KR101637686B1 - 차량의 하이브리드 변속기 - Google Patents

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KR101637686B1
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Abstract

본 발명은 변속과정 중 구동륜으로의 동력이 완전히 차단되는 것을 방지하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러, 간단한 구성으로 다양한 주행모드의 구현이 가능하여 차량의 주행 상황에 맞는 효율적인 주행으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량의 하이브리드 변속기{HYBRID TRANSMISSION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 하이브리드 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구성으로 다양한 주행모드를 구현할 수 있도록 하며, 변속감을 향상시킬 수 있도록 하는 변속기의 구조에 관한 기술이다.
AMT(AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION)는 종래 자동변속기와 같이 운전자의 개입 없이 차량의 주행상태에 따라 자동적으로 변속이 이루어지도록 하는 편리함과, 종래 수동변속기가 가지고 있는 높은 동력전달 효율을 모두 구현할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 종래 수동변속기 메커니즘을 기본으로 하고 있는 AMT는 변속시 필연적으로 이전 변속단을 해제하고 다음 변속단으로 변속하는 동안 구동륜으로 전달되는 동력이 차단되는 과정이 수반되어, 변속충격이 발생하는 문제가 있다.
상기 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 1020140083689 A
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 변속과정 중 구동륜으로의 동력이 완전히 차단되는 것을 방지하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러, 간단한 구성으로 다양한 주행모드의 구현이 가능하여 차량의 주행 상황에 맞는 효율적인 주행으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한 차량의 하이브리드 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 변속기는
엔진의 동력을 전달받을 수 있도록 설치된 입력축과;
상기 입력축에 회전이 구속되게 구비된 다수의 구동기어와;
각각 상기 다수의 구동기어에 치합되어 다수의 변속단을 형성하는 다수의 피동기어를 구비한 제1출력축 및 제2출력축과;
상기 입력축에 회전 가능한 상태로 설치되는 모터구동기어와;
상기 모터구동기어에 회전력을 인가할 수 있도록 연결된 모터와;
상기 모터구동기어를 상기 입력축에 연결하거나 차단할 수 있도록 구비된 시동클러치수단과;
각각 상기 모터구동기어에 치합되고 상기 제1출력축 및 제2출력축에 회전 가능하게 설치되는 EV1피동기어 및 EV2피동기어와;
상기 EV1피동기어를 상기 제1출력축에 연결하거나 해제시킬 수 있도록 설치된 EV1동기장치와;
상기 EV2피동기어를 상기 제2출력축에 연결하거나 해제시킬 수 있도록 설치된 EV2동기장치와;
상기 입력축을 엔진에 연결하거나 해제시킬 수 있도록 구비된 엔진클러치;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 변속과정 중 구동륜으로의 동력이 완전히 차단되는 것을 방지하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 함과 아울러, 간단한 구성으로 다양한 주행모드의 구현이 가능하여 차량의 주행 상황에 맞는 효율적인 주행으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 변속기의 실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 변속기가 EV모드 1속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 변속기가 EV모드 2속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 4는 도 1의 변속기가 엔진을 시동시키는 상태를 도시한 도면,
도 5는 도 1의 변속기가 HEV1모드 1속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 6은 도 1의 변속기가 HEV1모드 2속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 7은 도 1의 변속기가 HEV1모드 3속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 8은 도 1의 변속기가 HEV1모드 4속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 9는 도 1의 변속기가 HEV2모드 1속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 10은 도 1의 변속기가 HEV2모드 2속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 11은 도 1의 변속기가 HEV2모드 3속을 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 12는 도 1의 변속기가 HEV2모드 4속을 구현하는 상태를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 하이브리드 변속기는 엔진(E)의 동력을 전달받을 수 있도록 설치된 입력축(IN)과; 상기 입력축(IN)에 회전이 구속되게 구비된 다수의 구동기어와; 각각 상기 다수의 구동기어에 치합되어 다수의 변속단을 형성하는 다수의 피동기어를 구비한 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)과; 상기 입력축(IN)에 회전 가능한 상태로 설치되는 모터구동기어(MDG)와; 상기 모터구동기어(MDG)에 회전력을 인가할 수 있도록 연결된 모터(M)와; 상기 모터구동기어(MDG)를 상기 입력축(IN)에 연결하거나 차단할 수 있도록 구비된 시동클러치수단과; 각각 상기 모터구동기어(MDG)에 치합되고 상기 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)에 회전 가능하게 설치되는 EV1피동기어(EV1P) 및 EV2피동기어(EV2P)와; 상기 EV1피동기어(EV1P)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결하거나 해제시킬 수 있도록 설치된 EV1동기장치(EV1S)와; 상기 EV2피동기어(EV2P)를 상기 제2출력축(OUT2)에 연결하거나 해제시킬 수 있도록 설치된 EV2동기장치(EV2S)와; 상기 입력축(IN)을 엔진(E)에 연결하거나 해제시킬 수 있도록 구비된 엔진클러치(EC)를 포함하여 구성된다.
