KR101637276B1 - 차량의 변속장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 변속장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 외주면 상에 기어 잇수를 달리하는 복수의 입력기어가 배치되어 엔진의 출력 측에 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 입력축; 상기 입력축과 동일축선 상의 후측 배치되는 모터축의 반경방향 외측에 배치되어 모터 및 제너레이터 기능을 수행하는 모터/제네레이터; 상기 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축 상에 상기 입력축 상의 각 입력기어와 외접기어 연결되는 복수의 변속기어를 배치하고, 동기수단을 통하여 상기 제1 출력축과 상기 복수의 변속기어를 선택적으로 동기 연결하여 상기 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 다수의 전진 변속단으로 변속하여 디프렌셜로 출력하는 제1 변속출력기구; 상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 모터축과 트랜스퍼 기어세트로 직접 외접 기어 연결되는 아이들 축 상에 상기 입력축 상의 하나의 입력기어에 외접 기어 연결된 아이들 입력기어를 배치하고, 동기수단을 통하여 상기 아이들 축에 상기 아이들 입력기어를 선택적으로 동기 연결하며, 상기 아이들 축 상의 외주 측에 기어 잇수를 달리하는 복수의 입력기어를 구성하는 아이들 기구; 및 상기 아이들 축과 평행하게 배치되는 제2 출력축 상에 상기 아이들 축 상의 각 입력기어와 외접 기어 연결되는 복수의 변속기어를 배치하고, 동기수단을 통하여 상기 제2 출력축과 상기 복수의 변속기어를 선택적으로 동기 연결하여 상기 아이들 축으로부터 입력되는 회전동력을 다수의 전진 변속단으로 변속하여 디프렌셜로 출력하는 제2 변속출력기구를 포함한다.

Description

차량의 변속장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 차량용 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전 변속단에서 모터/제네레이터의 구동력이 보조 동력으로 사용되도록 함으로써, 최고의 연비를 구현하고, 주행 중 토크 단절 현상을 방지하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 하여 저가형 하이브리드 전기자동차에 적용할 수 있도록 한 차량용 변속장치에 관한 것이다.
차량에 있어서의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심 기술로서, 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.
상기 미래형 자동차 기술은 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 효율과 편의성을 향상시킨 더블 클러치 변속기(DCT : Double Clutch Transmission)를 예로 들 수 있다.
또한, 자동차 메이커에서는 각 국의 배기가스 규제를 만족시키고, 연비성능의 향상을 위하여 동력전달계통의 효율 향상을 위한 수단으로 ISG(Idle Stop And Go)장치와, 회생제동(Regenerative Braking)장치 등의 기술을 실용화하기 위하여 노력하고 있다.
상기 ISG장치는 차량 정지 중에 엔진을 정지시키고, 출발할 때 엔진을 시동하는 기술이며, 상기 회생제동장치는 차량의 감속 제동 시에 기존의 마찰에 의한 제동 대신에 차량의 운동에너지를 이용하는 발전기를 구동시키고, 이때 발생되는 전기에너지를 배터리에 저장하였다가 재사용 하는 기술이다.
그리고 본 발명의 변속기가 적용될 수 있는 하이브리드 전기자동차는 2개 이상의 동력원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있는데, 통상적으로 기존 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과, 전기 에너지에 의하여 구동되는 모터/제네레이터가 혼합(Hybrid)되어 구성된다.
또한, 상기와 같은 하이브리드 전기자동차에 적용될 수 있는 변속기로서는 DCT(더블 클러치 변속기)를 하나의 예로 들 수 있으며, DCT는 수동 변속기 구조에 2개의 클러치를 적용하여 효율을 높이고, 편의성을 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 DCT는 클러치 2개를 적용하여 홀수단 및 짝수단을 번갈아 작동시키면서 변속이 이루어지는 변속기로서, 상기와 같이 홀수단 및 짝수단의 변속을 번갈아 작동시키는 매커니즘은 기존 MT(수동변속기) 및 AMT(자동화 수동 변속기)가 갖고 있는 변속 과정에서의 토크 단절감을 개선할 수 있다.
그러나 상기 DCT는 하이브리드 전기자동차에 적용하기 위해서는 모터/제네레이터를 추가 적용하고, 필요에 따라서는 유성기어세트를 추가 적용하여야 하는 바, 구성이 복잡해지고 전장이 길어지면서 중량이 커져 생산 원가가 상승하고, 연비를 크게 절감하지 못한다는 문제점을 내포하고 있다.
