KR101509986B1

KR101509986B1 - 차량의 하이브리드 변속기

Info

Publication number: KR101509986B1
Application number: KR20130144020A
Authority: KR
Inventors: 박종윤; 김경하; 김기남
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-04-07
Also published as: CN104653729B; CN104653729A; US9114700B2; US20150148167A1

Abstract

본 발명은 가급적 소요되는 부품의 수가 적고 중량 및 부피가 작게 구성되어 컴팩트한 구성으로 차량에의 탑재성과 제조 비용의 저감 및 차량 연비의 향상에 기여할 수 있도록 하면서도, 구현할 수 있는 변속단이 상대적으로 많아 차량의 연비를 더욱 더 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량의 하이브리드 변속기{HYBRID TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 하이브리드 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소요되는 축과 부품의 개수를 최소화하면서 보다 컴팩트하게 구성되는 변속기의 구조에 관한 기술이다.

차량에 사용되는 하이브리드 변속기는 가급적 소요되는 부품의 수가 작고 중량이 작으며 컴팩트하게 구성되어야 제작에 소요되는 비용이 저감되고 차량의 연비를 향상시킬 수 있으며, 차량에의 탑재성이 용이해진다.

또한, 상기한 바와 같이 비교적 적은 부품과 중량으로 컴팩트하게 구성되어야 하면서도 가급적 많은 변속단을 구현할 수 있도록 구성되어야 엔진의 효율적인 운전이 가능하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

1020080058388

A

본 발명은 가급적 소요되는 부품의 수가 적고 중량 및 부피가 작게 구성되어 컴팩트한 구성으로 차량에의 탑재성과 제조 비용의 저감 및 차량 연비의 향상에 기여할 수 있도록 하면서도, 구현할 수 있는 변속단이 상대적으로 많아 차량의 연비를 더욱 더 향상시킬 수 있도록 한 차량의 하이브리드 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 변속기는

제1클러치를 통해 엔진의 동력을 입력 받을 수 있도록 설치된 제1입력축과;

상기 제1입력축에 평행하게 배치되고 상기 제1입력축과는 다른 경로로 상기 엔진으로부터의 동력을 전달받도록 설치된 제2입력축과;

상기 제1입력축 및 제2입력축에 평행하게 배치된 출력축과;

상기 출력축에 구비된 다수의 기어들에 공통으로 외접하도록 상기 제1입력축 및 제2입력축에 배치되어 각각 하나의 변속단을 형성하도록 된 다수의 변속단기어들 및 상기 다수의 변속단기어들 각각을 상기 제1입력축 또는 제2입력축에 연결하거나 해제하도록 하는 다수의 동기장치를 구비하여 어느 한 변속단을 형성할 수 있도록 구성된 공통변속모듈과;

상기 제1입력축에 상시 연결된 모터와;

상기 제1입력축에 구비된 한 변속단기어와 상기 제1입력축에 각각 회전요소가 하나씩 연결되고 다른 한 회전요소는 고정하는 상태를 전환할 수 있도록 된 제1유성기어장치와;

