KR101282721B1 - 복수개의 입력축을 구비하는 변속기어열 및 이를 이용하는 변속장치 - Google Patents

복수개의 입력축을 구비하는 변속기어열 및 이를 이용하는 변속장치 Download PDF

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Abstract

자유도 구속수단을 구비하는 유성기어장치 및 2개 이상의 독립된 입력축을 구비하는 변속기어열을 포함하는 차량에서 이용되는 변속장치가 개시된다. 변속기어열의 주 입력축은 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축과 연결된다. 제1 축은 일단이 바퀴구동축 또는 내연기관엔진축과 연동가능하게 연결되며 타단은 동기화 장치를 통하여 주 입력축과 연결되고, 1개 이상의 제1 기어를 구비한다. 제2 축은 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제2 기어를 구비하며, 일단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단이다. 제3 축은 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제3 기어를 구비하며, 일단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단이다. 제2 축의 타단은 주 입력축과 기어 맞물림을 통해 반대 방향으로 회전되도록 연결된다. 제3 축의 타단은 주 입력축이 링 기어의 회전축과 연결되는 경우 캐리어의 회전축과 연동되며, 주 입력축이 캐리어의 회전축과 연결되는 경우 링 기어의 회전축과 연결되는데, 연결된 축과는 기어 맞물림을 통해 반대 방향으로 회전되도록 연결된다.

Description

복수개의 입력축을 구비하는 변속기어열 및 이를 이용하는 변속장치{Gear transmission having multiple input axles and transmission device using the same}
본 발명은 자유도 구속수단을 갖는 유성기어장치와 변속기어열을 구비하는 차량용 변속장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 자유도 구속수단 및 선 기어와 연결된 모터/제너레이터를 갖는 유성기어장치 및 이 유성기어장치의 링 기어 회전축 및 캐리어 회전축과 연결되는 축을 갖는 변속기어열을 이용하여, 변속 작동시 모터/제너레이터에 의해 동기화가 신속하고 부드럽게 이루어질 수 있는 변속장치에 관한 것이다.
최근의 차량들은 일반적으로 자동변속기를 이용하고 있다. 많은 에너지 손실과 추가의 비용에도 불구하고 자동변속기를 사용하는 주요 이유는 사용의 편리함과 우수한 승차감이다. 최근에 자동변속기의 에너지 손실에 관한 문제를 해결하기 위하여 다양한 자동화 기어변속기들이 개발되어 보급되고 있다. 그러나, 이러한 자동화 기어변속기들은 다른 문제점을 발생시킨다. 예를 들어, 일축 클러치 자동화 기어변속기는 변속시간이 길어 승차감이 떨어지는 문제가 있으며, 이축 클러치 자동화 기어변속기는 가격이 비싸고 내구성이 떨어지는 문제가 있다.
다른 예로서, 본 출원인에 의하여 출원된 특허출원 10-2010-0038963호에서는 클러치없는 기어변속기가 제공되고 있는데, 이 기어변속기는 일축의 입력축 및 출력축만을 가지고 있어 변속동안에 동력이 단절되는 문제가 있어 제2의 모터를 구비한 하이브리드 차량에는 적절하나 일반 승용차에 적용하기는 곤란하다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 변속작동이 신속하게 이루어지고 승차감이 우수한 차량용 변속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따라, 차량에서 이용되는 변속장치로서, 선 기어의 회전축, 플래너터리 기어와 연결된 캐리어의 회전축 및 링 기어의 회전축을 구비하고 이들 3개의 회전축들은 모두 동일한 축을 중심으로 회전하는 유성기어장치; 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축과 연결되는 모터/제너레이터; 상기 유성기어장치의 3개의 축 중에서 어느 2개의 축의 회전을 선택적으로 동기화시킴으로써 유성기어장치의 자유도를 구속하는 자유도 구속수단; 및 상기 유성기어장치와 차량의 내연기관엔진의 사이 또는 상기 유성기어장치와 차량의 바퀴구동축의 사이에 배치되고, 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축에 연결되는 회전축과 링 기어의 회전축과 연결되는 회전축을 구비하는 변속기어열을 포함하는 차량에서 이용되는 변속장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따라, 차량에서 이용되는 변속장치로서, 선 기어의 회전축, 플래너터리 기어와 연결된 캐리어의 회전축 및 링 기어의 회전축을 구비하고 이들 3개의 회전축들은 모두 동일한 축을 중심으로 회전하며, 링 기어의 회전축은 차량의 내연기관엔진과 연결되는 유성기어장치; 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축과 연결되는 모터/제너레이터; 상기 유성기어장치의 3개의 축 중에서 어느 2개의 축의 회전을 선택적으로 동기화시킴으로써 유성기어장치의 자유도를 구속하는 자유도 구속수단; 및 상기 유성기어장치와 차량의 바퀴구동축의 사이에 배치되는 변속기어열로서, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축과 연결되고 타단은 다른 축과의 연결을 위한 제1 동기화 장치를 구비하는 주 입력축; 일단은 제1 동기화 장치를 경유하여 주 입력축과 연결되고 타단은 바퀴구동축과 연동가능하게 연결되며 1개 이상의 제1 기어를 구비하는 제1 축; 상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제2 기어를 구비하며, 일단은 상기 주 입력축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제2 축; 상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제3 기어를 구비하며, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링기어의 회전축 중에서 상기 주 입력축과 연결되지 않은 회전축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제3 축; 상기 제2 축에 마련된 1개 이상의 제2 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제2 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제2 동기화 장치; 및 상기 제3 축에 마련된 1개 이상의 제3 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제3 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제3 동기화 장치를 구비하는 변속기어열을 포함하는 차량에서 이용되는 변속장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 차량에서 이용되는 변속장치로서, 선 기어의 회전축, 플래너터리 기어와 연결된 캐리어의 회전축 및 링 기어의 회전축을 구비하고 이들 3개의 회전축들은 모두 동일한 축을 중심으로 회전하며, 캐리어의 회전축은 차량의 내연기관엔진과 연결되는 유성기어장치; 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축과 연결되는 모터/제너레이터; 상기 유성기어장치의 3개의 축 중에서 어느 2개의 축의 회전을 선택적으로 동기화시킴으로써 유성기어장치의 자유도를 구속하는 자유도 구속수단; 및 상기 유성기어장치와 차량의 바퀴구동축의 사이에 배치되는 변속기어열로서, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축과 연결되고 타단은 다른 축과의 연결을 위한 제1 동기화 장치를 구비하는 주 입력축; 일단은 제1 동기화 장치를 경유하여 주 입력축과 연결되고 타단은 바퀴구동축과 연동가능하게 연결되며 1개 이상의 제1 기어를 구비하는 제1 축; 상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제2 기어를 구비하며, 일단은 상기 주 입력축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제2 축; 상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제3 기어를 구비하며, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링기어의 회전축 중에서 상기 주 입력축과 연결되지 않은 회전축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제3 축; 상기 제2 축에 마련된 1개 이상의 제2 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제2 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제2 동기화 장치; 및 상기 제3 축에 마련된 1개 이상의 제3 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제3 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제3 동기화 장치를 구비하는 변속기어열을 포함하는 차량에서 이용되는 변속장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 차량에서 이용되는 변속장치로서, 선 기어의 회전축, 플래너터리 기어와 연결된 캐리어의 회전축 및 링 기어의 회전축을 구비하고 이들 3개의 회전축들은 모두 동일한 축을 중심으로 회전하는 유성기어장치; 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축과 연결되는 모터/제너레이터; 상기 유성기어장치의 3개의 축 중에서 어느 2개의 축의 회전을 선택적으로 동기화시킴으로써 유성기어장치의 자유도를 구속하는 자유도 구속수단; 및 상기 유성기어장치와 차량의 내연기관엔진 사이에 배치되는 변속기어열로서, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축과 연결되고 타단은 다른 축과의 연결을 위한 제1 동기화 장치를 구비하는 주 입력축; 일단은 제1 동기화 장치를 경유하여 주 입력축과 연결되고 타단은 내연기관 회전축과 연동가능하게 연결되며 1개 이상의 제1 기어를 구비하는 제1 축; 상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제2 기어를 구비하며, 일단은 상기 주 입력축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제2 축; 상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제3 기어를 