또한, 모터/제네레이터의 회전 동력을 EV 및 HEV 모드에서만 사용함으로써, 연비 향상에 큰 도움이 되지 못 한다는 문제점을 내포하고 있다.
본 발명의 실시 예는 EV 모드는 물론 전 변속단에서 모터/제네레이터의 구동력이 보조 동력으로 사용하는 HEV 모드 주행이 가능하도록 함으로써, 최고의 연비를 구현하고, 주행 중 토크 단절 현상을 방지하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 하여 저가형 하이브리드 전기자동차에 적용할 수 있는 차량용 변속장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 외주면 상에 기어 잇수를 달리하는 복수의 입력기어가 배치되어 엔진의 출력 측에 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 입력축; 상기 입력축과 동일축선 상의 후측 배치되는 모터축의 반경방향 외측에 배치되어 모터 및 제너레이터 기능을 수행하는 모터/제네레이터; 상기 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축 상에 상기 입력축 상의 각 입력기어와 외접기어 연결되는 복수의 변속기어를 배치하고, 동기수단을 통하여 상기 제1 출력축과 상기 복수의 변속기어를 선택적으로 동기 연결하여 상기 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 다수의 전진 변속단으로 변속하여 디프렌셜로 출력하는 제1 변속출력기구; 상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 모터축과 트랜스퍼 기어세트로 직접 외접 기어 연결되는 아이들 축 상에 상기 입력축 상의 하나의 입력기어에 외접 기어 연결된 아이들 입력기어를 배치하고, 동기수단을 통하여 상기 아이들 축에 상기 아이들 입력기어를 선택적으로 동기 연결하며, 상기 아이들 축 상의 외주 측에 기어 잇수를 달리하는 복수의 입력기어를 구성하는 아이들 기구; 및 상기 아이들 축과 평행하게 배치되는 제2 출력축 상에 상기 아이들 축 상의 각 입력기어와 외접 기어 연결되는 복수의 변속기어를 배치하고, 동기수단을 통하여 상기 제2 출력축과 상기 복수의 변속기어를 선택적으로 동기 연결하여 상기 아이들 축으로부터 입력되는 회전동력을 다수의 전진 변속단으로 변속하여 디프렌셜로 출력하는 제2 변속출력기구를 포함하는 차량용 변속장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 입력축 상의 입력기어는 제6속을 구현하기 위한 제1 입력기어; 제4속을 구현하기 위한 제2 입력기어; 제3속을 구현하기 위한 제3 입력기어; 및 제1속을 구현하기 위한 제4 입력기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 변속출력기구는 상기 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축; 상기 제1 출력축의 일단에 고정 배치되어 제1 출력축의 회전동력을 출력하는 제1 출력기어; 상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제4 입력기어에 외접 기어 연결되는 제1속 변속기어; 상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제3 입력기어에 외접 기어 연결되는 제3속 변속기어; 상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제2 입력기어와 외접 기어 연결되는 제4속 변속기어; 상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제1 입력기어와 외접 기어 연결되는 제6속 변속기어; 상기 제1 출력축 상의 상기 제1속 및 제3속 변속기어 사이에 배치되어 상기 제1속 또는 제3속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제1 싱크로나이저; 상기 제1 출력축 상의 상기 제4속 및 제6속 변속기어 사이에 배치되어 상기 제4속 또는 제6속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제2 싱크로나이저를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터/제네레이터는 중공축으로 이루어져 상기 입력축의 후측부에 회전 간섭 없이 중첩 배치되는 모터축의 후단부에 직접 연결되는 로터와, 상기 로터의 외주 측에 배치되어 변속기 하우징에 고정되는 스테이터로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 아이들 기구는 상기 입력축과 평행하게 배치되며, 상기 모터축과의 사이에 트랜스퍼 기어세트를 통하여 직접 외접 기어 연결되는 아이들 축; 상기 아이들 축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제1 입력기어에 외접 기어 연결되는 아이들 입력기어; 상기 아이들 축에 상기 아이들 입력기어를 선택적으로 동기 연결하는 제3 싱크로나이저; 기어 잇수를 달리하여 상기 아이들 축 상에 고정 배치되는 복수의 입력기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 트랜스퍼 기어세트는 상기 모터축의 전단부에 고정 설치되는 트랜스퍼 드라이브 기어; 상기 아이들 축의 후단부에 