상기 제2입력축에 구비된 한 변속단기어와 상기 제2입력축에 각각 회전요소가 하나씩 연결되고 다른 한 회전요소는 고정하는 상태를 전환할 수 있도록 된 제2유성기어장치;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 변속기의 실시예를 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 변속기가 1단 변속단을 구현하는 것을 설명한 도면,
도 3은 도 1의 변속기가 R단 변속단을 구현하는 것을 설명한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 하이브리드 변속기의 실시예는, 제1클러치(CL1)를 통해 엔진의 동력을 입력 받을 수 있도록 설치된 제1입력축(IN-1)과; 상기 제1입력축(IN-1)에 평행하게 배치되고 상기 제1입력축(IN-1)과는 다른 경로로 상기 엔진으로부터의 동력을 전달받도록 설치된 제2입력축(IN-2)과; 상기 제1입력축(IN-1) 및 제2입력축(IN-2)에 평행하게 배치된 출력축(OUT)과; 상기 출력축(OUT)에 구비된 다수의 기어들에 공통으로 외접하도록 상기 제1입력축(IN-1) 및 제2입력축(IN-2)에 배치되어 각각 하나의 변속단을 형성하도록 된 다수의 변속단기어들 및 상기 다수의 변속단기어들 각각을 상기 제1입력축(IN-1) 또는 제2입력축(IN-2)에 연결하거나 해제하도록 하는 다수의 동기장치를 구비하여 어느 한 변속단을 형성할 수 있도록 구성된 공통변속모듈(MD)과; 상기 제1입력축(IN-1)에 상시 연결된 모터(M)와; 상기 제1입력축(IN-1)에 구비된 한 변속단기어와 상기 제1입력축(IN-1)에 각각 회전요소가 하나씩 연결되고 다른 한 회전요소는 고정하는 상태를 전환할 수 있도록 된 제1유성기어장치(PG1)와; 상기 제2입력축(IN-2)에 구비된 한 변속단기어와 상기 제2입력축(IN-2)에 각각 회전요소가 하나씩 연결되고 다른 한 회전요소는 고정하는 상태를 전환할 수 있도록 된 제2유성기어장치(PG2)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명 실시예는 상기 공통변속모듈(MD)에서 출력축(OUT)에 구비된 하나의 기어에 대하여 제1입력축(IN-1)과 제2입력축(IN-2)에 각각 하나씩의 변속단기어가 치합되어 2개의 서로 다른 변속단을 형성하도록 함으로써 일반적으로 외접기어 한 쌍이 하나의 변속단을 형성하는 것보다 소요되는 기어의 개수를 줄일 수 있도록 하면서, 또한 상기 제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2)를 사용하여 각 입력축에 배치된 하나씩의 변속단기어는 또 다른 하나의 변속단을 더 구현할 수 있도록 구성함으로써, 소요되는 축의 개수 및 부품들의 개수를 축소하면서도 상대적으로 많은 변속단을 구현할 수 있도록 함에 의해 컴팩트하고 중량이 작은 탑재성 좋은 변속기를 제공함과 아울러 차량의 연비 향상에 크게 기여할 수 있도록 한 것이다.

본 실시예에서, 상기 제1유성기어장치(PG1)에 연결된 상기 제1입력축(IN-1)의 변속단기어와 상기 제2유성기어장치(PG2)에 연결된 제2입력축(IN-2)의 변속단기어는 상기 출력축(OUT)의 한 기어에 공통적으로 치합된 구성으로 하였다.

한편, 상기 제2입력축(IN-2)은 상기 제1입력축(IN-1)과 동심축으로 설치되어 상기 엔진으로부터의 동력을 제2클러치(CL2)를 통해 전달받는 제1전달기어(T1)와, 상기 제1전달기어(T1)에 치합된 제2전달기어(T2)와, 상기 제2전달기어(T2)에 치합되고 상기 제1입력축(IN-1)에 일체로 설치된 제3전달기어(T3)를 통하여 상기 엔진 또는 모터로부터의 동력을 전달받도록 되어 있다.

또한, 상기 제1입력축(IN-1)에는 상기 제1전달기어(T1)를 상기 제1입력축(IN-1)에 연결하거나 해제할 수 있도록 하는 싱크로기구인 전달동기장치(TS)가 구비되어, 상기 제1입력축(IN-1)에 연결된 모터(M)로부터의 동력을 상기 제2입력축(IN-2)으로 전달하거나 차단할 수 있도록 하고 있다.

상기 제1입력축(IN-1)과 출력축(OUT) 사이에는 일련의 변속단들 중 홀수단들이 배치되고, 상기 제2입력축(IN-2)과 출력축(OUT) 사이에는 상기 일련의 변속단들 중 짝수단들이 배치된 구성인 바, 본 실시예에서, 상기 제1입력축(IN-1)에는 3, 5, 7단 변속단기어가 구비되고, 상기 제2입력축(IN-2)에는 2, 4, 6단 변속단기어가 구비되도록 하였다.

물론, 상기 제1입력축(IN-1)에는 상기 3단변속단기어(3D) 또는 7단변속단기어(7D)를 상기 제1입력축(IN-1)에 연결하거나 해제하는 상태를 전환하도록 3＆7단동기장치(3＆7S)가 구비되고, 상기 5단변속단기어(5D)를 상기 제1입력축(IN-1)에 연결하거나 해제하도록 5단동기장치(5S)가 구비되며, 상기 제2입력축(IN-2)에는 상기 2단변속단기어(2D) 또는 6단변속단기어(6D)를 상기 제2입력축(IN-2)에 연결하거나 해제하는 상태를 전환할 수 있도록 2＆6단동기장치(2＆6S)가 구비되고, 상기 4단변속단기어(4D)를 상기 제2입력축(IN-2)에 연결하거나 해제할 수 있도록 4단동기장치(4S)가 구비되어 있다.