구비하며, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링기어의 회전축 중에서 상기 주 입력축과 연결되지 않은 회전축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제3 축; 상기 제2 축에 마련된 1개 이상의 제2 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제2 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제2 동기화 장치; 및 상기 제3 축에 마련된 1개 이상의 제3 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제3 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제3 동기화 장치를 구비하는 변속기어열을 포함하는 차량에서 이용되는 변속장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 전술한 변속장치 중의 어느 한 변속장치를 이용하는 차량의 변속방법으로서, (a) 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 주 입력축을 통해 상기 변속기어열의 제2 축 또는 제3 축 중 어느 한 축을 경유하여 제1 축으로 전달되는 단계; (b) 상기 자유화 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 동기화된 상태에서 해제되어 상기 유성기어장치의 자유도가 2가 되는 단계; (c) 상기 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축이 회전되어 상기 변속기어열의 제2 축 또는 제3 축 중 동력이 전달되고 있지 않는 축의 회전을 그 축상에 마련된 1개 이상의 기어 중의 어느 하나의 회전과 동기화시키는 단계; (d) 상기 단계 (a)에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 전달되고 있던 변속기어열의 상기 어느 한 축 및 상기 단계 (c)에서 동기화된 상기 다른 축을 모두 경유하여 내연기관의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 변속기어열의 제1 축으로 전달되는 상태에서 상기 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축에 토크를 인가함으로써 상기 변속기어열의 상기 어느 한 축의 동기화 장치로 전달되는 토크를 감소시키는 단계; (e) 상기 단계 (d)에서 상기 어느 한 축의 동기화 장치의 토크가 충분히 감소된 후, 상기 어느 한 축의 동기화 장치를 해제하는 단계; 및 (f) 상기 모터/제너레이터의 속도를 링 기어 또는 캐리어의 회전속도에 맞춘 후, 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태로 변환되는 단계를 포함하는 차량의 변속방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 전술한 변속장치 중의 어느 한 변속장치를 이용하는 차량의 변속방법으로서, (a) 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 주 입력축의 제1 동기화 장치를 통해 상기 변속기어열의 제1 축으로 전달되는 단계; (b) 상기 자유화 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 동기화된 상태에서 해제되어 상기 유성기어장치의 자유도가 2가 되는 단계; (c) 상기 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축이 회전되어 제3 축의 회전을 그 축상에 마련된 1개 이상의 기어 중의 어느 하나의 회전과 제3 동기화 장치에 의하여 동기화되는 단계; (d) 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 주 입력축의 제1 동기화 장치 및 제3 축의 제3 동기화 장치를 통하여 동시에 전달되는 상태에서 상기 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축에 토크를 인가함으로써 상기 제1 동기화 장치로 전달되는 토크를 감소시키는 단계; (e) 상기 제1 동기화 장치의 토크가 충분히 감소된 후, 상기 제1 동기화 장치를 해제하는 단계; 및 (f) 상기 모터/제너레이터의 속도를 링 기어 또는 캐리어의 회전속도에 맞춘 후, 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태로 변환되는 단계를 포함하는 차량의 변속방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 전술한 변속장치 중의 어느 한 변속장치를 이용하는 차량의 변속방법으로서, (a) 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 주 입력축으로부터 상기 변속기어열의 제3 축을 경유하여 제1 축으로 전달되는 단계; (b) 상기 자유화 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 동기화된 상태에서 해제되어 상기 유성기어장치의 자유도가 2가 되는 단계; (c) 상기 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 속도가 조절됨으로써 주 입력축의 속도가 상기 변속기어열의 제1 축의 회전과 동기화된 후 상기 주 입력축과 변속기어열의 제1 축을 연결하는 제1 동기화 장치가 결속되는 단계; (d) 상기 단계 (a)에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 제1 동기화 장치 및 제3 동기화 장치를 모두 경유하여 전달되는 상태에서 상기 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축에 토크를 조절함으로써 상기 변속기어열의 상기 제3 동기화 장치로 전달되는 토크를 감소시키는 단계; (e) 상기 제3 동기화 장치로 전달되는 토크가 충분히 감소된 후, 상기 제3 동기화 장치를 해제하는 단계; 및 (f) 상기 모터/제너레이터의 속도를 링 기어 또는 캐리어의 회전속도에 맞춘 후, 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태로 변환되는 단계를 포함하는 차량의 변속방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축과 연결되고 타단은 다른 축과의 연결을 위한 제1 동기화 장치를 구비하는 주 입력축; 일단은 상기 제1 동기화 장치를 경유하여 주 입력축과 연결되고 타단은 바퀴구동축 또는 내연기관엔진과 연동가능하게 연결되며 1개 이상의 제1 기어를 구비하는 제1 축; 상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제2 기어를 구비하며, 일단은 상기 주 입력축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제2 축; 상기 제2 축의 1개 이상의 제2 기어와 맞물린 상태를 유지하는 상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 추가로 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제3 기어를 구비하며, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링기어의 회전축 중에서 상기 주 입력축과 연결되지 않은 회전축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제3 축; 상기 제2 축에 마련된 1개 이상의 제2 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제2 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제2 동기화 장치; 및 상기 제3 축에 마련된 1개 이상의 제3 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제3 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제3 동기화 장치를 구비하는차량에서 이용되는 변속기어열이 제공된다.
본 발명의 또다른 형태로서, 전술한 변속장치 중의 어느 한 변속장치를 구비한 차량이 제공된다.
본 발명에 따라, 변속 작동이 종래의 변속장치에 비해 신속하게 이루어지는 변속장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따른 변속장치는 종래의 변속장치에 비하여 변속 토크가 강력하고 부드럽게 전달되기 때문에 더 나은 승차감을 제공한다.
도 1은 본 발명에 일실시예에 따른 변속장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 일실시예의 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3는 도 1에 도시된 실시예에서 이용될 수 있는 7단 변속기어열을 도시한 도면이다.
도 4 및 5는 각각 도 1에 도시된 실시예에서 이용될 수 있는 5단 및 9단 변속기어열을 도시한 도면이다.
도 6는 도 1에 도시된 실시예에 따른 변속장치에서 증속 변속 작동이 이루어질 때의 공선도이다.
도 7은 도 6에 따른 증속 변동 작동시 유성기어장치에 인가되는 토크의 변동을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 실시예에 따른 변속장치에서 증속 변속 작동이 이루어질 때의 공선도이다.
도 9는 도 8에 따른 증속 변동 작동시 유성기어장치에 인가되는 토크의 변동을 나타내는 도면이다.
도 10 및 11은 도 1에 도시된 실시예에 따른 변속장치에서 감속 변속 작동이 이루어질 때의 공선도이다.
도 12a 및 12b는 각각 도 1에 도시된 실시예 및 그 변형례를 도식적으로 표현한 도면이다.
도 13은 본 발명의 따른 다른 유형의 실시예를 도시한 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 실시예의 변형례를 도시한 도면이다.
도 15 및 16은 각각 도 13에 도시된 실시예에서 증속 변속 작동시 유성기어장치에 인가되는 토크의 변동을 나타내는 도면이다.
도 17 및 18은 각각 본 발명에 따른 또다른 유형의 실시예 및 그 변형예를 도시한 도면이다.
도 19는 도 17 및 도 18에 도시된 실시예에서 이용될 수 있는 7단 변속기어열을 도시한 도면이다.
도 20은 종래의 변속장치 및 본 발명에 따른 변속장치에서 변속 작동시 시간에 따른 토크의 변동을 시뮬레이션한 그래프이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 및 2에는 각각 본 발명의 일 실시예 및 그 변형예에 따른 차량용 변속장치가 도시되어 있다. 변속장치는 차량의 내연기관엔진(ICE)과 연결되는 유성기어장치(10), 유성기어장치(10)의 선 기어의 회전축과 연결되는 모터/제너레이터(MG), 유성기어장치(10)의 자유도를 조정하는 자유도 구속수단(20) 및 복수개의 입력축을 구비하는 변속기어열(100)을 포함한다.
