)는 출력축(OUTPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소(R4)와 연결되며, 제3회전요소(R3)는 상기 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 동력이 입력되는 입력축(INPUT)과 동력이 출력되는 출력축(OUTPUT) 사이에 제1,2,3,4유성기어장치들이 연결됨에 따라 다단 변속단을 형성할 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 상기 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT)의 축방향을 따라 차례로 배치될 수 있다.
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)는 상기 변속요소들 중 제1브레이크(B1)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 상기 변속요소들 중 제2브레이크(B2)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소는 상기 변속요소들 중 제3브레이크(B3)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고, 상기 변속요소들 중 나머지 요소들은 상기 유성기어장치들의 회전요소들 사이의 가변적 연결구조를 형성하도록 마련될 수 있다.
따라서, 상기 제1브레이크(B1)는 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1), 제2브레이크(B2)는 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2), 제3브레이크(B3)는 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소(R3)의 회전을 구속하거나 해제하는 기능을 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)와 입력축(INPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제1클러치(CL1)가 가변적 연결구조를 형성하고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소(R2) 사이에는 상기 변속요소들 중 제2클러치(CL2)가 가변적 연결구조를 형성하며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2)와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3) 사이에는 상기 변속요소들 중 제3클러치(CL3)가 가변적 연결구조를 형성하고, 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소(C4)와 입력축(OUTPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제4클러치(CL4)가 가변적 연결구조를 형성하며, 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3)는 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소(R4)와 영구 연결될 수 있다.
또는 다른 실시예로 본 발명의 차량용 다단 변속기 구조를 형성할 수 있다. 도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 다단 변속기 구조를 대략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)와 입력축(INPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제1클러치(CL1)가 가변적 연결구조를 형성하고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제2클러치(CL2)가 가변적 연결구조를 형성하며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제3클러치(CL3)가 가변적 연결구조를 형성하고, 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소와 출력축(OUTPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제4클러치(CL4)가 가변적 연결구조를 형성하며, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소는 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소와 영구 연결될 수 있다.
본 실시 예에서, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1), 제2회전요소(C1) 및 제3회전요소(R1)는 각각 제1선기어, 제1캐리어, 제1링기어이며, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2), 제2회전요소(C2) 및 제3회전요소(R2)는 각각 제2선기어, 제2캐리어, 제2링기어이고; 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소(S3), 제2회전요소(C3) 및 제3회전요소(R3)는 각각 제3선기어, 제3캐리어, 제3링기어이며; 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소(S4), 제2회전요소(C4) 및 제3회전요소(R4)는 각각 제4선기어, 제4캐리어, 제4링기어이다.
상기와 같이 구성된 차량용 다단 변속기는 다음과 같이 표현될 수도 있다.
즉, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 다단 변속기는 각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4); 가변적으로 마찰력을 제공하도록 구성된 7개의 변속요소; 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축;을 포함하여 구성되며, 제1회전축(RS1)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 직결된 입력축(INPUT)이고, 제2회전축(RS2)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 직결되며, 제3회전축(RS3)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소 및 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 직결되고, 제4회전축(RS4)은 상기 제2유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 직결되며, 제5회전축(RS5)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소에 직결되고, 제6회전축(RS6)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 및 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소에 직결된 출력축(OUTPUT)이며, 제7회전축(RS7)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소에 직결되고, 제8회전축(RS8)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소에 직결되며, 상기 7개의 변속요소들 중 제1클러치(CL1)는 상기 제1회전축(RS1)과 제2회전축(RS2) 사이에 설치되고, 제2클러치(CL2)는 제2회전축(RS2)과 제5회전축(RS5) 사이에 설치되며, 제3클러치(CL3)는 제4회전축(RS4)와 제6회전축(RS6) 사이에 설치되고, 제4클러치(CL4)는 제1회전축(RS1)과 제8회전축(RS8) 사이에 설치되며, 제1브레이크(B1)는 제2회전축(RS2)과 변속기케이스 사이에 설치되고, 제2브레이크(B2)는 제4회전축(RS4)과 변속기케이스 사이에 설치되며, 제3브레이크(B3)는 제7회전축(RS7)과 변속기케이스 사이에 설치된다.