즉, 엔진(E)의 동력을 전달받아 구동되는 입력축(IN)과 상기 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2) 사이에 다수의 변속단을 형성할 수 있도록 구성한 상태에서, 상기 모터(M)에 연결된 모터구동기어(MDG)를 입력축(IN)에 회전 가능한 상태와 회전 구속 상태를 전환할 수 있도록 하면서, 상기 모터구동기어(MDG)의 회전력을 상기 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)의 EV1피동기어(EV1P) 및 EV2피동기어(EV2P)에 각각 전달할 수 있도록 하여, 모터(M)에 의한 동력이 상기 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)을 통해 인출될 수 있도록 구성한 것이다.
물론, 상기 제1출력축(OUT1)에는 제1출력기어(OG1)가 구비되고, 상기 제2출력축(OUT2)에는 제2출력기어(OG2)가 구비되어, 상기 제1출력기어(OG1)와 제2출력기어(OG2)가 디퍼렌셜의 링기어(R)에 동시에 치합되어 동력을 구동륜으로 제공할 수 있도록 되어 있다.
본 실시예에서, 상기 모터(M)는 상기 입력축(IN)에 동심축을 이루어 설치된다. 또한 상기 입력축의 구동기어는 제1구동기어(D1), 제2구동기어(D2) 및 제3구동기어(D3)가 구비되어 있다.
또한, 본 실시예에서, 상기 입력축(IN)의 구동기어들과 치합되어 변속단들을 형성하는 상기 제1출력축(OUT1)의 피동기어들은 일련의 변속단들 중 상대적으로 저단을 형성하도록 배치되고, 상기 제2출력축(OUT2)의 피동기어들은 상기 변속단들 상대적으로 고단을 형성하도록 배치된다.
즉, 상기 제1출력축(OUT1)에는 1단피동기어(P1), 2단피동기어(P2) 및 3단피동기어(P3)가 회전 가능한 상태로 설치되고, 상기 1단피동기어(P1) 또는 2단피동기어(P2)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 1＆2단동기장치(1＆2S)가 구비되며, 상기 3단피동기어(P3)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 3단동기장치(3S)가 구비된다.
상기 제2출력축(OUT2)에는 4단피동기어(P4), 5단피동기어(P5) 및 6단피동기어(P6)가 회전 가능한 상태로 설치되고, 상기 4단피동기어(P4) 또는 5단피동기어(P5)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 4＆5단동기장치(4＆5S)가 구비되며, 상기 6단피동기어(P6)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 6단동기장치(6S)가 구비된 구성이다.
한편, 본 실시예에서, 상기 시동클러치수단은 구비된 동기장치인 시동싱크로기구(SS)로 구성된다.
이하, 도 2 내지 12를 참조하여, 본 발명 실시예의 작용을 살펴본다.
도 2는 EV모드 1속 상태를 도시한 것으로서, EV1동기장치(EV1S)로 EV1피동기어(EV1P)를 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시킨 상태에서 상기 모터(M)를 구동하면, 상기 모터(M)의 동력이 상기 모터구동기어(MDG)와 EV1피동기어(EV1P) 사이에서 변속되어 상기 제1출력축(OUT1)을 통해 디퍼렌셜의 링기어(R)로 인출되는 상태이다.