상기 제1유성기어장치(PG1)는 제1선기어(S1)가 상기 제1입력축(IN-1)에 연결되고, 제1캐리어(C1)가 3단변속단기어(3D)에 연결되며, 제1링기어(R1)는 고정 가능하도록 구성되며, 상기 제2유성기어장치(PG2)는 제2선기어(S2)가 상기 제2입력축(IN-2)에 연결되고, 제2링기어(R2)가 2단변속단기어(2D)에 연결되며, 제2캐리어(C2)는 고정 가능하도록 구성된다.

상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1링기어(R1)는 싱크로기구인 제1고정동기장치(FS1)에 의해 고정 가능하게 설치되고, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2캐리어(C2)는 싱크로기구인 제2고정동기장치(FS2)에 의해 고정 가능하게 설치되어 있다.

물론, 상기 제1링기어(R1)와 제2캐리어(C2)는 별도의 건식 또는 습식 브레이크 등으로 고정상태를 전환하도록 구성할 수도 있을 것이다.

도 2는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 변속기의 1단 구현상태를 설명한 것으로서, 이상에서 설명된 바와 같이 본 발명의 구성에 1단변속단기어는 별도로 구비되어 있지 않고, 3단변속단기어(3D)가 상기 제1유성기어장치(PG1)와 함께 1단변속단을 함께 구현하도록 되어 있다.

즉, 상기 제1고정동기장치(FS1)에 의해 상기 제1링기어(R1)가 고정된 상태에서, 엔진 또는 상기 모터(M)로부터 제공되는 동력으로 상기 제1입력축(IN-1)이 구동되면, 상기 제1선기어(S1)의 회전력이 상기 캐리어로 감속되어 상기 3단변속단기어(3D)로 제공됨으로써, 1단의 출력이 상기 출력축(OUT)으로 인출되는 것이다.

물론, 3단변속단을 구현하는 경우에는 상기 제1고정동기장치(FS1)는 해제하고 상기 3＆7단동기장치(3＆7S)로 상기 3단변속단기어(3D)를 상기 제1입력축(IN-1)에 연결하면, 상기 출력축(OUT)으로 3단의 출력이 인출되게 된다.

도 3은 후진단인 R단을 구현하는 상태를 설명한 것으로서, 본 발명에서는 상기 2단변속단기어(2D)가 상기 제2유성기어장치(PG2)와 함께 실질적으로 R단변속단기어의 기능을 수행하는 것이다.

즉, 도 3에 도시된 것처럼, 제2고정동기장치(FS2)로 상기 제2캐리어(C2)를 고정시킨 상태에서 엔진으로부터의 동력으로 상기 제2입력축(IN-2)이 회전되면, 상기 제2입력축(IN-2)에 일체로 연결된 상기 제2선기어(S2)의 회전력은 상기 제2링기어(R2)로 역전되어 상기 제2변속단기어를 구동하게 되어, 결과적으로 출력축(OUT)으로는 R단 출력이 인출되는 상태가 되는 것이다.

물론, 2단 변속단을 구현하기 위해서는, 상기 제2고정동기장치(FS2)로 상기 제2캐리어(C2)를 해제한 상태에서 상기 2＆6단동기장치(2＆6S)로 상기 2단변속단기어(2D)를 상기 제2입력축(IN-2)에 연결함으로써, 정방향의 2단 출력이 상기 출력축(OUT)으로 인출되게 되는 것이다.

