KR100852044B1 - Dual clutch transmission for hev - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엔진의 동력을 듀얼 클러치 및 두 개의 입력축을 통해 출력축으로 전달하는 구조, 그리고 동력전달용 모터 및 브레이크용 모터에 싱글 피니언 유성 기어와 더블 피니언 유성 기어의 혼합형 유성 기어 셋트를 조합시켜 모터 동력을 각 입력축을 통하여 출력축으로 전달하는 구조를 포함하는 새로운 구조의 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기에 관한 것으로서, 짝수단 혹은 홀수단의 기어중 어느 하나만 출력축과 동기화되어 있으면 유성기어를 통하여 모터의 동력을 전달할 수 있기 때문에 기존 변속기에서 발생하던 동력단절 현상은 발생하지 않고, 구동 및 회생 제동시 좀 더 다양한 변속 제어 전략을 적용함으로써, 에너지 효율을 극대화하는데 기여할 수 있는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기를 제공하고자 한 것이다.The present invention combines a single planetary gear set of a single pinion planetary gear and a double pinion planetary gear to a power transmission motor and a brake motor, and a combination of a planetary gear set that transmits engine power to the output shaft through a dual clutch and two input shafts. The present invention relates to a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle, which includes a structure for transmitting a transmission to an output shaft through each input shaft. When only one of the gears of the mating or hole means is synchronized with the output shaft, power of the motor can be transmitted through the planetary gear. Therefore, it is possible to provide a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle that can contribute to maximizing energy efficiency by applying a variety of shift control strategies when driving and regenerative braking without generating power disconnection phenomenon that occurred in the existing transmission. will be.
Description
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기를 나타내는 동력전달계통도,1 is a power transmission system showing a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기의 1단 변속 구동예를 나타내는 동력전달계통도,2 is a power transmission system diagram showing an example of a first speed shift driving of a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기의 1단 변속시 속도선도,3 is a speed diagram of a first gear shift of a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle according to the present invention;
도 4는 기존의 하이브리드 차량용 듀얼 클러치 변속기를 나타내는 동력전달계통도,4 is a power transmission system diagram showing a conventional dual clutch transmission for a hybrid vehicle,
도 5는 기존의 하이브리드 차량용 듀얼 클러치 변속기에서 동력단절 현상이 발생되는 것을 설명하는 그래프.5 is a graph illustrating that a power disconnection phenomenon occurs in a conventional dual clutch transmission for a hybrid vehicle.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 듀얼 클러치 101 : 제1입력축100: dual clutch 101: first input shaft
102 : 제2입력축 201 : 제2출력축102: second input shaft 201: second output shaft
202 : 제2출력축 301 : 제1출력기어202: second output shaft 301: first output gear
302 : 제2출력기어 302: second output gear
C1 : 제1클러치 C2 : 제2클러치C1: first clutch C2: second clutch
G1∼G6 : 제1구동기어∼제6구동기어G1 to G6: 1st to 6th drive gear
D1∼D6 : 제1피동기어∼제6피동기어D1 to D6: 1st driven gear to 6th driven gear
SY1∼SY4 : 제1싱크로나이져∼제4싱크로나이져SY1 to SY4: 1st to 4th synchronizers
RD : 후진 피동기어 M1 : 동력전달용 제1모터RD: Reverse driven gear M1: Power transmission first motor
M2 : 브레이크용 제2모터 S1 : 제1선기어M2: Brake Second Motor S1: First Sun Gear
S2 : 제2선기어 R : 링기어S2: 2nd Sun Gear R: Ring Gear
CA : 캐리어 P1 : 싱글 피니언 구조의 제1유성기어CA: Carrier P1: 1st planetary gear with single pinion structure
P2 : 더블 피니언 구조의 제2유성기어P2: 2nd planetary gear with double pinion structure
본 발명은 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 동력을 듀얼 클러치 및 두 개의 입력축을 통해 출력축으로 전달하는 구조, 그리고 동력전달용 모터 및 브레이크용 모터에 싱글 피니언 유성 기어와 더블 피니언 유성 기어의 혼합형 유성 기어 셋트를 조합시켜 모터 동력을 각 입력축을 통하여 출력축으로 전달하는 구조를 포함하는 새로운 구조의 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기에 관한 것이다.The present invention relates to a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle, and more particularly, a structure that transmits engine power to an output shaft through a dual clutch and two input shafts, and a single pinion planetary gear to a power transmission motor and a brake motor. The present invention relates to a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle having a new structure including a combination of a double-pinion planetary gear set and a planetary gear set for transmitting motor power through each input shaft to the output shaft.
통상적으로서, 2개 이상의 동력원을 사용하는 하이브리드 전기 자동차는 엔진과 모터를 동력원으로 하여 다양한 동력 전달 구조를 구성할 수 있으며, 현재 하이브리드 차량의 대부분은 병렬형이나 직렬형의 동력전달 구성중 하나를 채택하고 있다.Typically, hybrid electric vehicles using two or more power sources can be configured with a variety of power transmission schemes using engines and motors as their power sources, and most hybrid vehicles now employ either parallel or series power transmission configurations. Doing.