유성기어장치(10)는 선 기어, 캐리어에 의해 연결된 복수개의 플래너터리 기어 및 링 기어를 포함한다. 선 기어의 회전축, 캐리어의 회전축 및 링 기어의 회전축은 모두 동일한 축을 중심으로 회전한다. 도시된 실시예에서 유성기어장치(10)의 링 기어의 회전축은 내연기관엔진(ICE)의 출력축과 연결된다.
모터/제너레이터(MG)는 선택적으로 모터 또는 발전기로 작동할 수 있다. 모터/제너레이터의 기능은 회전방향과 무관하다. 즉, 모터/제너레이터는 모터로 작동하면서 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있으며, 제너레이터로 작동하면서도 시계방향 또는 반시계방향으로 회전할 수 있다. 도시된 실시예에서 모터/제너레이터(MG)의 회전축은 유성기어장치(10)의 선 기어의 회전축과 연결된다. 이에 따라, 모터/제너레이터(MG)는 유성기어장치(10)의 선 기어의 회전축을 회전시키는 모터로서 작동하거나, 선 기어의 회전축의 회전에 의해 전력을 발생시키는 발전기로서 작동할 수 있다.
자유도 구속수단(20)은 유성기어장치(10)의 3개의 축, 즉, 선 기어의 회전축, 캐리어의 회전축 및 링 기어의 회전축 중에서 어느 2개의 축의 회전을 선택적으로 동기화시킴으로써 유성기어장치(10)의 자유도를 구속한다. 도시된 실시예에서는 선 기어의 회전축과 캐리어의 회전축을 동기화시키도록 배치되어 있다. 자유도 구속수단(20)으로는 도그 클러치, 싱크로 메시 등이 적용될 수 있다. 자유도 구속수단(20)이 해제된 상태에서는 유성기어장치(10)의 자유도는 2가 되어 각 회전축은 기구학적인 관계에 따라 서로 다른 속도로 회전하며, 결속된 상태에서는 자유도가 1이 되어 선 기어, 캐리어 및 링 기어의 회전축이 모두 같은 속도로 회전하게 된다.
본 발명에 따른 변속장치에서 이용되는 자유도 구속수단을 구비한 유성기어장치에 대해서 본 출원인은 특허출원 10-2011-0011012호로 출원한 바 있으며, 해당 출원의 상세한 설명은 본 특허출원의 상세한 설명의 일부로 포함되고 본 특허출원의 상세한 설명의 일부를 구성한다.
도 3에는 본 발명에 따른 대표적인 변속기어열로서 7단(전진 6단 후진 1단)의 변속기어열(100)이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 변속기어열(100)은 유성기어장치(10)와 차량의 바퀴구동축의 사이에 배치되며 후진 기어축을 포함하여 모두 5개의 축(101, 110, 120, 130, 140)을 구비한다. 다만, 본 발명에 따른 변속장치에 적용되는 도 3에 도시된 기술적 구성에 한정되지 않으며, 다양한 변속단을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4에는 본 발명에 따른 5단(전진 4단 후진 1단)의 변속기어열(100’)이 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명에 따른 9단(전진 8단 후진 1단)의 변속기어열(100”)이 도시되어 있다. 후진 변속은 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이 후진 기어축(140)을 통해 이루어질 수 있지만, 다른 방식으로서 별도의 후진 기어축이 없이 모터/제너레이터의 회전방향을 전환함으로써 이루어질 수도 있다. 이 경우, 후진 기어축(140)을 생략할 수 있다. 후진 기어축이 생략되는 경우 변속기어열은 4개의 축(101, 110, 120, 130)을 구비하게 된다.
도 3에 도시된 변속기어열은 유성기어장와 연결되어 이로부터 입력을 받는 주 입력축(101), 주로 전진 방향의 변속에 관여하는 3개의 축(110, 120, 130) 및 1개의 후진 기어축(140)을 포함한다. 주 입력축(101)을 제외한 각 축에는 1개 이상의 기어가 마련된다. 기어의 개수는 변속기어열의 변속 단수에 따라 달라진다.
주 입력축(101)은 일 단부(도면에서 좌측)가 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축과 연결되며 타 단부(도면에서 우측)는 다른 축과의 연결을 위하여 제1 동기화 장치(111)을 구비한다. 도 1에는 주 입력축(101)이 유성기어장치의 캐리어의 회전축과 연결된 실시예가 도시되어 있으며, 도 2에는 주 입력축(101)이 유성기어장치의 링 기어의 회전축과 연결된 실시예가 도시되어 있다.
제1 축(110)은 일 단부(도면에서 좌측)가 제1 동기화 장치(111)를 경유하여 주 입력축(101)과 연결되고 타 단부(도면에서 우측)는 엔진 또는 바퀴구동축과 연동가능하게 연결된다. 예를 들어, 바퀴구동축 측의 차동기어장치(도시되지 않음)와 연결될 수 있다. 제1 축(111)의 회전방향과 주 입력축의 회전방향은 동일하게 설정된다. 제1 축(110)은 축을 따라 소정의 간격을 두고 배열된 3개의 제1 기어(112, 114, 116)를 구비한다.
제2 축(120)은 주 입력축(101)과 기어 맞물림에 의해 연결되며, 각각 제1 축(110)의 3개의 제1 기어(112, 114, 116)와 맞물린 상태를 유지하는 3개의 제2 기어(122, 124, 126)를 구비한다. 제2 기어(122, 124, 126)는 제2 축(120)과 제2 동기화 장치(121, 123)를 통해 연결된다. 제2 기어 중에서 가장 우측에 위치한 기어(126)는 후진 기어축(140)의 후진 기어(142)를 경유하여 제1 축의 가장 우측에 위치한 기어(116)와 맞물린다. 제2 축(120)의 일 단부(도 3에서 좌측)는 제1 축(110)과 연결된 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축과 연동가능하게 연결(도 1 참조)되고, 타 단부(도 3에서 우측)는 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단이다. 제2 축(120)과 주 입력축(101)의 회전축은 서로 회전방향이 반대가 되도록 설정된다. 도시된 실시예에서는 주 입력축(101)과 제2 축(120)이 기어를 통하여 연결됨으로써, 주 입력축(101)과 제2 축(120)은 서로 반대 방향으로 일정한 회전 속도비를 유지한다.
제3 축(130)은 각각 제1 축(110)의 3개의 제1 기어(112, 114, 116)와 맞물린 상태를 유지하는 3개의 제3 기어(132, 134, 136)를 구비한다. 제3 축(130)의 일 단부(도 3에서 좌측)는 주 입력축(101)이 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축과 연결된 경우에는 링 기어축과 연결되며, 주 입력축(101)이 유성기어장치(10)의 링 기어의 회전축과 연결된 경우에는 캐리어의 회전축과 연결된다. 도 1에는 제3 축(130)의 일 단부가 주 입력축(101)과 연결되지 않은 유성기어장치(10)의 링 기어의 회전축과 연동가능하게 연결된 상태가 도시되어 있으며, 도 2에는 제3 축(130)이 캐리어의 회전축과 연동가능하게 연결된 상태가 도시되어 있다. 제3 축(130)의 타 단부(도 3에서 우측)는 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단이다. 도 1에서 제3 축(130)과 링 기어의 회전축은 서로 회전방향이 반대가 되도록 설정된다. 도시된 실시예(도 1)에서는 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축이 주 입력축(101)과 연결되고, 링 기어의 회전축과 제3 축(130)이 기어를 통하여 연결됨으로써, 주 입력축(101)과 제3 축(130)은 서로 반대 방향으로 일정한 회전 속도비를 유지한다.
후진 기어축(140)은 1개의 후진 기어(142)를 구비한다. 후진 기어축(140)의 양 단부는 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단이다.
후진 기어축(140)을 제외한 각 축에는 동기화 장치가 마련된다. 이들 동기화 장치로서는 도그 클러치, 싱크로 메시 등이 이용될 수 있다.