고정 설치되어 상기 트랜스퍼 드라이브 기어와 외접 치합되는 트랜스퍼 드리븐 기어로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 아이들 축 상의 복수의 입력기어는 제2속을 구현하기 위한 제5 입력기어; 제5속을 구현하기 위한 제6 입력기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 변속출력기구는 상기 입력축과 평행하게 배치되는 제2 출력축; 상기 제2 출력축의 일단에 고정 배치되어 제2 출력축의 회전동력을 출력하는 제2 출력기어; 상기 제2 출력축 상에 배치되어 상기 아이들 축 상의 제5 입력기어에 외접 기어 연결되는 제2속 변속기어; 상기 제2 출력축 상에 배치되어 상기 아이들 축 상의 제6 입력기어에 외접 기어 연결되는 제5속 변속기어; 상기 제2 출력축 상의 상기 제2속 및 제5속 변속기어 사이에 배치되어 상기 제2속 또는 제5속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제4 싱크로나이저를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 EV 1 모드에서의 동력전달 경로도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 EV 2 모드에서의 동력전달 경로도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 HEV 1 모드에서의 동력전달 경로도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 HEV 2 모드에서의 동력전달 경로도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 아이들 충전시의 동력전달 경로도이다.
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 적용하여 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 실시 예에 따른 변속장치의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 입력축(IS), 클러치(CL), 모터/제네레이터(MG), 제1 변속출력기구(OUT1), 아이들 기구(IDC), 제2 변속출력기구(OUT2)를 포함하여 이루어진다.
상기 입력축(IS)은 실축으로 이루어져 상기 클러치(CL)를 통해 엔진(ENG)의 출력 측에 선택적으로 연결된다.
상기 입력축(IS)에는 전측으로부터 기어 잇수를 달리하는 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)가 상호 소정의 간격을 두고 순차적으로 고정 배치된다.
이에 따라, 상기 클러치(CL)가 작동하면 입력축(IS)이 회전하면서 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)를 구동시킨다.
상기에서 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)는 각 변속단별 입력기어로서, 제1 변속출력기구(OUT1)에 배치되는 각 변속단별 기어의 잇수를 고려하여 기어 잇수가 결정된다.
즉, 제1 입력기어(G1)는 제6속 및 아이들 입력을 구현하기 위한 입력기어이고, 제2 입력기어(G2)는 제4속을 구현하기 위한 입력기어이고, 제3 입력기어(G3)는 제3속을 구현하기 위한 입력기어이고, 제4 입력기어(G4)는 제1속을 구현하기 위한 입력기어이며, 해당 속을 구현하도록 기어 잇수가 설정된다.
상기 클러치(CL)는 통상의 유체 다판 클러치로 이루어지며, 도시하지 않은 유압제어시스템에 의하여 작동 및 비작동 제어된다.
상기 모터/제네레이터(MG)는 상기 입력축(IS)의 후측부 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되는 모터축(MS)의 반경방향 외측에 배치되며, 상기 모터축(MS)의 전단부에는 트랜스퍼 드라이브 기어(TDG)가 일체로 형성된다.
상기 모터/제네레이터(MG)는 모터와 제네레이터 기능을 수행하며, 상기 모터축(MS)과 일체로 연결되는 로터(RT)와, 상기 로터(RT)의 반경방향 외측에서 변속기 하우징(H)에 고정되는 스테이터(ST)를 포함한다.
이에 따라, 상기 모터/제네레이터(MG)는 상기 모터축(MS)을 통해 입력되는 엔진(ENG)의 회전동력에 의하여 제너레이터 기능을 하면서 발생되는 전기에너지를 배터리에 충전하거나, 자동차의 주행을 위한 구동력을 상기 모터축(MS)을 통해 출력하는 모터 기능을 수행할 수 있다.
상기 제1 변속출력기구(OUT1)는 상기 입력축(IS)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 출력축(OS1)과, 상기 제1 출력축(OS1) 상에 배치되는 제1속 및 제3속 변속기어(D1)(D3)와, 상기 제1속 및 제3속 변속기어(D1)(D3) 사이에 배치되는 제1 싱크로나이저(SL1)와, 상기 제1 출력축(OS1) 상에 배치되는 제4속 및 제6속 변속기어(D4)(D6)와, 상기 제4속 및 제6속 변속기어(D4)(D6) 사이에 배치되는 제2 싱크로나이저(SL2)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1 싱크로나이저(SL1)는 제1 출력축(OS1)의 후측에 배치되고, 제2 싱크로나이저(SL2)는 제1 출력축(OS1)의 전측에 배치된다.