직렬형은 엔진과 모터가 직결된 형태로서 병렬형에 비하여 상대적으로 구조가 간단하고, 제어로직이 간단하다는 장점은 있으나, 엔진으로부터의 기계적 에너지를 배터리에 저장하였다 다시 모터를 이용하여 차량을 구동하여야 하기 때문에 에너지 변환시의 효율 측면에서 불리하다는 문제점이 있으며, 반면에 병렬형 구조가 직렬형보다 상대적으로 복잡하고, 제어로직이 복잡하다는 단점은 있지만, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기 에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적 사용할 수 있다는 장점이 있기 때문에 승용차등에 채택되고 있는 추세에 있다.In series type, the engine and motor are directly connected, and the structure is simpler and the control logic is simpler than the parallel type. However, the mechanical energy from the engine is stored in the battery and the motor must be driven again. This is disadvantageous in terms of efficiency when converting energy. On the other hand, the parallel structure is relatively more complicated than the serial type and the control logic is more complicated. However, the mechanical energy of the engine and the electrical energy of the battery can be used simultaneously. As it has the advantage of being able to use energy efficiently, it is being adopted in passenger cars.
첨부한 도 4는 기존의 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기를 나타내는 동력전달계통도를 보여주고 있다.4 shows a power transmission system diagram illustrating a conventional dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle.
도 4에서 보듯이, 듀얼클러치로부터 연장된 제1입력축(101)에 제1,3,5 구동기어(G1,G3,G5) 및 후진 구동기어가 장착되고, 제2입력축(102)에 제2,4,6구동기어(G2,G4,G6)가 장착되어 있으며, 특히 모터가 2단 기어 즉, 제2피동기어(D2)에 직접적으로 연결되어 있고, 모터의 동력을 짝수단(2,4,6단)의 싱크로나이져가 출력축과 동기화된 기어단을 통하여 전달하게 되어 있다.As shown in FIG. 4, the first, third and fifth drive gears G1, G3 and G5 and the reverse drive gear are mounted on the
그러나, 기존의 변속기에서, 직접 모터를 2단 기어에 연결하였기 때문에 변속기의 패키징 용이성을 지니고, 다양한 시동 및 회생제동 전략이 가능한 잇점이 있지만, 모터의 구동을 위해서는 짝수단의 기어가 항상 출력축과 동기화되어 있어야 하므로, 결국 2,4,6단으로의 선체결을 위한 과정에서 모터의 동력단절 현상이 발생하는 단점이 있다.However, in the conventional transmission, since the motor is directly connected to the second gear, the packaging of the transmission is easy and various starting and regenerative braking strategies are possible. However, the gear of the partner means is always synchronized with the output shaft for driving the motor. Since it should be done, the power disconnection phenomenon of the motor occurs in the process for pre-fastening to 2, 4, 6 stages.
첨부한 도 5는 기존의 하이브리드용 변속기에서 동력 단절로 인하여 차량의 가속도에 미치는 영향을 보여주는 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing a simulation result showing the effect on the acceleration of the vehicle due to power disconnection in the conventional hybrid transmission.
도 5에서 보는 바와 같이, 모터의 구동력을 짝수단(2,4,6단)의 싱크로나이져가 출력축과 동기화된 기어단을 통하여 전달하게 되므로, 2,4,6단으로의 변속 체결과정에서 모터의 동력 단절 현상이 발생되어, 차량의 가속도가 순간적으로 음(-)의 값을 가지게 되는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Figure 5, the driving force of the motor is transmitted to the synchronizer of the mating means (2, 4, 6 stage) through the gear stage synchronized with the output shaft, so in the shift fastening process to 2, 4, 6 stage Power disconnection of the motor occurred, it was confirmed that the acceleration of the vehicle has a negative value instantaneously.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 새롭게 개발한 하이브리드 전기 차량용 변속기를 제공하고자 한 것으로서, 짝수단 혹은 홀수단의 기어중 어느 하나만 출력축과 동기화되어 있으면 유성기어를 통하여 모터의 동력을 전달할 수 있기 때문에 기존과 같은 동력단절 현상은 발생하지 않고, 구동 및 회생 제동시 좀 더 다양한 변속 제어 전략을 적용함으로써, 에너지 효율을 극대화하는데 기여할 수 있는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to provide a transmission for a hybrid electric vehicle newly developed in view of the above, if any one of the gear of the paired or hole means is synchronized with the output shaft can transmit the power of the motor through the planetary gear The purpose of the present invention is to provide a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle that can contribute to maximizing energy efficiency by applying more various shift control strategies when driving and regenerative braking do not occur as before.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 엔진과 모터의 회전 구동력을 변속하기 위한 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기에 있어서, 엔진의 회전력을 듀얼 매스 플라이 휠을 통하여 수신하는 듀얼 클러치와; 상기 듀얼 클러치로부터 연장된 제1입력축과; 상기 제1입력축의 전단부 외경에 배치되면서 상기 듀얼 클러치로부터 연장된 제2입력축과; 상기 제1입력축에 복수개의 구동기어가 장착되어 구성된 제1구동기어셋트와; 상기 제2입력축에 복수개의 구동기어가 장착되어 구성된 제2구동기어셋트와; 상기 제1입력축 및 제2입력축의 일측쪽에 이격되며 배치되어, 상기 제1 및 제2구동기어셋트의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 출력하는 제1출력장치와; 상기 제1입력축 및 제2입력축의 타측쪽에 이격되며 배치되어, 상기 제1 및 제2구동기어셋트의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 또는 후진 출력하는 제2출력장치와; 동력전달용 제1모터와; 상기 동력전달용 제1모터의 회전력을 제1출력장치의 출력축에 전달할 때, 브레이크 역할을 하도록 장착된 브레이크용 제2모터와; 상기 동력전달용 제1모터 및 브레이크용 제2모터와 연결되어, 상기 동력전달용 제1모터의 회전력을 상기 제1출력장치에 전달하는 싱글 피니언과 