KR101846891B1

KR101846891B1 - 차량용 자동변속기의 유성기어트레인

Info

Publication number: KR101846891B1
Application number: KR1020160082639A
Authority: KR
Inventors: 국재창; 권현식; 조원민; 황성욱; 지성욱
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2018-04-09
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: CN107559392A; CN107559392B; US20180003270A1; KR20180003157A; US10047836B2

Abstract

차량용 변속기의 유성기어트레인이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인은 엔진의 동력을 전달받는 입력축; 동력을 출력하는 출력축; 제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 제1 유성기어세트; 제4, 제5, 제6 회전요소를 보유하는 제2 유성기어세트; 제7, 제8, 제9 회전요소를 보유하는 제3 유성기어세트; 제10, 제11, 제12 회전요소를 보유하는 제4 유성기어세트; 상기 제1 회전요소와 제4 회전요소를 연결하며, 상기 입력축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제1축; 상기 제2 회전요소와 제6 회전요소와 제7 회전요소와 제10 회전요소를 연결하는 제2축; 상기 제3 회전요소에 연결되는 제3축; 상기 제5 회전요소에 연결되는 제4축; 상기 제9 회전요소에 연결되는 제5축; 상기 제8 회전요소에 연결되며, 상기 출력축에 연결되는 제6축; 상기 제11 회전요소에 연결되며, 상기 입력축에 연결되는 제7축; 및 상기 제12 회전요소에 연결되며, 상기 제3축과 제6축과 각각 선택적으로 연결되는 제8축을 포함한다.

Description

차량용 자동변속기의 유성기어트레인{PLANETARY GEAR TRAIN OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 자동변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최소한의 구성으로 적어도 전진 9속을 구현하여 동력 전달 성능 향상과 연비를 개선하고, 엔진의 낮은 회전수 영역에서의 운전점 사용으로 차량의 주행 정숙성을 향상시킬 수 있는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기 분야에서, 변속단의 다단화는 차량의 연비 향상과 운전성을 극대화하기 위한 기술로 연구가 이루어지고 있으며, 최근의 유가 상승은 연비 개선을 향한 무한 경쟁에 돌입하게 하는 요인이 되고 있다.

이에 따라 엔진의 경우에는 다운 사이징(Down Sizing)을 통해 중량 저감 및 연비를 개선하는 연구가 이루어지고, 자동변속기는 변속단의 다단화를 통해 운전성 및 연비 경쟁력을 동시에 확보할 수 있는 연구가 이루어지고 있다.

그러나 자동변속기는 변속단이 증가하면 할수록 내부 부품수, 특히 유성기어세트의 숫자가 증가하여 변속기 전장이 증가함에 따라 탑재성 및 생산 원가, 중량, 및 동력 전달 효율 등이 오히려 악화될 수 있다.

따라서 자동 변속기는 변속단의 다단화를 통한 연비 개선효과를 증대시키기 위해서 적은 부품수로 최대한의 효율을 이끌어 낼 수 있는 유성기어트레인의 개발이 중요하다.

이러한 측면에서 최근 자동 변속기는 8속 이상의 변속을 구현할 수 있도록 구성되어 차량에 탑재되고 있으며, 그 이상의 변속단을 구현할 수 있는 유성기어트레인의 연구 개발도 지속적으로 요구되고 있다.

그러나 일반적인 8속 이상의 자동 변속기는 대부분 3 ~ 4개의 유성기어세트와, 5 ~ 6개의 제어요소(마찰요소)로 이루어지는데, 이 경우에는 전장이 길어져 탑재성이 악화될 수밖에 없다는 단점이 있다.