주 입력축(101)에 마련된 제1 동기화 장치(111)는 주 입력축(101)과 제1 축(110)의 연결을 해제하거나 결속시킨다. 제1 동기화 장치(111)에 의해 주 입력축(101)과 제1 축(110)의 연결이 해제된 상태에서는 제1 축(110)은 다른 축, 즉, 제2 축(120) 또는 제3 축(130)으로부터 맞물린 기어를 통해 동력을 전달받아 바퀴구동축으로 전달하며 연결이 결속된 상태에서는 캐리어의 회전축으로부터 직접 동력을 전달받아 바퀴구동축으로 전달한다(도 1 참조).
제2 축(120)에 마련된 제2 동기화 장치(121, 123)는 담당하는 제2 기어와 제2 축의 회전을 선택적으로 동기화시킨다. 즉, 제2 동기화 장치(121)는 제2 기어(122, 124)와 제2 축(120)의 회전을 선택적으로 동기화시키며, 제2 동기화 장치(123)는 제2 기어(126)과 제2 축(120)의 회전을 동기화시킨다. 마찬가지로, 제3 축에 마련된 제3 동기화 장치(131, 133)는 담당하는 제3 기어와 제3 축의 회전을 선택적으로 동기화시킨다. 즉, 제3 동기화 장치(131)는 제3 기어(132, 134)와 제3 축(130)의 회전을 선택적으로 동기화시키며, 제3 동기화 장치(133)는 제3 기어(136)과 제3 축(130)의 회전을 동기화시킨다.
이하에서는 도 1 및 3에 도시된 변속장치의 작동에 대해 설명한다.
차량이 정지 상태일 때, 내연기관엔진(ICE)과 모터/제너레이터(MG)는 모두 정지된 상태로 유지된다. 차량의 출발은 종래의 내연기관엔진을 이용한 차량과 같이 내연기관엔진(ICE)으로 이루어지거나, 모터/제너레이터(MG)만으로 이루어질 수 있다.
먼저, 차량이 내연기관엔진에 의해 출발하는 경우에 대해서 설명하면 다음과 같다. 차량이 정지한 상태에서 내연기관엔진의 시동을 거는 경우, 변속기어열의 주 입력축(101)과 제 1축(110)은 회전이 억제된 상태로 설정된다. 이러한 상태에서는 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축 역시 회전할 수 없게 된다. 또한, 자유도 구속수단(20)은 해제된 상태로 유지된다. 이런 설정 하에서 유성기어장치(10)의 선 기어의 회전축과 링 기어의 회전축은 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 모터/제너레이터를 엔진 축의 회전방향과 반대방향으로 구동시키면, 링 기어의 회전축과 연결된 엔진의 축이 회전하고 시동이 걸리게 된다. 엔진에 시동이 걸리면, 모터/제너레이터는 토크(또는 동력) 공급을 중지할 수 있다. 다음으로, 차량이 출발하기 위해 변속 제1 단의 기어 연결을 수행한다. 도 2에 도시된 변속기어열(100)에서 제2 축(120)의 제2 기어(122)가 제1 단 변속기어에 해당한다. 따라서, 제2 동기화 장치(121)은 제2 축(120)과 제2 기어(122)의 회전이 동기화되도록 결속된다. 이런 상태에서 변속기어열(100)의 주 입력축(101)과 출력축인 제1 축(110)의 잠금 상태를 해제하면 엔진의 동력이 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축을 경유하여 변속기어열(100)의 제2 축(120)을 통해 제1 축(110)으로 전달되며 그 크기는 모터/제너레이터의 토크에 의하여 조절된다. 변속기어열(100)로 전달된 동력은 차량의 바퀴구동축으로 전달되어 차량이 출발하게 된다. 차량이 출발하면, 상기 모터/제너레이터에 의해 선 기어의 회전축의 속도를 캐리어의 회전축의 속도에 맞춘 후, 자유도 구속수단(20)이 결속되어 유성기어장치(10)의 모든 회전축이 동일한 속도로 회전하게 된다.
다른 방법으로서, 차량의 출발이 모터/제너레이터의 동력만으로 이루어질 수 있다. 엔진의 동력만으로 출발하는 경우와 마찬가지로, 차량이 정지한 상태에서 변속기어열(100)의 출력축인 제1 축(110)은 잠금 상태로 유지된다. 자유도 구속수단(20)은 해제된 상태가 되어 유성기어장치(10)의 자유도가 2가 된다. 엔진은 정지한 상태이기 때문에 엔진의 출력축과 연결된 링 기어의 회전축은 정지된 상태로 유지된다. 엔진의 출력축이 회전하는 않는 점을 확실히 보장하기 위해 엔진의 출력축의 회전을 방지하는 잠금 장치를 구비할 수도 있다. 주 입력축(101)과 제1 축(110)을 연결하는 제1 동기화 장치(111)는 해제된 상태로 유지된다. 제1 단 변속을 위해 제2 동기화 장치(122)는 변속기어열의 제2 축(120)과 제2 기어(122)의 회전을 동기화시킨다. 이런 설정 하에서 모터/제너레이터를 회전시키면, 캐리어의 회전축은 선 기어의 회전축과 같은 방향으로 회전한다. 변속기어열(100)의 제1 축(110)의 잠금 상태를 해제하면, 모터/제너레이터의 동력은 주 입력축(101)을 경유하여 제2 축(120)을 통해 제1 축(110)으로 전달되고 차량이 출발하게 된다. 모터에 의해 차량의 속도가 어느 정도 달성되면 엔진의 출력축의 잠금장치를 풀고 모터를 감속시켜 엔진을 강제 회전시킴으로써 시동을 걸게 된다. 엔진의 시동 직후, 모터를 조절하여 부드러운 승차감이 나오도록 한다. 모든 조작이 완료되면 상기 모터/제너레이터에 의해 선 기어의 회전축의 속도를 캐리어의 회전축의 속도에 맞춘 후, 자유도 구속수단(20)이 결속된 상태로 변경되고, 유성기어장치(10)의 모든 축은 동일한 속도로 회전하게 된다.
차량이 제1 단의 속도로 이동하는 중에 제2 단의 속도로 변속하는 경우에 대해 설명하면 다음과 같다. 차량이 제1 단의 속도로 이동하는 경우, 제2 축(120)의 제2 기어(122)를 통해 제1 축(110)의 제1 기어(112)로 동력이 전달된다. 자유도 구속수단은 결속된 상태로 유지된다. 이러한 설정 하에서 운전자가 엑셀레이터를 밟으면 엔진 또는 모터/제너레이터의 회전속도가 증가한다. 자유도 구속수단(20)이 결속된 상태이기 때문에 유성기어장치(10)의 회전축들을 모두 함께 회전속도가 증가하게 된다. 엔진의 출력축의 회전속도가 충분히 높아진 후에 자유도 구속수단(20)을 해제하여 유성기어장치의 자유도를 2로 만든다. 이 상태에서 모터/제너레이터의 회전을 증가시키면 변속기어열(100)의 제3 축(130)의 회전속도가 감소하게 된다. 제3 축(130)의 회전속도가 충분히 감소하여 동기화되면, 제3 동기화 장치(131)를 작동시켜 제3 축(130)과 제3 기어(132)를 동기화시킨다. 이러한 설정 하에서 동력은 제2 축(120) 및 제3 축(130) 모두를 통해서 제1 축(110)으로 전달되게 된다. 이 상태에서 모터/제너레이터에 선 기어의 회전 방향의 반대 방향으로 토크를 인가하면, 유성기어장치의 기구학적 특성에 따라, 제2 축(120)에는 그 회전 방향의 토크가 인가되고 제3 축(130)에는 그 회전 방향과 반대 방향의 토크가 인가된다. 이에 따라, 모터/제너레이터에 선 기어의 회전 방향의 반대 방향의 토크를 인가하면, 제2 축(120)의 토크는 상쇄되고 제3 축(130)의 토크는 증가하게 된다. 제2 축(120)의 토크가 충분히 상쇄되면, 동력은 거의 제3 축(130)을 통해 제1 축(110)으로 전달되는 상태가 된다. 이 때, 제2 동기화 장치(122)를 해제하여 제2 축(120)은 자유롭게 회전할 수 있는 상태로 설정한다. 이 후, 모터의 회전속도, 즉 유성기어장치(10)의 선 기어의 회전축의 속도를 엔진의 출력축의 회전속도, 즉 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축의 속도와 일치시킨다. 두 축의 속도가 일치하게 되면, 자유도 구속수단(20)을 결속시킨다. 자유도 구속수단(20)이 결속되면 유성기어장치(20)의 모든 회전축이 동일한 회전속도로 회전하며, 엔진 및 모터/제너레이터 장치의 동력은 제3 축(130)만을 통해 제1 축(110)으로 전달되고 변속 작동이 완료된다.