더블 피니언 혼합형 유성기어셋트; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기를 제공한다.The present invention for achieving the above object is a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle for shifting the rotational driving force of the engine and the motor, the dual clutch for receiving the rotational force of the engine through the dual mass fly wheel; A first input shaft extending from the dual clutch; A second input shaft disposed at an outer diameter of the front end of the first input shaft and extending from the dual clutch; A first drive gear set having a plurality of drive gears mounted on the first input shaft; A second drive gear set having a plurality of drive gears mounted on the second input shaft; A first output device spaced apart from one side of the first input shaft and the second input shaft, for selectively shifting the rotational force of the first and second drive gear sets to advance the output; A second output device spaced apart from the other side of the first input shaft and the second input shaft and selectively shifting the rotational force of the first and second drive gear sets to output forward or backward; A first motor for power transmission; A brake second motor mounted to serve as a brake when the rotational force of the first power transmission motor is transmitted to the output shaft of the first output device; A single pinion and double pinion type planetary gear set connected to the first motor for power transmission and the second motor for brake to transmit the rotational force of the first motor for power transmission to the first output device; It provides a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle, characterized in that made.
바람직한 일구현예로서, 상기 제1구동기어셋트는 제1입력축에 장착되는 제1,3,5구동기어로 구성되고, 엔진측으로부터 제3구동기어, 제1구동기어, 제5구동기어의 순서로 배열되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the first drive gear set includes first, third and fifth drive gears mounted on the first input shaft, and the third drive gear, the first drive gear, and the fifth drive gear from the engine side. Characterized in that arranged.
바람직한 일구현예로서, 상기 제2구동기어셋트는 제2입력축에 장착되는 제2,4,6구동기어로 구성되어, 엔진측으로부터 제2구동기어, 제4 및 제6구동기어의 순서로 배열되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the second drive gear set includes second, fourth, and sixth drive gears mounted on the second input shaft, and are arranged in the order of second drive gears, fourth and sixth drive gears from the engine side. It is characterized by.
바람직한 구현예로서, 상기 제1출력장치는: 상기 제1 및 제2입력축의 일측쪽에 평행하게 배열되는 제1출력축과; 상기 제1,2,3,4구동기어에 각각 치합되도록 제1출력축에 배치되는 제1,2,3,4피동기어와; 상기 제1,3피동기어중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제1싱크로나이져와; 상기 제2,4피동기어중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제2싱크로나이져와; 상기 제1출력축 끝에 연결되는 제1출력기어; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the first output device comprises: a first output shaft arranged parallel to one side of the first and second input shafts; First, second, third, and fourth driven gears disposed on a first output shaft to be engaged with the first, second, third, fourth driving gears; A first synchronizer for selectively transmitting the rotational force of any of the first and third driven gears to the first output shaft; A second synchronizer for selectively transmitting the rotational force of any of the second and fourth driven gears to the first output shaft; A first output gear connected to an end of the first output shaft; Characterized in that configured to include.
바람직한 구현예로서, 상기 제2출력장치는: 상기 제1 및 제2입력축의 타측쪽에 평행하게 배열되는 제2출력축과; 상기 제5,6구동기어에 각각 치합되도록 제2출력축에 배치되는 제5,6피동기어와; 상기 제5피동기어의 회전력을 상기 제2출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제3싱크로나이져와; 상기 제2구동기어와 연결되면서 상기 제2출력축에 배치되는 후진 피동기어와; 상기 제6피동기어 및 후진 피동기어중 어느 하나의 회전력을 상기 제2출력축에 전달하기 위한 제4싱크로나이져와; 상기 제2출력축 끝에 연결되는 제2출력기어; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the second output device comprises: a second output shaft arranged parallel to the other side of the first and second input shafts; Fifth and sixth driven gears disposed on a second output shaft to be engaged with the fifth and sixth driving gears, respectively; A third synchronizer for selectively transmitting the rotational force of the fifth driven gear to the second output shaft; A backward driven gear connected to the second driving gear and disposed on the second output shaft; A fourth synchronizer for transmitting a rotational force of one of the sixth driven gear and the reverse driven gear to the second output shaft; A second output gear connected to an end of the second output shaft; Characterized in that configured to include.