이에 따라 자동 변속기의 변속단을 다단화하기 위하여 최근에는 유성기어세트 상에 유성기어세트를 배치하는 복렬 구조를 채택하거나, 습식 제어요소 대신 도그 클러치를 적용하기도 하지만, 이러한 경우에 적용 가능한 구조가 한정되고, 도그 클러치의 적용으로 인한 변속감 악화를 동반한다는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 최소한의 구성으로 적어도 전진 9속 이상 및 적어도 후진 1속 이상의 변속단을 구현하여 변속단의 다단화에 따른 동력 전달 성능 향상과 연비 개선 효과를 얻을 수 있으며, 엔진의 낮은 회전수 영역에서의 운전점 사용으로 차량의 주행 정숙성을 향상시키는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 동력을 전달받는 입력축; 동력을 출력하는 출력축; 제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 제1 유성기어세트; 제4, 제5, 제6 회전요소를 보유하는 제2 유성기어세트; 제7, 제8, 제9 회전요소를 보유하는 제3 유성기어세트; 제10, 제11, 제12 회전요소를 보유하는 제4 유성기어세트; 상기 제1 회전요소와 제4 회전요소를 연결하며, 상기 입력축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제1축; 상기 제2 회전요소와 제6 회전요소와 제7 회전요소와 제10 회전요소를 연결하는 제2축; 상기 제3 회전요소에 연결되는 제3축; 상기 제5 회전요소에 연결되는 제4축; 상기 제9 회전요소에 연결되는 제5축; 상기 제8 회전요소에 연결되며, 상기 출력축에 연결되는 제6축; 상기 제11 회전요소에 연결되며, 상기 입력축에 연결되는 제7축; 및 상기 제12 회전요소에 연결되며, 상기 제3축과 제6축과 각각 선택적으로 연결되는 제8축을 포함하는 차량용 자동변속기의 유성기어트레인이 제공될 수 있다.

또한, 상기 제4축, 제5축은 각각 변속기 하우징에 선택적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1 유성기어세트의 제1, 제2, 제3 회전요소는 각각 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어이고, 상기 제2 유성기어세트의 제4, 제5, 제6 회전요소는 각각 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어이고, 상기 제3 유성기어세트의 제7, 제8, 제9 회전요소는 각각 제3 선기어, 제3 링기어, 제3 유성캐리어이고, 상기 제4 유성기어세트의 제10, 제11, 제12 회전요소는 각각 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어일 수 있다.

또한, 상기 제1 유성기어세트의 제1, 제2, 제3 회전요소는 각각 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어이고, 상기 제2 유성기어세트의 제4, 제5, 제6 회전요소는 각각 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어이고, 상기 제3 유성기어세트의 제7, 제8, 제9 회전요소는 각각 제3 링기어, 제3 유성캐리어, 제3 선기어이고, 상기 제4 유성기어세트의 제10, 제11, 제12 회전요소는 각각 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어일 수 있다.

또한, 상기 제1축과 입력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치; 상기 제6축과 제8축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치; 상기 제3축과 제8축을 선택적으로 연결하는 제3 클러치; 상기 제1축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제1 브레이크; 상기 제4축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제2 브레이크; 및 상기 제5축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제3 브레이크를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 단순 유성기어세트로 이루어지는 4개의 유성기어세트를 6개의 제어요소로 조합하여 적어도 전진 9속 이상의 변속단 및 적어도 후진 1속 이상의 변속단을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예는 자동 변속기의 변속단을 다단화하여 엔진의 회전수에 알맞은 변속단을 구현할 수 있으며, 특히, 엔진의 낮은 회전수 영역에서의 운전점 사용으로 차량의 주행 정숙성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예는 고효율 다단화로 엔진 운전 효율을 극대화할 수 있으며, 동력 전달 성능과 연비를 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 제어요소의 변속단별 작동표이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 제어요소의 변속단별 작동표이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 통하여 상세하게 설명한다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 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 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인은 동일 축선상에 배치되는 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4), 입력축(IS), 출력축(OS), 상기 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)의 각 회전요소를 연결하는 8개의 축(TM1 ~ TM8), 제어요소인 3개의 클러치(C1 ~ C3)와 3개의 브레이크(B1 ~ B3), 및 변속기 하우징(H)을 구비한다.

그리고 상기 입력축(IS)으로부터 입력되는 엔진으로부터의 회전동력이 상기 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)의 상호 보완작동에 의해 변속되어 출력축(OS)을 통해 출력된다.