또한, 상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1)와 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1) 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고, 상기 제2클러치(CL2)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소(R2), 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소(S3) 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소(S4) 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되며, 상기 제3클러치(CL3)는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2)와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3) 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고, 상기 제4클러치(CL4)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1)와 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소(C4) 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치된다.
또는 도 2를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 차량용 다단 변속기는 각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4); 가변적으로 마찰력을 제공하도록 구성된 7개의 변속요소; 상기 유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축;을 포함하여 구성된다. 제1회전축(RS1)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1) 및 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소(C4)에 직결된 입력축(INPUT)이고, 제2회전축(RS2)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)에 직결되며, 제3회전축(RS3)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소(R1) 및 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소(C2)와 직결되고, 제4회전축(RS4)은 상기 제2유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S2)에 직결되며, 제5회전축(RS5)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소(R2), 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소(S3) 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소(S4)에 직결되고, 제6회전축(RS6)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3)에 직결된 출력축(OUTPUT)이며, 제7회전축(RS7)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소(R3)에 직결되고, 제8회전축(RS8)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소(R4)에 직결되며, 상기 7개의 변속요소들 중 제1클러치(CL1)는 상기 제1회전축(RS1)과 제2회전축(RS2) 사이에 설치되고, 제2클러치(CL2)는 제2회전축(RS2)과 제5회전축(RS5) 사이에 설치되며, 제3클러치(CL3)는 제4회전축(RS4)와 제6회전축(RS6) 사이에 설치되고, 제4클러치(CL4)는 제6회전축(RS6)과 제8회전축(RS8) 사이에 설치되며, 제1브레이크(B1)는 제2회전축(RS2)과 변속기케이스 사이에 설치되고, 제2브레이크(B2)는 제4회전축(RS4)과 변속기케이스 사이에 설치되며, 제3브레이크(B3)는 제7회전축(RS7)과 변속기케이스 사이에 설치된다.
아울러, 상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(S1)와 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1) 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고, 상기 제2클러치(CL2)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소(C1)와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소(R2), 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소(S3) 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소(S4) 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되며, 상기 제3클러치(CL3)는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소(S2)와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3) 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고, 상기 제4클러치(CL4)는 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소(C3)와 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소(R4) 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치된다.
여기에서 상기 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT)의 축방향을 따라 차례로 배치된다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 차량용 다단 변속기 변속단 별 작동을 도시한 표이다.
상기한 바와 같이 4개의 유성기어장치와 7개의 변속요소로 구성된 차량용 다단 변속기는 도 3에 도시된 바와 같은 작동모드표에 따라 전진 10단 및 후진 1단을 구현할 수도 있고, 더 다양하게는 도 4에 도시된 바와 같은 작동모드표에 따라 전진 12단 및 후진 3단을 구현할 수도 있다. 도 4의 실시예에서 전진 8단은 다양한 형태로 변속요소 작동을 통해 동일하게 구현할 수 있다.
따라서, 비교적 적은 부품수와 간단한 구성으로 10단 이상의 전진 변속단 및 3단 이상의 후진 변속단을 구현할 수 있어, 차량의 연비 개선과 정숙성 향상에 기여할 수 있어 궁극적으로는 차량의 상품성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 다단 변속기에 따르면 제1,2,3,4유성기어세트를 이루는 회전요소들이 클러치 및 브레이크의 선택적 단속 작동에 의해서 회전속도 및 방향이 변화되면서 변속이 이루어지고, 이 같은 변속작용을 통해 적어도 전진 10단 이상 및 후진 1단 이상의 기어비를 구현하여 주행할 수 있다.