바람직한 구현예로서, 상기 싱글 피니언과 더블 피니언 혼합형 유성기어셋트는: 상기 동력전달용 제1모터의 축에 연결되는 제1선기어와; 상기 브레이크용 제2모터의 축에 연결되는 제2선기어와; 상기 제1선기어에 치합되는 싱글 피니언 구조의 제1유성기어와; 상기 제1유성기어와 동축을 이루며 상기 제2선기어에 치합되는 더블 피니언 구조의 제2유성기어와; 상기 제1 및 제2유성기어에 치합되면서, 상기 제1출력장치의 제2피동기어와 연결되는 링기어와; 상기 제1출력축에 상기 제1모터의 회전력을 전달하기 위하여 상기 제1출력장치의 제3피동기어에 연결되는 캐리어; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the single pinion and double pinion type planetary gearset comprises: a first sun gear connected to the shaft of the first motor for power transmission; A second sun gear connected to the shaft of the brake second motor; A first planetary gear having a single pinion structure engaged with the first sun gear; A second planetary gear having a double pinion structure coaxial with the first planetary gear and engaged with the second sun gear; A ring gear connected to the first and second planetary gears and connected to the second driven gear of the first output device; A carrier connected to the third driven gear of the first output device to transmit the rotational force of the first motor to the first output shaft; Characterized in that configured to include.
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이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
주지된 바와 같이, 듀얼 클러치 변속기는 엔진으로부터 입력되는 회전력을 2개의 클러치를 이용하여 2개의 입력축에 선택적으로 전달하고, 2개의 입력축에 배치되는 기어 조합에 의하여 변속후 출력하는 시스템으로 되어 있는 바, 본 발명은 듀얼 클러치 변속기를 엔진과 모터로 이루어진 2개 구동원을 갖는 하이브리드 전기 자동차에 적용할 수 있도록 한 것이다.As is well known, the dual clutch transmission is a system for selectively transmitting the rotational force input from the engine to two input shafts using two clutches, and outputting after shifting by a gear combination disposed on the two input shafts. The present invention allows the dual clutch transmission to be applied to a hybrid electric vehicle having two drive sources consisting of an engine and a motor.
특히, 본 발명은 짝수단 혹은 홀수단의 기어중 어느 하나만 출력축과 동기화되어 있으면 유성기어를 통하여 모터의 동력을 전달할 수 있기 때문에 기존과 같은 동력단절 현상이 발생되지 않는 구조를 제공하고자 한 것이다.In particular, the present invention is to provide a structure that does not occur as the conventional power disconnection phenomenon because the transmission of the power of the motor through the planetary gear if any one of the gears of the mating means or the hole means is synchronized with the output shaft.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기를 나타내는 동력전달계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기의 1단 변속 구동예를 나타내는 동력전달계통도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기의 1단 변속시 속도선도를 나타낸다.1 is a power transmission system diagram showing a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle according to the present invention, FIG. 2 is a power transmission system diagram showing a first speed driving example of a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle according to the present invention. Is a speed diagram during the first gear shift of the dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle according to the present invention.
엔진의 회전력을 듀얼 매스 플라이 휠(DMF)을 통하여 수신하는 듀얼 클러치(100)가 엔진측에 배치된다.The
상기 듀얼 클러치(100)로부터 제1입력축(101) 및 제2입력축(102)이 서로 평행을 이루며 연장되는 바, 제1입력축(101)이 보다 길게 연장되고, 보다 짧은 길이를 갖는 제2입력축(102)은 제1입력축(101)의 전단부 외경에 배치된다.Since the
상기 듀얼 클러치(100)중 제1클러치(C1)가 작동되면 엔진의 회전력이 상기 제1입력축(101)에 전달되고, 제2클러치(C2)가 작동되면 엔진의 회전력이 제2입력축(102)에 전달된다.When the first clutch C1 of the
상기 제1입력축(101)에는 제1구동기어셋트가 장착되는 바, 이 제1구동기어셋트는 제1,3,5구동기어(G1,G3,G5)로 구성되고, 엔진측으로부터 제3구동기어(G3), 제1구동기어(G1), 제5구동기어(G5)의 순서로 배열된다.The first drive gear set is mounted on the
상기 제2입력축(102)에는 제2구동기어셋트가 장착되는 바, 이 제2구동기어셋트는 제2,4,6구동기어(G2,G4,G6)로 구성되어, 엔진측으로부터 제2구동기어(G2), 제4구동기어(G4), 제6구동기어(G6)의 순서로 배열되되, 상기 제4구동기어(G4)와 제6구동기어(G6)는 하나의 구동기어로서, 설명의 편의상 도면부호를 구분한 것이다.
즉, 하나의 구동기어로 된 제4 및 제6구동기어(G4,G6)는 후술하는 제4피동기어(D4)와 제6피동기어(D6)가 동시에 맞물린 상태가 된다.A second drive gear set is mounted on the
That is, the fourth and sixth driving gears G4 and G6 of one driving gear are in a state where the fourth driven gear D4 and the sixth driven gear D6, which will be described later, are simultaneously engaged.