제1 단에서 제2 단으로의 변속 작동을 유성기어장치에 대한 공선도(collinear chart)를 기초로 설명하면 다음과 같다. 도 6에는 이러한 경우의 공선도가 도시되어 있다. 공선도에서 1로 표시된 상태는 차량이 제1 단의 속도로 이동 중인 상태를 나타낸다. 이 때, 유성기어장치의 모든 회전축은 동일한 속도(ω1)로 회전한다. 운전자가 차량의 속도를 증가시키기 위해 엑셀레이터를 조작하면, 엔진 또는 모터/제너레이터의 회전속도가 증가한다. 자유도 구속수단(20)이 결속된 상태이기 때문에, 유성기어장치(10)의 자유도는 1이고 모든 회전축의 회전속도가 함께 증가한다. 유성기어장치(10)의 모든 축의 회전속도가 증가된 상태(ω2)가 공선도에서 2로 표시되어 있다. 이러한 상태에서 내연기관엔진의 토크는 모두 유성기어장치의 캐리어의 회전축을 통해 변속기어열로 전달된다. 이 때의 토크 관계가 도 7의 상태 2에 대해 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 링 기어에는 내연기관엔진의 토크(Te)가 인가되고 캐리어의 회전축에는 변속기어열로부터의 토크(Tc)가 인가된다. 두 토크는 크기가 같고 방향이 반대이다. 여기서, 자유도 구속수단(20)을 해제하고 모터/제너레이터의 회전속도를 증가시키면, 모터/제너레이터와 연결된 선 기어의 회전축의 회전속도가 증가(ω3)한다. 변속기어열의 제2 축(120)을 경유하여 제1 축(출력축)(11)과 연결된 캐리어의 회전축은 공선도에서 2로 표시된 상태의 회전속도(ω2)를 유지한다. 이에 따라 선 기어의 회전축의 속도가 증가하면 링 기어의 회전축의 속도가 감소하고, 이와 연결된 제3 축(130)의 회전속도도 감소(ω1)하게 된다. 이러한 상태가 공선도에서 3의 상태로 표시되어 있다. 제3 축(130)의 회전속도가 감소하여 제3 축(130) 상에 마련된 제3 기어 중의 어느 하나의 기어(여기서는, 제3 기어(132)(2단 기어)의 회전과 동기화되면 제3 동기화 장치(131)가 작동하여 제3 축(130)과 해당되는 제3 기어(132)가 맞물리게 된다. 이런 상태에서 동력은 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축과 연결된 제2 축(120) 및 링 기어와 연결된 제3 축(130) 양자 모두를 통해 제1 축(110)으로 전달되게 된다. 이 상태에서 모터/제너레이터에 토크(Tm)를 선 기어의 회전 방향과 반대 방향으로 인가하면, 제2 축(120)과 연결된 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축에는 변속기어열(100)의 제2 축으로부터 캐리어의 회전축으로 인가되는 토크(Tc)와 반대 방향의 토크(Tcm)가 인가되고, 제3 축(130)과 연결된 유성기어장치의 링 기어의 회전축에는 내연기관엔진에 의한 토크(Te)와 방향이 반대인 토크(Trm)가 인가된다. 이에 따라, 제2 축(120)에 의해 제1 축(110)으로 전달되는 동력은 상쇄되고 제3 축(130)을 통해 제1 축(110)으로 전달되는 동력은 증가한다. (도 7 참조) 제2 축(120)을 통해 제1 축(110)으로 전달되는 동력이 충분히 작아진 경우, 예를 들어, 거의 영(0)이 된 경우, 제2 동기화 장치(121)를 해제하여 동력이 제2 축(120)을 통해 제1 축(110)으로 전달되는 상태를 해제한다. 이 후, 모터의 속도(ω3)를 엔진 속도(ω1)에 맞춘 후, 자유도 구속수단(20)을 결속시키면 유성기어장치(10)의 자유도는 1이 되고 공선도에서 1로 표시된 상태(ω1)로 다시 전환되며 변속 작동이 완료된다. 변속 작동이 완료된 후의 토크 관계는 도 9에서 상태 2의 토크 관계와 동일하다. 즉, 변속 작동이 완료된 후에는 변속기어열의 제3 축으로부터 유성기어장치의 링 기어로 토크가 인가되면, 이와 크기가 같고 방향이 반대인 토크가 내연기관엔진으로부터 링 기어로 인가된다.
제2 단에서 제3 단으로의 변속 작동도 이와 유사하게 이루어진다. 즉, 제3 단 변속 작동은 제3 축의 제3 기어(132)로부터 제2 축의 제2 기어(124)로 맞물림 상태가 전환됨으로써 이루어진다. 다만, 이 경우 변속 전에 엔진으로부터 동력을 전달받는 축은 제3 축이고 변속 후에 엔진으로부터 동력을 전달받는 축은 제2 축이 되기 때문에, 변속 작동시의 유성기어장치의 공선도는 전술한 경우와 약간 다르게 나타난다.
도 8에는 제2 단에서 제3 단으로의 변속 작동시의 유성기어장치의 공선도가 도시되어 있다. 제2 단으로 차량이 이동 중인 상태가 공선도에서 1의 상태(ω1)로 표시되어 있다. 운전자가 차량의 속도를 증가시키기 위해 엑셀레이터를 조작하면, 엔진의 회전속도가 증가한다. 자유도 구속수단(20)은 결속된 상태이기 때문에, 유성기어장치(10)의 모든 회전축의 회전속도가 함께 증가한다. 회전속도가 증가된 상태가 공선도에서 2의 상태(ω2)로 표시되어 있다. 도 9에는 상태 2에서 유성기어장치의 각 기어의 회전축에 인가되는 토크가 표시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상태 2에서는 링 기어의 회전축에 내연기관엔진의 토크(Te)와 변속기어열로부터 링 기어로 인가되는 토크(Tr)가 함께 작용한다. 두 토크는 크기가 같고 방향은 반대이다. 여기서, 자유도 구속수단(20)을 해제하고 모터/제너레이터의 회전속도를 감소시키면, 모터/제너레이터와 연결된 선 기어의 회전축의 회전속도가 감소(ω3)한다. 유성기어장치의 링 기어의 회전축은 변속기어열(100)의 제3 축(130)을 경유하여 제1 축(출력축)(110)과 연결되어 있기 때문에 증가된 회전속도(ω2)를 거의 그대로 유지한다. 앞에서는 캐리어의 회전축의 회전속도가 증가된 상태로 유지된 점에 차이가 있다. 이에 따라 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축의 회전속도 및 이와 연결된 변속기어열(100)의 제2 축(120)의 회전속도가 감소(ω1)하게 된다. 이러한 상태가 공선도에서 3의 상태로 표시되어 있다. 제2 축의 회전속도가 감소하여 동기화되면 제2 동기화 장치가 작동하여 제2 축과 제2 기어(124)가 맞물리게 된다. 도 9에 상태 3에서의 모터/제너레이터에 의한 토크(Tm)가 인가되면 유성기어장치의 캐리어축에 토크(Tcm)가 인가되며 링기어축에는 토크(Trm)가 안가되는 것이 표시되어 있다. 제3 축(130)으로부터 제1 축(110)으로 전달되는 토크(Tr 과 Trm의 합)가 서로 상쇄되어 충분히 작아지면, 제3 동기화 장치(132)를 해제하고, 모터 속도(ω3)를 엔진 속도(ω1)에 맞춘 후, 자유도 구속수단(20)을 결속시킨다. 이 후, 유성기어장치(10)는 다시 공선도에서 1로 표시된 상태로 전환되고 변속 작동이 완료된다. 변속 작동이 완료된 후의 토크 관계는 도7에서 상태 2의 토크 관계와 동일하다. 즉, 변속 작동이 완료된 후에는 변속기어열의 제2 축으로부터 유성기어장치의 캐리어로 토크가 인가되고, 이와 크기가 같고 방향이 반대인 토크가 내연기관엔진으로부터 링 기어로 인가된다.