따라서, 자동변속기의 변속단을 다단화하여 연비를 개선하는 것은 물론, 엔진 저 RPM영역대의 운전점 사용으로 인해 차량의 정숙 주행성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
INPUT: 입력축 OUTPUT: 출력축
PG1: 제1유성기어장치 PG2: 제2유성기어장치
PG3: 제3유성기어장치 PG4: 제4유성기어장치
CL1: 제1클러치 CL2: 제2클러치
CL3: 제3클러치 CL4: 제4클러치
CL5: 제5클러치 CL6: 제6클러치
CL7: 제7클러치 B1: 제1브레이크
B2: 제2브레이크 B3: 제3브레이크
RS1: 제1회전축 RS2: 제2회전축
RS3: 제3회전축 RS4: 제4회전축
RS5: 제5회전축 RS6: 제6회전축
RS7: 제7회전축 RS8: 제8회전축

Claims (11)

  1. 입력축(INPUT) 및 출력축(OUTPUT);
    상기 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT) 사이에 회전력을 전달할 수 있도록 구비되고, 각각 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4); 및
    상기 제1 내지 제4유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 7개의 변속요소;들을 포함하여 구성되고,
    상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소는 입력축(INPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소와 연결되며, 제2회전요소는 입력축(INPUT)과 가변적으로 연결되면서 상기 변속요소들 중 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치되되 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소와 가변적으로 연결되고, 제3회전요소는 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 영구 연결되며,
    상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 상기 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정가능하게 설치되면서 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소와 가변적으로 연결되며,
    상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소는 출력축(OUTPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소와 연결되며, 제3회전요소는 상기 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치되고,
    상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소는 상기 변속요소들 중 제1브레이크(B1)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고,
    상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 상기 변속요소들 중 제2브레이크(B2)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며,
    상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소는 상기 변속요소들 중 제3브레이크(B3)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고,
    상기 변속요소들 중 상기 제1 내지 제3브레이크를 제외한 나머지 요소들은 상기 제1 내지 제4유성기어장치들의 회전요소들 사이의 가변적 연결구조를 형성하도록 마련되며,
    상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 입력축(INPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제1클러치(CL1)가 가변적 연결구조를 형성하고,
    상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제2클러치(CL2)가 가변적 연결구조를 형성하며,
    상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제3클러치(CL3)가 가변적 연결구조를 형성하고,
    상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소와 입력축(INPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제4클러치(CL4)가 가변적 연결구조를 형성하며,
    상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소는 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소와 영구 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 상기 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT)의 축방향을 따라 차례로 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 입력축(INPUT) 및 출력축(OUTPUT);
    상기 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT) 사이에 회전력을 전달할 수 있도록 구비되고, 각각 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4); 및
    상기 제1 내지 제4유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 7개의 변속요소;들을 포함하여 구성되고,
    상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소는 입력축(INPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소와 연결되며, 제2회전요소는 입력축(INPUT)과 가변적으로 연결되면서 상기 변속요소들 중 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치되되 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소와 가변적으로 연결되고, 제3회전요소는 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 영구 연결되며,
    상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 상기 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정가능하게 설치되면서 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소와 가변적으로 연결되며,
    상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소는 출력축(OUTPUT)과 영구 연결되면서 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소와 연결되며, 제3회전요소는 상기 변속요소들 중 다른 어느 하나에 의해 변속기케이스에 대해 고정 가능하게 설치되고,
    상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소는 상기 변속요소들 중 제1브레이크(B1)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고,
    상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소는 상기 변속요소들 중 제2브레이크(B2)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되며,
    상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소는 상기 변속요소들 중 제3브레이크(B3)에 의해 변속기케이스에 고정 가능하게 설치되고,