보다 상세하게는, 상기 제1입력축(101)상에서 제1,3,5구동기어(G1,G3,G5)의 배치 관계를 보면, 제3구동기어(G3)는 제2입력축(102)의 단부에서 가까운쪽에, 제5구동기어(G5)는 가장 먼쪽에, 제1구동기어(G1)는 그 사이에 배치되며, 그리고 상기 제2입력축(102)상에서 상기 제2,4,6구동기어(G2,G4,G6)의 배치 관계를 보면, 제2구동기어(G2)가 엔진과 가까운쪽에, 제4 및 제6구동기어(G4, G6)가 엔진에서 먼쪽에 배치된다.In more detail, when the first, third and fifth driving gears G1, G3 and G5 are disposed on the
여기서, 상기 제1,2,3,4구동기어(G1,G2,G3,G4)의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하기 위한 제1출력장치에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Here, the first output device for selectively shifting and outputting the rotational force of the first, second, third and fourth driving gears G1, G2, G3, and G4 will be described.
상기 제1출력장치는 상기 제1,2,3,4구동기어(G1,G2,G3,G4)의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 출력하는 구성으로서, 일단 상기 제1 및 제2입력축(101,102)의 일측쪽에 제1출력축(201)이 이격되며 평행하게 배열된다.The first output device is configured to selectively shift the rotational force of the first, second, third, and fourth drive gears G1, G2, G3, and G4 to output the first output device. The first and
상기 제1출력축(201)상에는 상기 제1,2,3,4구동기어(G1,G2,G3,G4)에 각각 치합되도록 제1,2,3,4피동기어(D1,D2,D3,D4)가 배치되며, 그 배열순서는 엔진으로부터 제2피동기어(D2), 제4피동기어(D4), 제3피동기어(D3), 제1피동기어(D1)의 순서로 배치된다.First, second, third and fourth driven gears D1, D2, D3 and D4 on the
이때, 상기 제1,3피동기어(D1,D3)간에는 제1,3피동기어(D1,D3)중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축(201)에 선택적으로 전달하기 위한 제1싱크로나이져(SY1)가 배치되고, 상기 제2,4피동기어(D2,D4)간에는 제2,4피동기어(D2,D4)중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축(201)에 선택적으로 전달하기 위한 제2싱크로나이져(SY2)가 배치된다.At this time, a first sinker for selectively transmitting the rotational force of any one of the first and third driven gears D1 and D3 to the
또한, 상기 제1출력축(201)의 끝단에는 최종 출력을 위한 감속 기어로서, 제1출력기어(301)가 장착된다.In addition, a
여기서, 상기 제2,5,6구동기어(G2,G5,G6)의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하기 위한 제2출력장치에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Here, the second output device for selectively shifting and outputting the rotational force of the second, fifth and sixth driving gears G2, G5 and G6 will be described.
상기 제2출력장치는 상기 제5,6구동기어(G5,G6)의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 출력하거나, 제2구동기어(G2)의 회전력으로 후진 출력하는 구성으로서, 상기 제1 및 제2입력축(101,102)의 타측쪽에 제2출력축(202)이 이격되며 평행하게 배치된다.The second output device may be configured to selectively shift the rotational force of the fifth and sixth drive gears G5 and G6 to output forward or reversely output the rotational force of the second drive gear G2. The
상기 제2출력축(202)상에는 상기 제5,6구동기어(G5,G6)에 각각 치합되도록 제5,6피동기어(D5,D6)가 배치되고, 또한 제2출력축(202)상에는 상기 제2구동기어(G3)와 연결되면서 상기 제2출력축(202)에 배치되는 후진 피동기어(RD)가 배치되며, 그 배열순서는 후진 피동기어(RD), 제6피동기어(D6), 제5피동기어(D5)의 순서로 배치된다.Fifth and sixth driven gears D5 and D6 are disposed on the
이때, 상기 제5피동기어(D5)의 회전력을 상기 제2출력축(202)에 선택적으로 전달하기 위하여 제5피동기어(D5)에는 제3싱크로나이져(SY3)가 배치되고, 또한 상기 제6피동기어(D6) 및 후진 피동기어(RD)간에는 제6 및 후진 피동기어(6,RD)중 어느 하나의 회전력을 상기 제2출력축(202)에 전달하기 위한 제4싱크로나이져(SY4)가 배치된다.In this case, in order to selectively transmit the rotational force of the fifth driven gear D5 to the
또한, 상기 제2출력축(202) 끝단에는 최종 출력을 위한 감속기어로서, 제2출력기어(302)가 장착된다.In addition, a
한편, 상기 제1,2,3,4싱크로나이져(SY1,SY2,SY3,SY4)는 별도의 유압식 또는 전기식 액츄에이터를 이용하여 그 작동 제어를 할 수 있는 구성으로서, 당업자가 자명하게 이해할 수 있는 구성이므로 액츄에이터의 구체적 구성 및 작동 제어 방법에 대한 설명은 생략한다.On the other hand, the first, 2, 3, 4 sinks (SY1, SY2, SY3, SY4) is a configuration that can control the operation by using a separate hydraulic or electric actuator, which can be understood by those skilled in the art Since the configuration, the detailed description of the actuator and the operation control method will be omitted.