상기 제1속 변속기어(D1)는 제4 입력기어(G4)와 외접 기어 연결되고, 제3속 변속기어(D3)는 제3 입력기어(G3)와 외접 기어 연결된다.
이에 따라, 상기 제1 싱크로나이저(SL1)는 상기 제1속 변속기어(D1) 또는 제3속 변속기어(D3)를 선택적으로 제1 출력축(OS1)에 동기 연결한다.
상기 제4속 변속기어(D4)는 제2 입력기어(G2)와 외접 기어 연결되고, 제6속 변속기어(D6)는 제1 입력기어(G1)와 외접 기어 연결된다.
이에 따라, 상기 제2 싱크로나이저(SL2)는 상기 제4속 변속기어(D4) 또는 제6속 변속기어(D6)를 선택적으로 제1 출력축(OS1)에 동기 연결한다.
그리고 상기 제1 변속출력기구(OUT1)를 통해 변속된 회전동력은 제1 출력축(OS1)의 전단부 상에 구성된 제1 출력기어(OG1)와 외접 기어 연결되는 종감속기어(FG)를 통해 디프렌셜 기구(DIFF)로 전달된다.
상기 아이들 기구(IDS)는 상기 입력축(IS)과 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 아이들 축(IDS)과, 상기 아이들 축(IDS) 상의 전단부에 배치되는 아이들 입력기어(IDIG), 상기 아이들 입력기어(IDIG)를 아이들 축(IDS)에 동기 연결하는 제3 싱크로나이저(SL3)와, 상기 아이들 축(IDS) 상에 고정 배치되는 제5, 제6 입력기어(G5)(G6)와, 트랜스퍼 드리븐 기어(TVG)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 트랜스퍼 드리븐 기어(TVG)는 상기 모터축(MS) 상의 트랜스퍼 드라이브 기어(TDG)와 외접 치합되어 트랜스퍼 기어세트를 형성한다.
상기 아이들 입력기어(IDIG)는 제1 입력기어(G1)와 외접 기어 연결된다.
이에 따라, 상기 제3 싱크로나이저(SL3)는 상기 아이들 입력기어(IDIG)를 선택적으로 아이들 축(IDS)에 동기 연결한다.
상기 제5 입력기어(G5)는 EV1속을 구현하기 위한 입력기어이고, 제6 입력기어(G6)는 EV2속을 구현하기 위한 입력기어로서 후술하는 제2 변속출력기구(OUT2)를 구성하는 변속기어와 외접 기어 연결된다.
상기 제2 변속출력기구(OUT2)는 상기 입력축(IS)과 소정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 출력축(OS2)과, 상기 제2 출력축(OS2) 상에 배치되는 제2속 및 제5속 변속기어(D2)(D5)와, 제2속 및 제5속 변속기어(D2)(D5) 사이에 배치되는 제4 싱크로나이저(SL4)를 포함하여 이루어진다.
상기 제2속 변속기어(D2)는 제5 입력기어(G5)와 외접 기어 연결되고, 제5속 변속기어(D5)는 제6 입력기어(G6)와 외접 기어 연결된다.
이에 따라, 상기 제4 싱크로나이저(SL4)는 상기 제2속 변속기어(D2) 또는 제5속 변속기어(D5)를 선택적으로 제2 출력축(OS2)에 동기 연결한다.
그리고 상기 제2 변속출력기구(OUT2)를 통해 변속된 회전동력은 제2 출력축(OS2)의 전단부에 구성된 제2 출력기어(OG2)와 외접 기어 연결되는 종감속기어(FG)를 통해 디프렌셜 기구(DIFF)로 전달된다.
상기에서 제1, 제2, 제3, 제4 싱크로나이저(SL1 ∼ SL4)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하며, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 싱크로나이저(SL1 ∼ SL4)에 적용되는 각각의 슬리이브(SLE1)(SLE2)(SLE3)(SLE4)는 공지에서와 같이 미도시된 별도의 액추에이터를 구비하며, 상기 액추에이터는 트랜스밋션 제어유닛에 의하여 제어되면서 변속을 실시한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 EV와 HEV 모드로만 운전된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 EV 1 모드에서의 동력전달 경로도이다.