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 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

CL1; 제1클러치
IN-1; 제1입력축
IN-2; 제2입력축
OUT; 출력축
MD; 공통변속모듈
M; 모터
PG1; 제1유성기어장치
PG2; 제2유성기어장치
CL2; 제2클러치
T1; 제1전달기어
T2; 제2전달기어
T3; 제3전달기어
TS; 전달동기장치
3D; 3단변속단기어
7D; 7단변속단기어
3＆7S; 3＆7단동기장치
5D; 5단변속단기어
5S; 5단동기장치
2D; 2단변속단기어
6D; 6단변속단기어
2＆6S; 2＆6단동기장치
4D; 4단변속단기어
4S; 4단동기장치
S1; 제1선기어
C1; 제1캐리어
R1; 제1링기어
S2; 제2선기어
R2; 제2링기어
C2; 제2캐리어
FS1; 제1고정동기장치
FS2; 제2고정동기장치

Claims

제1클러치(CL1)를 통해 엔진의 동력을 입력 받을 수 있도록 설치된 제1입력축(IN-1)과;
상기 제1입력축(IN-1)에 평행하게 배치되고 상기 제1입력축(IN-1)과는 다른 경로로 상기 엔진으로부터의 동력을 전달받도록 설치된 제2입력축(IN-2)과;
상기 제1입력축(IN-1) 및 제2입력축(IN-2)에 평행하게 배치된 출력축(OUT)과;
상기 출력축(OUT)에 구비된 다수의 기어들에 공통으로 외접하도록 상기 제1입력축(IN-1) 및 제2입력축(IN-2)에 배치되어 각각 하나의 변속단을 형성하도록 된 다수의 변속단기어들 및 상기 다수의 변속단기어들 각각을 상기 제1입력축(IN-1) 또는 제2입력축(IN-2)에 연결하거나 해제하도록 하는 다수의 동기장치를 구비하여 어느 한 변속단을 형성할 수 있도록 구성된 공통변속모듈(MD)과;
상기 제1입력축(IN-1)에 상시 연결된 모터(M)와;
상기 제1입력축(IN-1)에 구비된 한 변속단기어와 상기 제1입력축(IN-1)에 각각 회전요소가 하나씩 연결되고 다른 한 회전요소는 고정하는 상태를 전환할 수 있도록 된 제1유성기어장치(PG1)와;
상기 제2입력축(IN-2)에 구비된 한 변속단기어와 상기 제2입력축(IN-2)에 각각 회전요소가 하나씩 연결되고 다른 한 회전요소는 고정하는 상태를 전환할 수 있도록 된 제2유성기어장치(PG2);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1유성기어장치(PG1)에 연결된 상기 제1입력축(IN-1)의 변속단기어와 상기 제2유성기어장치(PG2)에 연결된 제2입력축(IN-2)의 변속단기어는 상기 출력축(OUT)의 한 기어에 공통적으로 치합된 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제2입력축(IN-2)은
상기 제1입력축(IN-1)과 동심축으로 설치되어 상기 엔진으로부터의 동력을 제2클러치(CL2)를 통해 전달받는 제1전달기어(T1)와;
상기 제1전달기어(T1)에 치합된 제2전달기어(T2)와;
상기 제2전달기어(T2)에 치합되고 상기 제1입력축(IN-1)에 일체로 설치된 제3전달기어(T3);
를 통하여 상기 엔진으로부터의 동력을 전달받도록 된 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 3에 있어서,
상기 제1입력축(IN-1)에는 상기 제1전달기어(T1)를 상기 제1입력축(IN-1)에 연결하거나 해제할 수 있도록 하는 싱크로기구인 전달동기장치(TS)가 구비된 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1입력축(IN-1)과 출력축(OUT) 사이에는 일련의 변속단들 중 홀수단들이 배치되고;
상기 제2입력축(IN-2)과 출력축(OUT) 사이에는 상기 일련의 변속단들 중 짝수단들이 배치된 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 5에 있어서,
상기 제1유성기어장치(PG1)는 제1선기어(S1)가 상기 제1입력축(IN-1)에 연결되고, 제1캐리어(C1)가 3단변속단기어(3D)에 연결되며, 제1링기어(R1)는 고정 가능하도록 구성되며;
상기 제2유성기어장치(PG2)는 제2선기어(S2)가 상기 제2입력축(IN-2)에 연결되고, 제2링기어(R2)가 2단변속단기어(2D)에 연결되며, 제2캐리어(C2)는 고정 가능하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 6에 있어서,
상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1링기어(R1)는 싱크로기구인 제1고정동기장치(FS1)에 의해 고정 가능하게 설치되고;
상기 제2유성기어장치(PG2)의 제2캐리어(C2)는 싱크로기구인 제2고정동기장치(FS2)에 의해 고정 가능하게 설치된 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.