여기서, 본 발명에 따른 모터 유니트 및 이 모터 유니트로부터 발생되는 동력을 출력축에 전달하는 유성기어셋트에 대한 구성을 살펴보면 다음과 같다.Here, the configuration of the motor unit and the planetary gear set for transmitting the power generated from the motor unit to the output shaft according to the present invention will be described.
2개 이상의 동력원을 사용하는 하이브리드 전기 자동차는 엔진과 모터를 동 력원으로 하여 동력 전달 구조를 구성하는 바, 본 발명의 모터 유니트는 동력전달용 제1모터(M1)와 브레이크용 제2모터(M2)로 구성된다.The hybrid electric vehicle using two or more power sources constitutes a power transmission structure using the engine and the motor as the power sources. The motor unit of the present invention includes the first motor M1 for power transmission and the second motor M2 for the brake. It is composed of
상기 동력전달용 제1모터(M1)는 회전력을 출력축에 전달하는 동력전달 역할을 하는 모터로서 그 회전축에는 제1선기어(S1)가 부착되고, 상기 브레이크용 제2모터(M2)는 제1모터(M1)의 회전력을 각 출력축에 전달할 때 브레이크 역할을 하는 모터로서 그 회전축에는 제2선기어(S2)가 부착된다.The first motor M1 for power transmission is a motor that transmits a rotational force to the output shaft, and a first sun gear S1 is attached to the rotation shaft, and the second motor M2 for the brake is a first motor. A motor serving as a brake when transmitting the rotational force of M1 to each output shaft, and the second sun gear S2 is attached to the rotation shaft.
본 발명에 적용되는 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어(single pinion planetary gear)과 더블 피니언 유성기어(double pinion planetary gear)의 혼합형 유성기어셋트로서, 단일 피니언 구조의 유성기어(P1)와 이중 피니언 구조의 유성기어(P2)를 포함한다.The planetary gear set applied to the present invention is a mixed planetary gear set of a single pinion planetary gear and a double pinion planetary gear, and a single pinion planetary gear (P1) and a double pinion structure. It includes a planetary gear (P2) of.
상기 단일 피니언 기어의 제1유성기어(P1)는 상기 제1선기어(S1)와 연결되고, 상기 이중 피니언 기어의 제2유성기어(P2)는 상기 제1유성기어(P1)와 앞뒤로 배치되어 제1유성기어(P1)와 동축을 이루며 연결되며, 상기 제2유성기어(P2)는 상기 브레이크용 제2모터(M2)와 연결된 제2선기어(S2)와 치합된다.The first planetary gear P1 of the single pinion gear is connected to the first sun gear S1, and the second planetary gear P2 of the double pinion gear is arranged back and forth with the first planetary gear P1. It is connected coaxially with the first planetary gear (P1), the second planetary gear (P2) is meshed with the second sun gear (S2) connected to the second motor (M2) for the brake.
상기 제1 및 제2유성기어(P1,P2)의 외곽에는 링기어(R)가 배열되는 바, 이 링기어(R)는 상기 제1출력장치의 제2피동기어(D2)와 연결된다.A ring gear R is arranged outside the first and second planetary gears P1 and P2, and the ring gear R is connected to the second driven gear D2 of the first output device.
특히, 상기 유성기어셋트의 캐리어(CA)는 상기 제3피동기어(D3)에 연결된다.In particular, the carrier CA of the planetary gear set is connected to the third driven gear D3.
이러한 본 발명의 유성기어열에 의하면, 제1속에서 상기 제2모터(M2)가 제2선기어(S2)를 잡아줌으로써, 상기 제1모터(M1)의 동력이 캐리어(CA) 및 제3피동기어(D3)를 통하여 제1출력축(201)에 전달되어진다.According to the planetary gear train of the present invention, the second motor M2 grabs the second sun gear S2 in the first speed, so that the power of the first motor M1 is transferred to the carrier CA and the third driven gear. It is transmitted to the
이와 같은 본 발명의 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기는 각 입력축에 6개의 구동기어로 전진 6속 및 후진 1속을 포함하여 총 7속의 변속을 구현할 수 있다.Such a dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle according to the present invention can realize a total of seven speeds including six forward speeds and one reverse speed on six driving gears on each input shaft.
이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 변속기의 각 변속 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, each shift process of the transmission according to the embodiment of the present invention having the configuration as described above will be described.
본 발명의 실시예에 따른 변속기는 싱글 피니언 유성기어(SPPG: single pinion planetary gear)와 더블 피니언 유성기어(DPPG: double pinion planetary gear)의 혼합형 유성치차 구조를 이용한 것으로서, 링기어(R)를 2속 기어 즉, 제2피동기어(D2)에 연결하고, 캐리어(CA)는 3속 기어, 즉 제3피동기어(D3)에 연결하여 동력을 전달하는 구조로서, 상기 동력전달용 제1모터(M1)는 제1선기어(S1)와, 상기 브레이크용 제2모터(M2)는 제2선기어(S2)에 연결되어 구동 및 발전을 수행하게 된다.The transmission according to the embodiment of the present invention uses a mixed planetary gear structure of a single pinion planetary gear (SPPG) and a double pinion planetary gear (DPPG), and has a ring gear (R) of 2. Is connected to the second gear, that is, the second driven gear (D2), the carrier (CA) is connected to the third speed gear, that is, the third driven gear (D3) is a structure for transmitting power, the first motor for power transmission ( M1) is connected to the first sun gear S1 and the brake second motor M2 is connected to the second sun gear S2 to perform driving and power generation.