제4 단으로의 변속 작동은 제2 축의 제2 기어(124)로부터 제3 축의 제3 기어(134)로 맞물림 상태가 전환됨으로써 이루어진다. 한편, 제5 단으로의 변속은 전술한 변속 작동과 약간 다르게 제3 축의 제3 기어(134)로부터 제1 축의 제1 동기화 장치(111)로 맞물림 상태가 전환되는 것으로 이루어진다. 제6 단은 오버 드라이브(over drive)에 해당하며, 제1 축의 제1 동기화 장치(111)로부터 제3 축의 제3 기어(136)로 전환됨으로써 이루어진다.
제1 축과 주 입력축을 연결하는 제5 단으로의 변속에 대해 설명하면 다음과 같다: 먼저 자유도 구속수단(20)에 의해 유성기어장치(10)의 회전축들이 모두 동기화된 상태에서 내연기관엔진의 동력이 상기 유성기어장치(10)를 통해 상기 변속기어열의 제3 축(130)을 경유하여 제1 축(110)으로 전달된다. 자유화 구속수단(20)이 해제되어 상기 유성기어장치(10)의 자유도가 2가 되면, 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치(10)의 선 기어의 회전속도가 감속됨으로써 캐리어의 회전속도가 감속된다. 따라서 캐리어축과 연결된 주 입력축(101)의 회전축이 변속기어열(100)의 제1 축(110)의 회전과 서로 동기화되면, 주 입력축(101)과 변속기어열(100)의 제1 축(110)을 연결하는 동기화 장치(111)가 결속된다. 이로써, 변속기어열(100)의 제3 축(130)의 제3 동기화 장치 및 변속기어열(100)의 주 입력축(101)의 제1 동기화 장치를 모두 경유하여 내연기관엔진의 동력이 전달된다. 이런 상태에서 모터/제너레이터에 의해 유성기어장치(10)의 선 기어의 회전축에 토크를 인가함으로써 변속기어열(100)의 제3 축(130)의 제3 동기화 장치로 전달되는 토크를 감소시킨다. 다음으로, 제3 기어(134)와 제3 축(130)을 연결하는 동기화 장치(131)를 해제하여, 내연기관엔진의 동력이 변속기어열의 제3 축(130)을 경유하여 제1 축(110)으로 전달되는 상태를 해제한다. 이후, 모터 속도를 엔진 속도에 맞춘 후, 자유도 구속수단(20)에 의해 상기 유성기어장치(10)의 회전축들이 모두 동기화된 상태로 변환됨으로써 변속이 완료된다. 제6 단(오버 드라이브)로의 변속은 이와 반대의 순서로 이루어진다.
차량의 저단 변속은 전술한 증속 변속의 과정이 반대로 수행됨으로써 이루어진다. 도 10 및 11에는 저단 변속시의 공선도가 도시되어 있다. 도 10은 저단 변속이 변속기어열의 제3 축(130)에서 제2 축(120)으로 이루어지는 경우를 나타내고, 도 11은 저단 변속이 변속기어열의 제2 축(120)에서 제3 축(130)으로 이루어지는 경우를 나타낸다.
도 10에 도시된 공선도에서, 1로 표시된 상태는 변속기어열(100)의 제3 축(130)을 통해 제1 축(110)으로 동력이 전달되는 상태로 차량이 이동 중인 경우, 예를 들어, 차량이 제4 단의 속도로 이동 중인 경우를 나타낸다. 유성기어장치(10)의 자유도 구속수단(20)은 결속된 상태로 유지되어 있기 때문에, 유성기어장치(10)의 모든 회전축은 동일한 회전 속도로 회전한다. 언덕 또는 브레이크 등의 조작으로 차량의 속도가 감소하면, 유성기어장치(10)는 공선도에서 2로 표시된 상태(ω2)로 전환된다. 여기서, 자유도 구속수단(20)을 해제하고, 모터/제너레이터를 증속시키면, 선 기어의 회전축의 속도가 증속(ω3)한다. 유성기어장치(10)의 링 기어의 회전축은 변속기어열(100)의 제3 축(130)을 통해 제1 축(출력축)(110)과 연결되어 있기 때문에 회전 속도가 제4 단의 속도에서와 동일한 상태(ω1)로 유지된다. 따라서, 캐리어의 회전축의 속도 및 이와 연결된 변속기어열(100)의 제2 축(120)의 회전속도가 감소(ω2)하게 된다. 변속기어열(100)의 제2 축(120)의 회전속도와 제2 기어(124)의 회전속도가 동기화되면, 제2 동기화 장치(121)가 작동하여 제2 축(120)과 제2 기어(124)를 동기화시킨다. 이에 따라, 동력은 제3 축(130) 및 제2 축(120) 양자 모두를 통하여 제1 축(110)으로 전달되는 상태가 된다. 이러한 상태 하에서 모터/제너레이터에 선 기어의 회전 방향으로 토크를 인가하면, 제3 축(130)에는 회전 방향으로 토크가 추가되어 상쇄되고 제2 축(120)으로는 회전 방향과 반대 방향의 토크가 전달된다. 제3 축(130)을 통해 제1 축(110)으로 전달되는 토크 및 동력이 충분히 감소하면, 제3 동기화 장치(131)를 해제하고 동력이 모두 제2 축(120)을 통하여 제1 축(110)으로 전달되도록 한다. 이 후 모터의 속도(ω3)를 엔진 속도(ω1)에 맞춘 후, 자유도 구속수단을 결속상태로 하면 유성기어장치는 자유도가 1이 되고 변속 작동이 완료된다.
도 11에 도시된 공선도에서는 변속 전에 동력이 변속기어열(100)의 제2 축(120)을 통해 제1 축(출력축)(110)으로 전달되고 변속 후에는 동력이 변속기어열(100)의 제3 축(130)을 통해 제1 축(110)으로 전달된다. 유성기어장치(10)의 캐리어의 회전축은 변속기어열(100)의 제2 축(120)과 연결되어 있으므로, 자유도 구속수단(20)이 해제되더라도 캐리어의 회전축은 감속된 속도를 유지한다. 따라서, 모터/제너레이터에 의해 선 기어의 회전축의 속도가 감속하면 링 기어의 회전축의 속도 및 이와 연결된 변속기어열(100)의 제3 축(130)의 회전속도가 증가한다. 제3 축(130)의 회전속도가 제3 기어(132)와 동기화되면 제3 동기화 장치(131)는 제3 축(130)과 제3 기어(132)를 동기화시키며, 이후 감속 변속작동은 도 10에 도시된 경우와 유사하게 이루어진다.
도 1에 도시된 실시예는 자유도 구속수단이 유성기어장치의 어느 회전축들과 연결되는지 여부 또는 변속기어열의 주 입력축이 유성기어장치의 어느 회전축과 연결되는지 여부에 따라 다양한 변형예가 가능하다. 예를 들어, 도 1에 도시된 실시예에서는 자유도 구속수단이 유성기어장치의 선 기어의 회전축과 캐리어의 회전축의 회전을 동기화시키지만, 선 기어의 회전축과 링 기어의 회전축의 회전을 동기화시키도록 배치될 수도 있다. 또한, 도 1의 실시예에서는 유성기어장치의 캐리어의 회전축이 변속기어열의 제1 축 및 제2 축과 연결되고 링 기어의 회전축이 제3 축의 회전축과 연결되지만, 이와 반대로, 캐리어의 회전축이 제3 축과 연결되고 링 기어의 회전축이 제1 축 및 제2 축과 연결될 수도 있다(도 2 참조). 도 12a에는 도 1에 도시된 실시예가 다른 방식으로 도시되어 있으며, 도 12b에는 도 12a의 변형례로서 변속기어열의 제1 축이 유성기어장치의 링 기어의 회전축과 연결된 경우가 도시되어 있다.