    상기 변속요소들 중 상기 제1 내지 제3브레이크를 제외한 나머지 요소들은 상기 제1 내지 제4유성기어장치들의 회전요소들 사이의 가변적 연결구조를 형성하도록 마련되며,
    상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 입력축(INPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제1클러치(CL1)가 가변적 연결구조를 형성하고,
    상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제2클러치(CL2)가 가변적 연결구조를 형성하며,
    상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 사이에는 상기 변속요소들 중 제3클러치(CL3)가 가변적 연결구조를 형성하고,
    상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소와 출력축(OUTPUT) 사이에는 상기 변속요소들 중 제4클러치(CL4)가 가변적 연결구조를 형성하며,
    상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소는 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소와 영구 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  6. 각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4);
    가변적으로 마찰력을 제공하도록 구성된 7개의 변속요소;
    상기 제1 내지 제4유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축;을 포함하여 구성되며,
    제1회전축(RS1)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 직결된 입력축(INPUT)이고,
    제2회전축(RS2)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 직결되며,
    제3회전축(RS3)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소 및 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 직결되고,
    제4회전축(RS4)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소에 직결되며,
    제5회전축(RS5)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소에 직결되고,
    제6회전축(RS6)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 및 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소에 직결된 출력축(OUTPUT)이며,
    제7회전축(RS7)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소에 직결되고,
    제8회전축(RS8)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소에 직결되며,
    상기 7개의 변속요소들 중 제1클러치(CL1)는 상기 제1회전축(RS1)과 제2회전축(RS2) 사이에 설치되고, 제2클러치(CL2)는 제2회전축(RS2)과 제5회전축(RS5) 사이에 설치되며, 제3클러치(CL3)는 제4회전축(RS4)와 제6회전축(RS6) 사이에 설치되고, 제4클러치(CL4)는 제1회전축(RS1)과 제8회전축(RS8) 사이에 설치되며, 제1브레이크(B1)는 제2회전축(RS2)과 변속기케이스 사이에 설치되고, 제2브레이크(B2)는 제4회전축(RS4)과 변속기케이스 사이에 설치되며, 제3브레이크(B3)는 제7회전축(RS7)과 변속기케이스 사이에 설치되고,
    상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고,
    상기 제2클러치(CL2)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되며,
    상기 제3클러치(CL3)는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고,
    상기 제4클러치(CL4)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT)의 축방향을 따라 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  8. 삭제
  9. 각각 3개의 회전요소를 가지는 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4);
    가변적으로 마찰력을 제공하도록 구성된 7개의 변속요소;
    상기 제1 내지 제4유성기어장치들의 회전요소들에 연결되는 8개의 회전축;을 포함하여 구성되며,
    제1회전축(RS1)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제2회전요소에 직결된 입력축(INPUT)이고,
    제2회전축(RS2)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 직결되며,
    제3회전축(RS3)은 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소 및 제2유성기어장치(PG2)의 제2회전요소와 직결되고,
    제4회전축(RS4)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소에 직결되며,
    제5회전축(RS5)은 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소에 직결되고,
    제6회전축(RS6)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소에 직결된 출력축(OUTPUT)이며,
    제7회전축(RS7)은 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제3회전요소에 직결되고,
    제8회전축(RS8)은 상기 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소에 직결되며,
    상기 7개의 변속요소들 중 제1클러치(CL1)는 상기 제1회전축(RS1)과 제2회전축(RS2) 사이에 설치되고, 제2클러치(CL2)는 제2회전축(RS2)과 제5회전축(RS5) 사이에 설치되며, 제3클러치(CL3)는 제4회전축(RS4)와 제6회전축(RS6) 사이에 설치되고, 제4클러치(CL4)는 제6회전축(RS6)과 제8회전축(RS8) 사이에 설치되며, 제1브레이크(B1)는 제2회전축(RS2)과 변속기케이스 사이에 설치되고, 제2브레이크(B2)는 제4회전축(RS4)과 변속기케이스 사이에 설치되며, 제3브레이크(B3)는 제7회전축(RS7)과 변속기케이스 사이에 설치되고,
    상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고,
    상기 제2클러치(CL2)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소와 제2유성기어장치(PG2)의 제3회전요소, 제3유성기어장치(PG3)의 제1회전요소 및 제4유성기어장치(PG4)의 제1회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되며,
    상기 제3클러치(CL3)는 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소와 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치되고,
    상기 제4클러치(CL4)는 상기 제3유성기어장치(PG3)의 제2회전요소와 제4유성기어장치(PG4)의 제3회전요소 사이를 가변적으로 연결할 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1유성기어장치(PG1), 제2유성기어장치(PG2), 제3유성기어장치(PG3) 및 제4유성기어장치(PG4)는 입력축(INPUT)과 출력축(OUTPUT)의 축방향을 따라 차례로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 다단 변속기.
  11. 삭제
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