도 2에 도시된 바와 같이, 엔진의 회전력을 이용하는 제1속은 제1싱크나이져(SY1)가 우측으로 작동함으로써, 상기 제1피동기어(D1)와 제1출력축(201)이 동기 속도로 체결되고, 이와 동시에 듀얼 클러치중 제1클러치(C1)가 동작하여 제1속이 이루어진다.As shown in FIG. 2, the first speed using the rotational force of the engine is operated by the first sinkizer SY1 to the right, whereby the first driven gear D1 and the
이러한 제1속에서 제1피동기어(D1)와 제1출력축(201)이 동기속도로 체결되어 엔진의 동력이 전달될 때, 3속 기어 즉, 상기 제3피동기어(D3)는 유성기어셋트의 캐리어(CA)와 연결되어 있으므로, 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 동력을 제1출력축(201)에 전달할 수 있다.When the first driven gear D1 and the
이때, 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 회전력은 링기어(R)를 통하여 2속 기어 즉, 제2피동기어(D2)로 전달되는 바, 제2피동기어(D2)는 제2클러치(C2)가 해제되어 있기 때문에 공회전하게 된다.At this time, the rotational force of the first power transmission motor (M1) is transmitted to the second speed gear, that is, the second driven gear (D2) through the ring gear (R), the second driven gear (D2) is a second clutch Since (C2) is released, the engine is idle.
즉, 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 속도에 따라 링기어(R)와 연결된 제2피동기어(D2)의 속도가 결정되며, 이때 제2피동기어(D2)는 상기 제2클러치(C2)가 해제되어 있기 때문에 공회전하게 된다.That is, the speed of the second driven gear D2 connected to the ring gear R is determined according to the speed of the first power transmission motor M1, wherein the second driven gear D2 is the second clutch (D2). Since C2) is released, it is idle.
이와 같이, 엔진의 동력이 홀수단(1,3,5) 입력축의 속도를 결정하고, 동시에 제2선기어(S2)를 브레이크용 제2모터(M2)가 잡아줌과 함께 동력전달용 제1모터(M1)의 토크가 캐리어(CA)를 거쳐 제3피동기어(D3)로 전달되어, 동력전달용 제1모터(M1)의 동력으로 캐리어(CA) 및 제3피동기어(D3)의 속도가 결정된다.In this way, the power of the engine determines the speed of the input means of the hole means (1, 3, 5), and at the same time the second motor (M2) for the brake holds the second sun gear (S2) and the first motor for power transmission. The torque of M1 is transmitted to the third driven gear D3 via the carrier CA, so that the speeds of the carrier CA and the third driven gear D3 are driven by the power of the first motor M1 for power transmission. Is determined.
제2속은 상기 제1클러치(C1)가 동작하고 제2클러치(C2)가 동작해제된 상태에서, 상기 제2싱크로나이져(SY2)가 도 2를 기준으로 좌측으로 작동하는 동시에 상기 제1싱크로나이져(SY1)는 중립으로 이동하고, 이에 상기 제2싱크로나이져(SY2)에 의하여 상기 제2피동기어(D2)와 제1출력축(201)이 동기속도로 체결되며, 이와 동시에 상기 제1클러치(C1)가 동작 해제되고 제2클러치(C2)가 동작하여 이루어진다.In the second speed, while the first clutch C1 is operated and the second clutch C2 is deactivated, the second synchronizer SY2 operates to the left with reference to FIG. The niger SY1 moves to the neutral position, whereby the second driven gear D2 and the
이러한 제1 및 제2속의 변속 단계와 같이, 제3,4,5,6속 및 R단 변속 단계도 해당 싱크로나이져에 의하여 해당 변속단의 피동기어와 해당 출력축이 동기 속도로 체결되어 이루어지며, 물론 제1 및 제2클러치는 교번으로 작동된다.Like the first and second speed shifting steps, the third, fourth, fifth, sixth and R speed shifting steps are performed by synchronizing the driven gear of the shifting speed with the corresponding output shaft at a synchronous speed. Of course, the first and second clutches are operated alternately.
이때, 제2속에서, 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 동력이 제1선기어(S1) 및 단일 피니언 구조의 제1유성기어(P1)을 통하여 링기어(R)로 전달되는 동시에 상기 제2피동기어(D2)로 전달되고, 결국 동력전달용 제1모터(M1)의 동력이 링기어(R)와 제2피동기어(D2)를 통하여 제1출력축(201)으로 전달된다.At this time, at the second speed, the power of the first motor M1 for power transmission is transmitted to the ring gear R through the first sun gear S1 and the first planetary gear P1 having a single pinion structure. It is transmitted to the second driven gear (D2), the power of the first motor (M1) for power transmission is transmitted to the
제2속으로의 변속 시점이 되었을 때, 좀 더 원활한 동기화 과정을 위하여 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 속도 제어를 통한 2속기어 즉, 제2피동기어의 속도 제어가 가능하다.