도 13 및 도 14에는 본 발명에 따른 변속장치의 다른 유형의 실시예가 도시되어 있다.
도 13 및 도 14에 도시된 실시예에서 도 1에 도시된 실시예와 대비하여 차이가 있는 부분은 다음과 같다: 도 1에 도시된 실시예에서는 차량의 내연기관엔진이 유성기어장치의 링 기어의 회전축과 연결되었지만, 도 13 및 도 14에 도시된 다른 유형의 실시예에서는 유성기어장치의 캐리어의 회전축과 연결된다. 제2 축 및 제3 축이 유성기어장치의 회전축과 서로 회전 방향이 반대가 되는 방식으로 연결되는 점은 동일하다.
한편, 모터/제너레이터는 도 1에 도시된 실시예에서와 마찬가지로 유성기어장치의 선 기어의 회전축과 연결된다. 또한, 자유도 구속수단도 역시 선 기어의 회전축과 다른 두 회전축 중의 어느 하나의 회전을 동기화시킨다. 즉, 도 13 및 도 14에 도시된 실시예에 대해 각각 자유도 구속수단이 선 기어와 캐리어의 회전축을 동기화시키거나 선 기어와 링 기어의 회전축을 동기화시키는 변형례가 존재할 수 있다.
도 13 및 도 14에 도시된 실시예에서 증속 변속이 이루어지는 경우에 대한 공선도는 도 1에 도시된 실시예에서의 공선도와 동일하다. 즉, 변속기어열의 제2 축에서 제3 축으로 증속 변속이 이루어지는 경우에는 도 6에 도시된 공선도와 같이 변화하고 제3 축에서 제2 축으로 변속이 이루어지는 경우에는 도 8에 도시된 공선도와 같이 변화한다. 다만, 증속 변속 과정에서 유성기어장치에 인가되는 토크의 변화는 도 1에 도시된 실시예의 경우와 비교하여 차이가 있다. 도 15 및 16은 각각 도 13 또는 도 14에 도시된 실시예에서 도 6 및 8에 도시된 공선도에 따른 변속 과정의 토크의 변화를 나타낸다.
도 17 및 18에는 본 발명에 따른 또다른 유형의 실시예가 도시되어 있다.
도 17 및 18에 도시된 실시예에서 도 1에 도시된 실시예와 대비하여 차이가 있는 부분은 다음과 같다: (1) 도 1에 도시된 실시예에서는 내연기관엔진, 유성기어장치, 변속기어열, 바퀴구동축의 순서로 장치들이 배치되었지만, 도 17 및 18에 도시된 실시예에서는 변속기어열이 내연기관엔진과 유성기어장치의 사이에 배치된다; (2) 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축이 바퀴구동축과 연결된다; (3) 변속기어열은 도 3에 도시된 변속기어열에 대해 좌우 대칭인 구조를 갖는다(도 19 참조); (4) 내연기관엔진의 출력축은 변속기어열의 제1 축과 연결되고, 변속기어열의 주 입력축의 일단은 제1 동기화 장치에 의해 제1 축과 연결되며, 타단은 캐리어의 회전축에 연결되거나(도 17 참조), 또는 링 기어의 회전축에 연결된다(도 18 참조). 제2 축은 주 입력축과 기어 맞물림에 의해 반대방향으로 회전되도록 연결되며, 제3 축은 캐리어의 회전축과 링 기어의 회전축 중에서 주 입력축과 연결되지 않은 축과 기어 맞물림에 의해 반대방향으로 회전되도록 연결된다. 제2 축 및 제3 축이, 연결되는 유성기어장치의 회전축과 서로 회전 방향이 반대가 되는 방식으로 연결되는 점은 동일하다.
한편, 모터/제너레이터는 도 1에 도시된 실시예에서와 마찬가지로 유성기어장치의 선 기어의 회전축과 연결된다. 또한, 자유도 구속수단도 역시 선 기어의 회전축과 다른 두 회전축 중의 어느 하나의 회전을 동기화시킨다. 즉, 도 17 및 18에 도시된 실시예에 대해 각각 자유도 구속수단이 선 기어와 캐리어의 회전축을 동기화시키거나 선 기어와 링 기어의 회전축을 동기화시키는 변형례가 존재할 수 있다.
도 17 및 도 18에 도시된 실시예에서 변속 작동시 공선도는 마찬가지로 도 6 및 8에 도시된 공선도와 동일하다. 다만, 변속 과정시 토크의 변화는 도 1에 도시된 실시예에 해당하는 토크 변화와 도 13에 도시된 실시예에 해당하는 토크 변화가 번갈아 나타나게 된다.
도 20에는 변속 작동시 변속기어열의 제1 축(출력축)에 인가되는 토크의 시간에 따른 변화를 시뮬레이션한 결과가 도시되어 있다. 그래프에서, DCT는 종래의 변속장치의 일례로서 더블 클러치 변속장치의 변속 작동시의 시간에 따른 토크의 변동을 나타내며, CGT2 power merge는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 변속 작동시의 시간에 따른 토크의 변동을 나타내고, CGT2 power split은 도 13 및 도 14에 도시된 실시예의 변속 작동시의 시간에 따른 토크 변동을 나타낸다. 도 17 및 도 18에 도시된 실시예에서는 CGT2 power merge와 CGT2 power split이 번갈아 나타난다.
그래프로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 변속장치의 경우 변속 작동시의 토크는 종래의 변속장치에 비해 강력하고 부드럽게 전달된다. 따라서, 변속 작동이 종래의 변속장치에 비하여 신속하고 부드럽게 이루어진다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 기초로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 점은 명백하다. 본 명세서에 기재된 어떤 사항도 본 발명의 범위를 첨부된 특허청구의 범위보다 좁히려는 것은 아니다. 전술한 실시예들은 예시를 위한 것이며 이와 다른 실시 형태를 갖는 것을 배제하고자 하는 것은 아니다.
ICE: 내연기관엔진 MG: 모터/제너레이터
10: 유성기어장치 20: 자유도 구속수단
100, 100’, 100”, 100a: 변속기어열
101: 주 입력축
110: 제1 축 120: 제2 축
130: 제3 축 140: 후진 기어축
112, 114, 116: 제1 기어 122, 124, 126: 제2 기어
132, 134, 136: 제3 기어 142: 후진 기어
111: 제1 동기화 장치 121, 123: 제2 동기화 장치
131, 133: 제3 동기화 장치

Claims (15)

  1. 차량에서 이용되는 변속장치로서,
    선 기어의 회전축, 플래너터리 기어와 연결된 캐리어의 회전축 및 링 기어의 회전축을 구비하고, 선 기어의 회전축은 모터/제너레이터와 연결되는 유성기어장치;
    상기 유성기어장치의 3개의 축 중에서 어느 2개의 축의 회전을 선택적으로 동기화시킴으로써 유성기어장치의 자유도를 구속하는 자유도 구속수단; 및
    상기 유성기어장치와 차량의 내연기관엔진의 사이 또는 상기 유성기어장치와 차량의 바퀴구동축의 사이에 배치되는 변속기어열로서,
    일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축과 연결되고 타단은 다른 축과의 연결을 위한 제1 동기화 장치를 구비하는 주 입력축;
    일단은 상기 제1 동기화 장치를 경유하여 상기 주 입력축과 연결되고 타단은 바퀴구동축 또는 내연기관 엔진축과 동력단속장치를 경유하지 않고 연동가능하게 연결되며 1개 이상의 제1 기어를 구비하는 제1 축;
    상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제2 기어를 구비하며, 일단은 상기 주 입력축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제2 축; 및
    상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제3 기어를 구비하며, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링기어의 회전축 중에서 상기 주 입력축과 연결되지 않은 회전축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제3 축;
    상기 제2 축에 마련된 1개 이상의 제2 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제2 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제2 동기화 장치; 및
    상기 제3 축에 마련된 1개 이상의 제3 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제3 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제3 동기화 장치
    를 구비하고, 차량의 변속시 동력전달경로가 제1 축과 제2 축에서 제1 축과 제3 축으로 변경되거나 또는 그 반대로 변경됨으로써 변속작동이 동력단속이 없이 이루어질 수 있는 변속기어열
    을 포함하는 차량에서 이용되는 변속장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유성기어장치의 링 기어의 회전축은 차량의 내연기관엔진과 연결되고,
    상기 변속기어열은 상기 유성기어장치와 차량의 바퀴구동축의 사이에 배치되며, 상기 제1 축의 상기 타단은 바퀴구동축과 연동가능하게 연결되는
    것을 특징으로 하는 차량에서 이용되는 변속장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 자유도 구속수단은, 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축의 회전과 상기 유성기어장치의 다른 두 회전축 중의 어느 하나의 회전을 동기화시키는
    것을 특징으로 하는 차량에서 이용되는 변속장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축은 차량의 내연기관엔진과 연결되고,
    상기 변속기어열은 상기 유성기어장치와 차량의 바퀴구동축의 사이에 배치되며, 상기 제1 축의 상기 타단은 바퀴구동축과 연동가능하게 연결되는
    것을 특징으로 하는 차량에서 이용되는 변속장치.