여기서, 각 유성기어세트는 엔진 측으로부터 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)의 순서로 배치된다.

상기 입력축(IS)은 입력부재로서, 엔진의 크랭크 샤프트로부터의 회전동력이 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어져 입력될 수 있다.

상기 출력축(OS)은 출력부재로서, 상기 입력축(IS)과 동일 축선상으로 배치되어 변속된 구동력을 차동장치를 통해 구동축으로 전달될 수 있다.

상기 제1 유성기어세트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 회전요소(N1)인 제1 선기어(S1)와, 상기 제1 회전요소(N1)인 제1 선기어(S1)와 외접으로 치합되는 제1 피니언 기어(P1)를 회전 지지하는 제2 회전요소(N2)인 제1 유성 캐리어(PC1)와, 상기 제1 피니언 기어(P1)와 내접으로 치합되는 제3 회전요소(N3)인 제1 링기어(R1)를 포함한다.

상기 제2 유성기어세트(PG2)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제4 회전요소(N4)인 제2 선기어(S2)와, 상기 제4 회전요소(N4)인 제2 선기어(S2)와 외접으로 치합되는 제2 피니언 기어(P2)를 회전 지지하는 제5 회전요소(N4)인 제2 유성 캐리어(PC2)와, 상기 제2 피니언 기어(P2)와 내접으로 치합되는 제6 회전요소(N6)인 제2 링기어(R2)를 포함한다.

상기 제3 유성기어세트(PG3)는 더블 피니언 유성기어세트로서, 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3), 상기 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3)에 외접으로 치합되는 한 쌍의 제3 피니언(P3) 중, 외측의 피니언과 내접으로 치합되는 제8 회전요소(N8)인 제3 링기어(R3), 상기 제7 회전요소(N7)인 제3 선기어(S3)와 외접으로 치합되는 제3 피니언(P3)을 지지하는 제9 회전요소(N9)인 제3 유성캐리어(PC3)를 포함한다.

상기 제4 유성기어세트(PG4)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제10 회전요소(N10)인 제4 선기어(S4)와, 상기 제10 회전요소(N10)인 제4 선기어(S4)와 외접으로 치합되는 제4 피니언 기어(P4)를 회전 지지하는 제11 회전요소(N11)인 제4 유성 캐리어(PC4)와, 상기 제4 피니언 기어(P4)와 내접으로 치합되는 제12 회전요소(N12)인 제4 링기어(R4)를 포함한다.

여기서, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)는 제1 회전요소(N1)가 제4 회전요소(N4)에 직접 연결되고, 제2 회전요소(N2)가 제6 회전요소(N6), 제7 회전요소(N7), 제10 회전요소(N10)에 직접 연결되어 총 8개의 회전축(TM1 ~ TM8)을 보유하면서 작동한다.

상기 8개의 축(TM1 ~ TM8)의 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

단, 상기 8개의 축(TM1 ~ TM8)은 상기 유성기어세트들(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)의 회전요소 중, 복수의 회전요소를 직접 연결하거나, 선택적으로 연결하기 위해 연결된 회전요소와 함께 회전하면서 동력을 전달하는 회전부재일 수 있으며, 상기 회전요소를 변속기 하우징(H)에 직접 연결하여 고정하는 고정부재일 수 있다.

상기 제1축(TM1)은 제1 회전요소{N1; 제1 선기어(S1)}와 제4 회전요소{N4; 제2 선기어(S2)를 직접 연결하며, 상기 입력축(IS)에 선택적으로 연결되면서 선택적인 입력요소로 작동되거나 상기 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결되면서 선택적인 고정요소로 작동될 수 있다.

상기 제2축(TM2)은 제2 회전요소{N2; 제1 유성캐리어(PC1)}, 제6 회전요소{N6; 제2 링기어(R2)}, 제7 회전요소{N7; 제3 선기어(S3)}, 제10 회전요소{N10; 제4 선기어(S4)}를 직접 연결한다.

상기 제3축(TM3)은 제3 회전요소{N3; 제1 링기어(R1)}에 직접 연결된다.