여기서, 제2출력축(202)을 사용하는 제5속 및 제6속 동작을 살펴보면 다음과 같다.
제5속은 제3싱크나이져(SY3)가 우측으로 작동함으로써, 상기 제5피동기어(D5)와 제2출력축(202)이 동기 속도로 체결되고, 이와 동시에 듀얼 클러치중 제1클러치(C1)가 동작하여 제5속이 이루어진다.
이러한 제5속에서 제5피동기어(D5)와 제2출력축(202)이 동기속도로 체결되어 엔진의 동력이 바로 제2출력축(202)으로 전달된다.
또한, 제6속은 상기 제1클러치(C1)가 동작하고 제2클러치(C2)가 동작해제된 상태에서, 상기 제4싱크로나이져(SY4)가 도 2를 기준으로 우측으로 작동하는 동시에 상기 제2싱크로나이져(SY4)는 중립으로 이동하고, 이에 상기 제4싱크로나이져(SY4)에 의하여 상기 제6피동기어(D4)와 제2출력축(202)이 동기속도로 체결되며, 이와 동시에 상기 제1클러치(C1)가 동작 해제되고 제2클러치(C2)가 동작하여 이루어져, 엔진의 동력이 바로 제2출력축(202)을 전달된다.
이러한 제1 및 제2속, 제5속 및 제6속의 변속 단계와 같이, 제3,4 및 R단 변속 단계도 해당 싱크로나이져에 의하여 해당 변속단의 피동기어와 해당 출력축이 동기 속도로 체결되어 이루어지며, 물론 제1 및 제2클러치는 교번으로 작동된다.When the shift time to the second speed is reached, it is possible to control the speed of the second speed gear, that is, the second driven gear through the speed control of the power transmission first motor M1 for a more smooth synchronization process.
Here, the fifth and sixth speed operations using the
In the fifth speed, as the third sinkizer SY3 operates to the right, the fifth driven gear D5 and the
At this fifth speed, the fifth driven gear D5 and the
In addition, the sixth speed is operated while the first clutch C1 and the second clutch C2 are deactivated, and the fourth synchronizer SY4 operates to the right with reference to FIG. The second synchronizer SY4 moves to the neutral position, whereby the sixth driven gear D4 and the
Like the shift stages of the first, second, fifth, and sixth speeds, the third, fourth, and R-speed shifting stages also engage the driven gear and the output shaft of the shifting stage at a synchronous speed by the synchronizer. The first and second clutches are alternately operated.
나머지 3속, 4속, 후진 변속은 상술한 제1,2,5,6속과 같은 유사한 방법으로 진행된다.The remaining third, fourth, and reverse shifts are performed in a similar manner as the first, second, fifth, and sixth speeds described above.
이와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차용 변속기에 의하면, 제2입력축과 연동되는 짝수단(2,4,6) 혹은 제1입력축과 연동되는 홀수단(1,3,5)의 피동기어중 어느 하나가 출력축과 동기화되어, 상기한 유성기어셋트를 통하여 동력전달용 제1모터의 동력을 출력축에 전달할 수 있기 때문에 기존의 변속기에서 발생되던 동력단절 현상이 일어나지 않게 된다.As described above, according to the transmission for a hybrid electric vehicle according to the present invention, among the driven gears of the mating means 2, 4, 6 interlocked with the second input shaft or the hole means 1, 3, 5 interlocked with the first input shaft. Any one is synchronized with the output shaft, so that power of the first motor for power transmission can be transmitted to the output shaft through the planetary gear set, so that the power disconnection phenomenon generated in the existing transmission does not occur.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기에 의하면, 제2입력축과 연동되는 짝수단(2,4,6) 혹은 제1입력축과 연동되는 홀수단(1,3,5)의 피동기어중 어느 하나가 출력축과 동기화됨과 함께 유성기어셋트를 통하여 동력전달용 제1모터의 동력을 출력축에 전달할 수 있도록 함으로써, 기존의 변속기에서 발생되던 동력단절 현상이 일어나지 않는 장점이 있으며, 구동 및 회생 제동시 좀 더 다양한 변속 제어 전략을 적용할 수 있어, 에너지 효율을 극 대화하는데 기여할 수 있다.As described above, according to the dual clutch transmission for a hybrid electric vehicle according to the present invention, the mating means (2, 4, 6) interlocked with the second input shaft or the hole means (1, 3, 5) interlocking with the first input shaft By allowing any one of the driven gears to be synchronized with the output shaft and transmitting the power of the first motor for power transmission to the output shaft through the planetary gear set, there is an advantage that the power disconnection phenomenon generated in the conventional transmission does not occur. In addition, more variable shift control strategies can be applied for regenerative braking, which can contribute to maximizing energy efficiency.
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