도 2를 참조하면, EV 1 모드에서는 제4 싱크로나이저(SL4)가 제2속 변속기어(D2)를 제2 출력축(OS2)에 동기 연결한다.
이에 따라, 모터/제네레이터(MG)의 회전동력이 모터축(MS), 트랜스퍼 드라이브 및 드리븐 기어(TDG)(TVG), 아이들 축(IDS), 제5 입력기어(G5), 제2속 변속기어(D2), 제2 출력축(OS2), 제2 출력기어(OG2), 종감속기어(FG)를 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 EV 1 모드 운행이 이루어진다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 EV 2 모드에서의 동력전달 경로도이다.
도 3을 참조하면, EV 2 모드에서는 제4 싱크로나이저(SL4)가 제5속 변속기어(D5)를 제2 출력축(OS2)에 동기 연결한다.
이에 따라, 모터/제네레이터(MG)의 회전동력이 모터축(MS), 트랜스퍼 드라이브 및 드리븐 기어(TDG)(TVG), 아이들 축(IDS), 제6 입력기어(G6), 제5속 변속기어(D5), 제2 출력축(OS2), 제2 출력기어(OG2), 종감속기어(FG)를 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 EV 2 모드 운행이 이루어진다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 HEV 1 모드에서의 동력전달 경로도이다.
도 4를 참조하면, HEV 1 모드에서는 엔진(ENG)의 구동력과 모터/제네레이터(MG)의 구동력에 의하여 주행이 이루어지는데, 이때에는 상기 EV1 모드에서 엔진(ENG)이 시동된 상태를 전제한다.
이를 위하여, 제4 싱크로나이저(SL4)가 제2속 변속기어(D2)를 제2 출력축(OS2)과 동기 연결하고, 제1 싱크로나이저(SL1)가 제1속 변속기어(D1)를 제1 출력축(OS1)과 동기 연결한다.
이러한 상태에서, 클러치(CL)를 서서히 작동 제어하면, 엔진(ENG)의 회전 동력이 입력축(IS), 제4 입력기어(G4), 제1속 변속기어(D1), 제1 출력축(OS1), 제1 출력기어(OG1), 종감속기어(FG)를 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달된다.
그리고 모터/제네레이터(MG)의 회전동력이 보조동력으로서, 모터축(MS), 트랜스퍼 드라이브 및 드리븐 기어(TDG)(TVG), 아이들 축(IDS), 제5 입력기어(G5), 제2속 변속기어(D2), 제2 출력축(OS2), 제2 출력기어(OG2), 종감속기어(FG)를 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 HEV 1 모드 운행이 이루어진다.
또한, 상기 제1 출력축(OS1)에 관련하여 변속이 이루어지는 HEV3, HEV4, HEV6 모드에서는 엔진(ENG)의 회전 동력이 제3속, 제4속, 제6속 변속기어(D3)(D4)(D6)를 통해 제1 출력축(OS1)으로 전달되는 것 이외에, 특별한 내용이 없으므로 HEV3, HEV4, HEV6 모드 변속과정의 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 HEV 2 모드에서의 동력전달 경로도이다.
도 5를 참조하면, 제4 싱크로나이저(SL4)가 상기 HEV 1속과 마찬가지로 제2속 변속기어(D2)를 제2 출력축(OS2)에 동기 연결하여 모터/제네레이터(MG)의 회전동력이 전달되고 있는 상태에서 클러치(CL)의 작동을 해제한 후, 제1 싱크로나이저(SL1)를 중립 상태로 제어한다.
그리고 제3 싱크로나이저(SL3)가 아이들 입력기어(IDIG)를 아이들 축(IDS)에 동기 연결한 후, 상기 클러치(CL)을 작동 제어하면, 엔진(ENG)의 회전동력이 입력축(IS), 제1 입력기어(G1), 아이들 입력기어(IDIG)를 통해 아이들 축(IDS)으로 전달되면서 모터/제네레이터(MG)와 만나 함께 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 HEV 2 모드 주행이 이루어진다.
또한, 상기 제2 출력축(OS2)에 관련하여 변속이 이루어지는 HEV 5 모드에서는 모터/제네레이터(MG)의 회전 동력이 제5속 변속기어(D5)를 통해 제2 출력축(OS2)으로 전달되는 것 이외에, 특별한 내용이 없으므로 HEV5 모드 변속과정의 설명은 생략한다.