상기 제4축(TM4)은 제5 회전요소{N5; 제2 유성캐리어(PC2)}에 직접 연결되며, 상기 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결되면서 선택적인 고정요소로 작동된다.

상기 제5축(TM5)은 제9 회전요소{N9; 제3 유성캐리어(PC3)}에 직접 연결되며, 상기 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결되면서 선택적인 고정요소로 작동된다.

상기 제6축(TM6)은 제8 회전요소{N8; 제3 링기어(R3)}에 직접 연결되며, 상기 출력축(OS)에 직접 연결되어 항상 출력요소로 작동된다.

상기 제7축(TM7)은 제11 회전요소{N11; 제4 유성캐리어(PC4)}에 직접 연결되며, 상기 입력축(IS)에 직접 연결되어 항상 입력요소로 작동된다.

상기 제8축(TM8)은 제12 회전요소{N12; 제4 링기어(R4)}에 직접 연결되며, 상기 제3축(TM3)과 제6축(TM6)에 각각 선택적으로 연결된다.

그리고 상기 8개의 축(TM1 ~ TM8) 중에서, 상기 입력축(IS)과 출력축(OS)을 포함하여 축끼리 상호 선택적으로 연결되는 부분에는 3개의 클러치(C1)(C2)(C3)가 배치된다.

또한, 상기 8개의 축(TM1 ~ TM8) 중에서, 축과 변속기 하우징(H)이 선택적으로 연결되는 부분에는 3개의 브레이크(B1)(B2)(B3)가 배치된다.

즉, 상기 3개의 클러치(C1 ~ C3)와 3개의 브레이크(B1 ~ B3)의 배치 위치를 살펴보면, 다음과 같다.

상기 제1 클러치(C1)는 입력축(IS)과 제1축(TM1) 사이에 배치되어 입력축(IS)과 제1축(TM1)을 선택적으로 연결하여 동력 전달되도록 한다.

상기 제2 클러치(C2)는 제6축(TM6)과 제8축(TM8) 사이에 배치되어 제6축(TM6)과 제8축(TM8)을 선택적으로 연결하여 동력 전달되도록 한다.

상기 제3 클러치(C3)는 제3축(TM3)과 제8축(TM8) 사이에 배치되어 제3축(TM3)과 제8축(TM8)을 선택적으로 연결하여 동력 전달되도록 한다.

상기 제1 브레이크(B1)는 제1축(TM1)과 변속기 하우징(H) 사이에 배치되어 제1축(TM1)을 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결하여 고정한다.

상기 제2 브레이크(B2)는 제4축(TM4)과 변속기 하우징(H) 사이에 배치되어 제4축(TM4)을 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결하여 고정한다.

상기 제3 브레이크(B3)는 제5축(TM5)과 변속기 하우징(H) 사이에 배치되어 제5축(TM5)을 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결하여 고정한다.

도 1을 참조하면, 상기 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)는 각각 제1축(TM1)을 상기 입력축(IS)과 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결하는 제어요소로, 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)는 각 변속단에서 동시에 작동하지는 않는 조건을 갖는다.

상기에서 제1, 제2, 제3 클러치(C1)(C2)(C3)와 제1, 제2, 제3 브레이크(B1)(B2)(B3)로 이루어지는 각 제어요소는 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압마찰결합유닛으로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 제어요소의 각 변속단별 작동표이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인은 각 변속단에서, 제어요소인 제1, 제2, 제3 클러치(C1)(C2)(C3)와 제1, 제2, 제3 브레이크(B1)(B2)(B3) 중, 3개가 작동하면서 하나의 후진속과 전진 9속까지의 변속이 이루어지며, 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.

전진 1속 변속단(D1)에서는 제3 클러치(C3)와 제2, 제3 브레이크(B2)(B3)가 동시에 작동된다.

제3축(TM3)과 제8축(TM8)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 제4축(TM4), 제5축(TM5)이 제2, 제3 브레이크(B2)(B3)의 작동에 의하여 고정요소로 작동하면서, 전진 1속의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 출력된다.