  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 자유도 구속수단은, 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축의 회전과 상기 유성기어장치의 다른 두 회전축 중의 어느 하나의 회전을 동기화시키는
    것을 특징으로 하는 차량에서 이용되는 변속장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속기어열은 상기 유성기어장치와 차량의 내연기관엔진 사이에 배치되고, 상기 제1 축의 상기 타단은 내연기관 회전축과 연동가능하게 연결되는
    것을 특징으로 하는 차량에서 이용되는 변속장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 자유도 구속수단은, 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축의 회전과 상기 유성기어장치의 다른 두 회전축 중의 어느 하나의 회전을 동기화시키는
    것을 특징으로 하는 차량에서 이용되는 변속장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축 중의 어느 한 회전축은 바퀴구동축과 연동가능하게 연결되는
    것을 특징으로 하는 차량에서 이용되는 변속장치.
  10. 청구항 1에 기재된 변속장치를 이용하는 차량의 변속방법으로서,
    (a) 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 주 입력축을 통해 상기 변속기어열의 제2 축 또는 제3 축 중 어느 한 축을 경유하여 제1 축으로 전달되는 단계;
    (b) 상기 자유화 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 동기화된 상태에서 해제되어 상기 유성기어장치의 자유도가 2가 되는 단계;
    (c) 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축이 회전되어 상기 변속기어열의 제2 축 또는 제3 축 중 동력이 전달되고 있지 않는 축의 회전을 그 축상에 마련된 1개 이상의 기어 중의 어느 하나의 회전과 동기화시키는 단계;
    (d) 상기 단계 (a)에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 전달되고 있던 변속기어열의 상기 어느 한 축 및 상기 단계 (c)에서 동기화된 상기 다른 축을 모두 경유하여 내연기관의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 변속기어열의 제1 축으로 전달되는 상태에서 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축에 토크를 인가함으로써 상기 변속기어열의 상기 어느 한 축의 동기화 장치로 전달되는 토크를 감소시키는 단계;
    (e) 상기 단계 (d)에서 상기 어느 한 축의 동기화 장치의 토크가 충분히 감소된 후, 상기 어느 한 축의 동기화 장치를 해제하는 단계; 및
    (f) 모터/제너레이터의 속도를 링 기어 또는 캐리어의 회전속도에 맞춘 후, 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태로 변환되는 단계
    를 포함하는 차량의 변속방법.
  11. 청구항 1에 기재된 변속장치를 이용하는 차량의 변속방법으로서,
    (a) 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 주 입력축의 제1 동기화 장치를 통해 상기 변속기어열의 제1 축으로 전달되는 단계;
    (b) 상기 자유화 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 동기화된 상태에서 해제되어 상기 유성기어장치의 자유도가 2가 되는 단계;
    (c) 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축이 회전되어 제3 축의 회전을 그 축상에 마련된 1개 이상의 기어 중의 어느 하나의 회전과 제3 동기화 장치에 의하여 동기화되는 단계;
    (d) 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 주 입력축의 제1 동기화 장치 및 제3 축의 제3 동기화 장치를 통하여 동시에 전달되는 상태에서 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축에 토크를 인가함으로써 상기 제1 동기화 장치로 전달되는 토크를 감소시키는 단계;
    (e) 상기 제1 동기화 장치의 토크가 충분히 감소된 후, 상기 제1 동기화 장치를 해제하는 단계; 및
    (f) 모터/제너레이터의 속도를 링 기어 또는 캐리어의 회전속도에 맞춘 후, 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태로 변환되는 단계
    를 포함하는 차량의 변속방법.
  12. 청구항 1에 기재된 변속장치를 이용하는 차량의 변속방법으로서,
    (a) 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 유성기어 장치를 통해 상기 변속기어열의 제3 축의 제3 동기화장치를 경유하여 제1 축으로 전달되는 단계;
    (b) 상기 자유화 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 동기화된 상태에서 해제되어 상기 유성기어장치의 자유도가 2가 되는 단계;
    (c) 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 속도가 조절됨으로써 주 입력축의 속도가 상기 변속기어열의 제1 축의 회전과 동기화된 후 상기 주 입력축과 변속기어열의 제1 축을 연결하는 제1 동기화 장치가 결속되는 단계;
    (d) 상기 단계 (a)에서 내연기관엔진의 동력 또는 바퀴구동력이 상기 제1 동기화 장치 및 제3 동기화 장치를 모두 경유하여 전달되는 상태에서 모터/제너레이터에 의해 상기 유성기어장치의 선 기어의 회전축에 토크를 조절함으로써 상기 변속기어열의 상기 제3 동기화 장치로 전달되는 토크를 감소시키는 단계;
    (e) 상기 제3 동기화 장치로 전달되는 토크가 충분히 감소된 후, 상기 제3 동기화 장치를 해제하는 단계; 및
    (f) 모터/제너레이터의 속도를 링 기어 또는 캐리어의 회전속도에 맞춘 후, 상기 자유도 구속수단에 의해 상기 유성기어장치의 회전축들이 모두 동기화된 상태로 변환되는 단계
    를 포함하는 차량의 변속방법.

  13. 일단은 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링 기어의 회전축과 연결되고 타단은 다른 축과의 연결을 위한 제1 동기화 장치를 구비하는 주 입력축;
    일단은 상기 제1 동기화 장치를 경유하여 주 입력축과 연결되고 타단은 바퀴구동축 또는 내연기관엔진과 동력단속장치를 경유하지 않고 연동가능하게 연결되며 1개 이상의 제1 기어를 구비하는 제1 축;
    상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제2 기어를 구비하며, 일단은 상기 주 입력축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제2 축;
    상기 제2 축의 1개 이상의 제2 기어와 맞물린 상태를 유지하는 상기 제1 축의 1개 이상의 제1 기어와 추가로 맞물린 상태를 유지하는 1개 이상의 제3 기어를 구비하며, 일단은 상기 유성기어장치의 캐리어의 회전축 또는 링기어의 회전축 중에서 상기 주 입력축과 연결되지 않은 회전축과 기어 맞물림에 의해 회전 방향이 서로 반대가 되는 방식으로 연결되고 타단은 다른 장치와 연결되지 않고 자유롭게 회전할 수 있는 자유단인 제3 축;
    상기 제2 축에 마련된 1개 이상의 제2 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제2 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제2 동기화 장치; 및
    상기 제3 축에 마련된 1개 이상의 제3 기어 중 어느 하나의 회전과 상기 제3 축의 회전을 선택적으로 동기화시키는 제3 동기화 장치
    를 포함하고,
    차량의 변속시 동력전달경로가 제1 축과 제2 축에서 제1 축과 제3 축으로 변경되거나 또는 그 반대로 변경됨으로써 변속작동이 동력단속이 없이 이루어질 수 있는 차량에서 이용되는 변속기어열.

  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 축 및 상기 제3 축 중의 어느 한 축과 상기 제1 축 사이에 배치되고 상기 어느 한 축의 기어 및 상기 제1 기어와 맞물린 상태를 유지하는 기어를 구비하는 후진 기어축을 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 차량에서 이용되는 변속기어열.
  15. 청구항 1에 기재된 변속장치를 구비한 차량.
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