그리고 상기 HEV 모드에서는 모터/제네레이터(MG)의 회전 동력이 제2속 변속기어(D2)를 통해서만 전달되는 것을 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 모터/제네레이터(MG)의 회전 동력이 제5속 변속기어(D5)를 통해서도 전달될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 아이들 충전 모드에서의 동력전달 경로도이다.
도 6을 참조하면, 엔진(ENG)이 시동된 상태에서 제3 싱크로나이저(SL3)를 통해 아이들 입력기어(IDIG)와 아이들 축(IDS)을 동기 연결한 후에 클러치(CL)를 작동 제어한다.
그러면 엔진(ENG)의 회전동력이 입력축(IS), 제1 입력기어(G1), 아이들 입력기어(IDIG)를 통해 아이들 축(IDS), 트랜스퍼 드리븐 기어(TVG), 트랜스퍼 드라이브 기어(TDG), 모터축(MS)을 통해 모터/제네레이터(MG)로 전달되어 충전이 이루어질 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 발진 시, EV 모드에서 모터/제네레이터의 회전동력만으로 가능하여 부드러운 발진이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 변속장치는 전 변속단에서 엔진 및 모터/제네레이터의 회전 동력을 보조동력으로 사용하는 HEV 모드로 주행 할 수 있도록 하여 가속 성능 및 연비를 크게 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 1개의 클러치만을 사용함으로써, 변속기의 전장 및 중량을 최소화하여 연비를 크게 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 변속과정에서 모터/제네레이터의 회전동력이 공급됨으로써, 주행 중 토크 단절의 현상을 방지하여 변속감을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 구성을 단순화하여 생산 원가를 줄임으로써, 저가형 하이브리드 전기자동차에 적용할 수 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
CL... 클러치
D1,D2,D3,D4,D5,D6... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6속 변속기어
G1,G2,G3,G4,G5,G6... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 입력기어
IDC... 아이들 기구
IDIG... 아이들 입력기어
IS... 입력축
MG... 모터/제네레이터
MS... 모터축
OG1,OG2... 제1, 제2 출력기어
OS1, OS2... 제1, 제2 출력축
OUT1, OUT2... 제1, 제2 변속출력기구
SL1,SL2,SL3,SL4... 제1, 제2, 제3, 제4 싱크로나이저
TDG... 트랜스퍼 드라이브 기어
TVG... 트랜스퍼 드리븐 기어

Claims (16)

  1. 외주면 상에 기어 잇수를 달리하는 복수의 입력기어가 배치되어 엔진의 출력 측에 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 입력축;
    상기 입력축과 동일축선 상의 후측 배치되는 모터축의 반경방향 외측에 배치되어 모터 및 제너레이터 기능을 수행하는 모터/제네레이터;
    상기 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축 상에 상기 입력축 상의 각 입력기어와 외접기어 연결되는 복수의 변속기어를 배치하고, 동기수단을 통하여 상기 제1 출력축과 상기 복수의 변속기어를 선택적으로 동기 연결하여 상기 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 다수의 전진 변속단으로 변속하여 디프렌셜로 출력하는 제1 변속출력기구;
    상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 모터축과 트랜스퍼 기어세트로 직접 외접 기어 연결되는 아이들 축 상에 상기 입력축 상의 하나의 입력기어에 외접 기어 연결된 아이들 입력기어를 배치하고, 동기수단을 통하여 상기 아이들 축에 상기 아이들 입력기어를 선택적으로 동기 연결하며, 상기 아이들 축 상의 외주 측에 기어 잇수를 달리하는 복수의 입력기어를 구성하는 아이들 기구; 및
    상기 아이들 축과 평행하게 배치되는 제2 출력축 상에 상기 아이들 축 상의 각 입력기어와 외접 기어 연결되는 복수의 변속기어를 배치하고, 동기수단을 통하여 상기 제2 출력축과 상기 복수의 변속기어를 선택적으로 동기 연결하여 상기 아이들 축으로부터 입력되는 회전동력을 다수의 전진 변속단으로 변속하여 디프렌셜로 출력하는 제2 변속출력기구;