전진 2속 변속단(D2)에서는 제3 클러치(C3)와 제1, 제3 브레이크(B2)(B3)가 동시에 작동된다.

제3축(TM3)과 제8축(TM8)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 제1축(TM1), 제5축(TM5)이 제1, 제3 브레이크(B1)(B3)의 작동에 의하여 고정요소로 작동하면서, 전진 2속의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 출력된다.

전진 3속 변속단(D3)에서는 제1, 제3 클러치(C1)(C3)와 제3 브레이크(B3)가 동시에 작동된다.

제1축(TM1)과 입력축(IS)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의해 상호 연결되고, 제3축(TM3)과 제8축(TM8)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 제1축(TM1)과 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 제5축(TM5)이 제3 브레이크(B3)의 작동에 의하여 고정요소로 작동하면서, 전진 3속의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 출력된다.

전진 4속 변속단(D4)에서는 제1, 제2 클러치(C1)(C2)와 제3 브레이크(B3)가 동시에 작동된다.

제1축(TM1)과 입력축(IS)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의해 상호 연결되고, 제6축(TM6)과 제8축(TM8)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 제1축(TM1)과 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 제5축(TM5)이 제3 브레이크(B3)의 작동에 의하여 고정요소로 작동하면서, 전진 4속의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 출력된다.

전진 5속 변속단(D5)에서는 제1, 제2, 제3 클러치(C1)(C2)(C3)가 동시에 작동된다.

제1축(TM1)과 입력축(IS)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의해 상호 연결되고, 제6축(TM6)과 제8축(TM8)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의해 상호 연결되고, 제3축(TM3)과 제8축(TM8)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)가 일체로 회전하는 상태가 되면서, 제1축(TM1)과 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 입력 그대로 출력하는 전진 5속의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 출력된다.

전진 6속 변속단(D6)에서는 제2, 제3 클러치(C2)(C3)와 제1 브레이크(B1)가 동시에 작동된다.

제6축(TM6)과 제8축(TM8)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의해 상호 연결되고, 제3축(TM3)과 제8축(TM8)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 제1축(TM1)이 제1 브레이크(B1)의 작동에 의하여 고정요소로 작동하면서, 전진 6속의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 출력된다.

전진 7속 변속단(D7)에서는 제2, 제3 클러치(C2)(C3)와 제2 브레이크(B2)가 동시에 작동된다.

제6축(TM6)과 제8축(TM8)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의해 상호 연결되고, 제3축(TM3)과 제8축(TM8)이 제3 클러치(C3)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 제4축(TM4)이 제2 브레이크(B2)의 작동에 의하여 고정요소로 작동하면서, 전진 7속의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 출력된다.

전진 8속 변속단(D8)에서는 제2 클러치(C2)와 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)가 동시에 작동된다.

제6축(TM6)과 제8축(TM8)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 제1축(TM1), 제4축(TM4)이 제1, 제2 브레이크(B1)(B2)의 작동에 의하여 고정요소로 작동하면서, 전진 8속의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 출력된다.

전진 9속 변속단(D9)에서는 제1, 제2 클러치(C1)(C2)와 제2 브레이크(B2)가 동시에 작동된다.

제1축(TM1)과 입력축(IS)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의해 상호 연결되고, 제6축(TM6)과 제8축(TM8)이 제2 클러치(C2)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 제1축(TM1)과 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 제4축(TM4)이 제2 브레이크(B2)의 작동에 의하여 고정요소로 작동하면서, 전진 9속의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 출력된다.

후진 변속단(REV)에서는 제1 클러치(C1)와 제2, 제3 브레이크(B2)(B3)가 동시에 작동된다.

제1축(TM1)과 입력축(IS)이 제1 클러치(C1)의 작동에 의해 상호 연결된 상태에서, 제1축(TM1)과 제7축(TM7)으로 입력이 이루어지고, 제4축(TM4), 제5축(TM5)이 제2, 제3 브레이크(B2)(B3)의 작동에 의하여 고정요소로 작동하면서, 후진의 변속이 이루어지고, 제6축(TM6)과 연결된 출력축(OS)으로 역회전 출력된다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 제어요소의 변속단별 작동표이다.