    를 포함하는 차량용 변속장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력축 상의 입력기어는
    제6속을 구현하기 위한 제1 입력기어;
    제4속을 구현하기 위한 제2 입력기어;
    제3속을 구현하기 위한 제3 입력기어; 및
    제1속을 구현하기 위한 제4 입력기어를 포함하는 차량용 변속장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 변속출력기구는
    상기 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축;
    상기 제1 출력축의 일단에 고정 배치되어 제1 출력축의 회전동력을 출력하는 제1 출력기어;
    상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제4 입력기어에 외접 기어 연결되는 제1속 변속기어;
    상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제3 입력기어에 외접 기어 연결되는 제3속 변속기어;
    상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제2 입력기어와 외접 기어 연결되는 제4속 변속기어;
    상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제1 입력기어와 외접 기어 연결되는 제6속 변속기어;
    상기 제1 출력축 상의 상기 제1속 및 제3속 변속기어 사이에 배치되어 상기 제1속 또는 제3속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제1 싱크로나이저;
    상기 제1 출력축 상의 상기 제4속 및 제6속 변속기어 사이에 배치되어 상기 제4속 또는 제6속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제2 싱크로나이저;
    를 포함하는 차량용 변속장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터/제네레이터는
    중공축으로 이루어져 상기 입력축의 후측부에 회전 간섭 없이 중첩 배치되는 모터축의 후단부에 직접 연결되는 로터와, 상기 로터의 외주 측에 배치되어 변속기 하우징에 고정되는 스테이터로 이루어지는 차량용 변속장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 아이들 기구는
    상기 입력축과 평행하게 배치되며, 상기 모터축과의 사이에 트랜스퍼 기어세트를 통하여 직접 외접 기어 연결되는 아이들 축;
    상기 아이들 축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제1 입력기어에 외접 기어 연결되는 아이들 입력기어;
    상기 아이들 축에 상기 아이들 입력기어를 선택적으로 동기 연결하는 제3 싱크로나이저;
    기어 잇수를 달리하여 상기 아이들 축 상에 고정 배치되는 복수의 입력기어;
    를 포함하는 차량용 변속장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 기어세트는
    상기 모터축의 전단부에 고정 설치되는 트랜스퍼 드라이브 기어;
    상기 아이들 축의 후단부에 고정 설치되어 상기 트랜스퍼 드라이브 기어와 외접 치합되는 트랜스퍼 드리븐 기어;
    로 이루어지는 차량용 변속장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 아이들 축 상의 복수의 입력기어는
    제2속을 구현하기 위한 제5 입력기어;
    제5속을 구현하기 위한 제6 입력기어;
    를 포함하는 차량용 변속장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 변속출력기구는
    상기 입력축과 평행하게 배치되는 제2 출력축;
    상기 제2 출력축의 일단에 고정 배치되어 제2 출력축의 회전동력을 출력하는 제2 출력기어;
    상기 제2 출력축 상에 배치되어 상기 아이들 축 상의 제5 입력기어에 외접 기어 연결되는 제2속 변속기어;
    상기 제2 출력축 상에 배치되어 상기 아이들 축 상의 제6 입력기어에 외접 기어 연결되는 제5속 변속기어;
    상기 제2 출력축 상의 상기 제2속 및 제5속 변속기어 사이에 배치되어 상기 제2속 또는 제5속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제4 싱크로나이저;
    를 포함하는 차량용 변속장치.
  9. 외주면 상에 기어 잇수를 달리하는 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어가 배치되어 엔진의 출력 측에 클러치를 통해 선택적으로 연결되는 입력축;
    상기 입력축과 동일축선 상의 후측 배치되는 모터축의 반경방향 외측에 배치되어 모터 및 제너레이터 기능을 수행하는 모터/제네레이터;
    상기 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축 상에 상기 입력축 상의 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어와 각각 외접기어 연결되는 제6속, 제4속, 제3속, 제1속 변속기어를 배치하고, 제1, 제2 싱크로나이저를 통하여 상기 제1 출력축과 상기 변속기어를 선택적으로 동기 연결하여 상기 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 다수의 전진 변속단으로 변속하여 디프렌셜로 출력하는 제1 변속출력기구;
    상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 모터축과 트랜스퍼 기어세트로 직접 외접 기어 연결되는 아이들 축 상에 상기 입력축 상의 제1 입력기어에 외접 기어 연결된 아이들 입력기어를 배치하고, 제3 싱크로나이저를 통하여 상기 아이들 축에 상기 아이들 입력기어를 선택적으로 동기 연결하며, 상기 아이들 축 상의 외주 측에 기어 잇수를 달리하는 제5, 제6 입력기어를 구성하는 아이들 기구; 및
    상기 아이들 축과 평행하게 배치되는 제2 출력축 상에 상기 아이들 축 상의 제5, 제6 입력기어와 각각 외접 기어 연결되는 제2속, 제5속 변속기어를 배치하고, 제4 싱크로나이저를 통하여 상기 제2 출력축과 상기 제2속, 제5속 변속기어를 선택적으로 동기 연결하여 상기 아이들 축으로부터 입력되는 회전동력을 다수의 전진 변속단으로 변속하여 디프렌셜로 출력하는 제2 변속출력기구;
    를 포함하는 차량용 변속장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 입력기어는 제6속을 구현하기 위한 입력기어이고,
    상기 제2 입력기어는 제4속을 구현하기 위한 입력기어이고,
    상기 제3 입력기어는 제3속을 구현하기 위한 입력기어이고,
    상기 제4 입력기어는 제1속을 구현하기 위한 입력기어인 것을 특징으로 하는 차량용 변속장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 변속출력기구는
    상기 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축;
    상기 제1 출력축의 일단에 고정 배치되어 제1 출력축의 회전동력을 출력하는 제1 출력기어;
    상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제4 입력기어에 외접 기어 연결되는 제1속 변속기어;
    상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제3 입력기어에 외접 기어 연결되는 제3속 변속기어;
    상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제2 입력기어와 외접 기어 연결되는 제4속 변속기어;
    상기 제1 출력축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제1 입력기어와 외접 기어 연결되는 제6속 변속기어;
    상기 제1 출력축 상의 상기 제1속 및 제3속 변속기어 사이에 배치되어 상기 제1속 또는 제3속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제1 싱크로나이저;
    상기 제1 출력축 상의 상기 제4속 및 제6속 변속기어 사이에 배치되어 상기 제4속 또는 제6속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제2 싱크로나이저;
    를 포함하는 차량용 변속장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 모터/제네레이터는
    중공축으로 이루어져 상기 입력축의 후측부에 회전 간섭 없이 중첩 배치되는 모터축의 후단부에 직접 연결되는 로터와, 상기 로터의 외주 측에 배치되어 변속기 하우징에 고정되는 스테이터로 이루어지는 차량용 변속장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 아이들 기구는
    상기 입력축과 평행하게 배치되며, 상기 모터축과의 사이에 상기 트랜스퍼 기어세트를 통하여 직접 외접 기어 연결되는 아이들 축;
    상기 아이들 축 상에 배치되어 상기 입력축 상의 제1 입력기어에 외접 기어 연결되는 아이들 입력기어;
    상기 아이들 축에 상기 아이들 입력기어를 선택적으로 동기 연결하는 제3 싱크로나이저;
    기어 잇수를 달리하여 상기 아이들 축 상에 고정 배치되는 제5, 제6 입력기어;
    를 포함하는 차량용 변속장치.
  14. 제9항 또는 제13항에 있어서,
    상기 트랜스퍼 기어세트는
    상기 모터축의 전단부에 고정 설치되는 트랜스퍼 드라이브 기어;
    상기 아이들 축의 후단부에 고정 설치되어 상기 트랜스퍼 드라이브 기어와 외접 치합되는 트랜스퍼 드리븐 기어;
    로 이루어지는 차량용 변속장치.
  15. 제9항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제5 입력기어는 제2속을 구현하기 위한 입력기어이고,
    상기 제6 입력기어는 제5속을 구현하기 위한 입력기어인 것을 특징으로 하는 차량용 변속장치
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제2 변속출력기구는
    상기 입력축과 평행하게 배치되는 제2 출력축;
    상기 제2 출력축의 일단에 고정 배치되어 제2 출력축의 회전동력을 출력하는 제2 출력기어;
    상기 제2 출력축 상에 배치되어 상기 아이들 축 상의 제5 입력기어에 외접 기어 연결되는 제2속 변속기어;
    상기 제2 출력축 상에 배치되어 상기 아이들 축 상의 제6 입력기어에 외접 기어 연결되는 제5속 변속기어;
    상기 제2 출력축 상의 상기 제2속 및 제5속 변속기어 사이에 배치되어 상기 제2속 또는 제5속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제4 싱크로나이저;
    를 포함하는 차량용 변속장치.
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