도 1과 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인에서는 상기 제3 유성기어세트(PG3)가 더블 피니언 유성기어세트로 이루어져 상기 제3 유성기어세트(PG3)의 제7 회전요소(TM7)가 제3 선기어(S3), 제8 회전요소(TM8)가 제3 링기어(R3), 제9 회전요소(TM9)가 제3 유성캐리어(PC3)인 반면, 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인에서는 제3 유성기어세트(PG3)가

싱글 피니언 유성기어세트로 이루어져 상기 제3 유성기어세트(PG3)의 제7 회전요소(TM7)가 제3 링기어(R3), 제8 회전요소(TM8)가 제3 유성캐리어(PC3), 제9 회전요소(TM9)가 제3 링기어(R3)인 것에 차이점이 있다.

이러한 상기 제2 실시 예는 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인과 비교하여 제3 유성기어세트(PG3)의 구성을 더블 피니언 유성기어세트에서 싱글 피니언 유성기어세트로 적용한 차이만 있을 뿐, 주요 구성요소인 8개의 축(TM1 ~ TM8), 제어요소인 3개의 클러치(C1 ~ C3)와 3개의 브레이크(B1 ~ B3)의 연결관계는 동일하며, 이에 따른 전체적인 유성기어트레인의 작동 및 효과도 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 제어요소의 변속단별 작동표로, 제1 실시 예와 동일하며, 기어비는 상이한 차이점이 있으나, 이러한 기어비의 차이점이 전체적인 유성기어트레인의 작동 및 효과에 작용하는 영향이 미미하여 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 본 발명의 제1 내지 제2 실시 예에 따른 유성기어트레인은 4개의 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)(PG4)를 3개의 클러치(C1)(C2)(C3)와 3개의 브레이크(B1)(B2)(B3)의 작동 제어를 통하여 적어도 전진 9속 및 적어도 후진 1속의 변속단을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 유성기어트레인은 자동 변속기의 변속단을 다단화하여 엔진의 회전수에 알맞은 변속단을 구현할 수 있어 엔진 운전 효율을 극대화할 수 있으며, 또한, 고효율 다단화에 따라 변속단 단간비의 선형성을 확보함으로써, 변속 전후 가속도, 및 엔진 속도 리듬감 등의 운전성을 향상시키며, 동력전달 성능과 연비를 향상시킬 수 있다.

이상으로 본 발명의 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.

B1,B2,B3... 제1, 제2, 제3 브레이크
C1,C2,C3 ... 제1, 제2, 제3 클러치
PG1,PG2,PG3,PG4... 제1, 제2, 제3, 제4 유성기어세트
S1,S2,S3,S4... 제1, 제2, 제3, 제4 선기어
PC1,PC2,PC3,PC4... 제1, 제2, 제3, 제4 유성캐리어
R1,R2,R3,R4... 제1, 제2, 제3, 제4 링기어
IS... 입력축
OS... 출력축
TM1,TM2,TM3,TM4,TM5,TM6,TM7,TM8...제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7, 제8축

Claims

엔진의 동력을 전달받는 입력축;
동력을 출력하는 출력축;
제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 제1 유성기어세트;
제4, 제5, 제6 회전요소를 보유하는 제2 유성기어세트;
제7, 제8, 제9 회전요소를 보유하는 제3 유성기어세트;
제10, 제11, 제12 회전요소를 보유하는 제4 유성기어세트;
상기 제1 회전요소와 상기 제4 회전요소와 고정 연결되고, 상기 입력축과 선택적으로 연결되고, 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제1축;
상기 제2 회전요소와 상기 제6 회전요소와 상기 제7 회전요소와 상기 제10 회전요소와 고정 연결되는 제2축;
상기 제3 회전요소와 고정 연결되는 제3축;
상기 제5 회전요소와 고정 연결되고, 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제4축;
상기 제9 회전요소와 고정 연결되고, 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5축;
상기 제8 회전요소와 고정 연결되며, 상기 출력축과 고정 연결되는 제6축;
상기 제11 회전요소와 고정 연결되며, 상기 입력축와 고정 연결되는 제7축; 및
상기 제12 회전요소와 고정 연결되며, 상기 제3축과 상기 제6축과 각각 선택적으로 연결되는 제8축;
상기 제1축과 상기 입력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
상기 제6축과 상기 제8축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
상기 제3축과 상기 제8축을 선택적으로 연결하는 제3 클러치;
상기 제1축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
상기 제4축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제2 브레이크; 및
상기 제5축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제3 브레이크;
를 포함하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 유성기어세트의 제1, 제2, 제3 회전요소는 각각 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어이고,
상기 제2 유성기어세트의 제4, 제5, 제6 회전요소는 각각 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어이고,
상기 제3 유성기어세트의 제7, 제8, 제9 회전요소는 각각 제3 선기어, 제3 링기어, 제3 유성캐리어이고,
상기 제4 유성기어세트의 제10, 제11, 제12 회전요소는 각각 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어인 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
제1항에 있어서,
상기 제1 유성기어세트의 제1, 제2, 제3 회전요소는 각각 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어이고,
상기 제2 유성기어세트의 제4, 제5, 제6 회전요소는 각각 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어이고,
상기 제3 유성기어세트의 제7, 제8, 제9 회전요소는 각각 제3 링기어, 제3 유성캐리어, 제3 선기어이고,
상기 제4 유성기어세트의 제10, 제11, 제12 회전요소는 각각 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어인 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
삭제
엔진의 동력을 전달받는 입력축;
동력을 출력하는 출력축;
제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 제1 유성기어세트;
제4, 제5, 제6 회전요소를 보유하는 제2 유성기어세트;
제7, 제8, 제9 회전요소를 보유하는 제3 유성기어세트; 및
제10, 제11, 제12 회전요소를 보유하는 제4 유성기어세트를 포함하며,
상기 입력축은 상기 제11 회전요소와 고정 연결되고,
상기 출력축은 상기 제8 회전요소와 고정 연결되고,
상기 제1 회전요소는 상기 제4 회전요소와 고정 연결되고, 상기 입력축과 선택적으로 연결되고, 변속기 하우징에 선택적으로 연결되며,
상기 제2 회전요소는 상기 제6 회전요소와 상기 제7 회전요소 및 상기 제10 회전요소와 연결되고,
상기 제3 회전요소는 상기 제12 회전요소와 선택적으로 연결되고,
상기 제8 회전요소는 상기 제12 회전요소와 선택적으로 연결되고,
상기 제5 회전요소와 상기 제9 회전요소는 각각 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고,
상기 제1 회전요소와 상기 입력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
상기 제8 회전요소와 상기 제12 회전요소를 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
상기 제3 회전요소와 상기 제12 회전요소를 선택적으로 연결하는 제3 클러치;
상기 제1 회전요소와 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
상기 제5 회전요소와 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제2 브레이크; 및
상기 제9 회전요소와 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 제3 브레이크;
를 포함하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
삭제
제6항에 있어서,
상기 제1 유성기어세트의 제1, 제2, 제3 회전요소는 각각 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어이고,
상기 제2 유성기어세트의 제4, 제5, 제6 회전요소는 각각 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어이고,
상기 제3 유성기어세트의 제7, 제8, 제9 회전요소는 각각 제3 선기어, 제3 링기어, 제3 유성캐리어이고,
상기 제4 유성기어세트의 제10, 제11, 제12 회전요소는 각각 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어인 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
제6항에 있어서,
상기 제1 유성기어세트의 제1, 제2, 제3 회전요소는 각각 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어이고,
상기 제2 유성기어세트의 제4, 제5, 제6 회전요소는 각각 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어이고,
상기 제3 유성기어세트의 제7, 제8, 제9 회전요소는 각각 제3 링기어, 제3 유성캐리어, 제3 선기어이고,
상기 제4 유성기어세트의 제10, 제11, 제12 회전요소는 각각 제4 선기어, 제4 유성캐리어, 제4 링기어인 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 유성기어트레인.
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