도 3은 EV모드 2속 상태를 도시한 것으로서, EV2동기장치(EV2S)로 EV2피동기어(EV2P)를 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시킨 상태에서 상기 모터(M)를 구동하여, 상기 모터(M)의 동력이 상기 제2출력축(OUT2)을 통해 상기 디퍼렌셜의 링기어(R)로 인출되는 상태이다.
도 4는 엔진(E)의 시동을 거는 상태를 설명한 것으로서, 상기 시동싱크로기구(SS)와 엔진클러치(EC)를 체결하여, 모터(M)의 동력이 상기 모터구동기어(MDG)와 입력축(IN) 및 엔진클러치(EC)를 통하여 엔진(E)으로 제공되어 엔진(E)을 시동시키게 된다.
도 5는 HEV1모드 1속 상태를 도시한 것으로서, 상기 엔진클러치(EC)가 결합되고, 상기 EV1동기장치(EV1S)가 상기 EV1피동기어(EV1P)를 제1출력축(OUT1)에 회전 구속하고, 상기 1＆2단동기장치(1＆2S)가 상기 1단피동기어(P1)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시킨 상태에서, 상기 엔진(E)과 모터(M)의 동력이 함께 제공되어, 상기 제1출력축(OUT1)에서 엔진(E)과 모터(M)의 동력이 결합되어 링거어로 인출되는 상태이다.
도 6은 HEV1모드 2속 상태를 도시한 것으로서, 상기 도 5와 같은 상태에서, 상기 1＆2단동기장치(1＆2S)가 상기 1단피동기어(P1)가 아니라 2단피동기어(P2)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시킨 것만 다르고, 엔진(E)의 동력은 상기 2단피동기어(P2)를 통해 상기 제1출력축(OUT1)에서 모터(M)의 동력과 합쳐진다.
도 7은 HEV1모드 3속 상태를 도시한 것으로서, 상기 EV1동기장치(EV1S)로 EV1피동기어(EV1P)를 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시킨 상태는 유지하면서, 상기 1＆2단동기장치(1＆2S)가 아니라, 3단동기장치(3S)로 3단피동기어(P3)를 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시켜서 구현한다.
도 8은 HEV1모드 4속 상태를 도시한 것으로서, 역시 상기 EV1동기장치(EV1S)로 EV1피동기어(EV1P)를 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시킨 상태는 유지하면서, 상기 3단동기장치(3S)가 아니라 4＆5단동기장치(4＆5S)로 4단피동기어(P4)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시켜서, 엔진(E)의 동력이 제2출력축(OUT2)을 통해 링기어(R)로 제공되고, 모터(M)의 동력은 제1출력축(OUT1)을 통해 링기어(R)로 제공되어, 링기어(R)에서 합쳐져서 구동륜으로 인출되는 상태이다.
이외에, HEV1모드 5속 및 6속은 이상과 마찬가지로 상기 EV1동기장치(EV1S)로 EV1피동기어(EV1P)를 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시킨 상태는 유지하면서, 4＆5단동기장치(4＆5S)가 5단피동기어(P5)를 제2출력축(OUT2)에 연결하면, 5속, 6단동기장치(6S)가 6단피동기어(P6)를 제2출력축(OUT2)에 연결하면 6속이 구현되는 것이다.
도 9는 HEV2모드 1속 상태를 도시한 것으로서, 상기 EV2동기장치(EV2S)로 EV2피동기어(EV2P)를 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시키고, 상기 1＆2단동기장치(1＆2S)로 1단피동기어(P1)를 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시킨 상태에서 엔진클러치(EC)를 결합하여, 엔진(E)의 동력은 제1출력축(OUT1)을 통해 링기어(R)로 전달되고, 모터(M)의 동력은 EV2피동기어(EV2P)와 제2출력축(OUT2)을 통해 상기 링기어(R)로 전달되는 상태이다.
도 10은 HEV2모드 2속 상태를 도시한 것으로서, 상기 EV2동기장치(EV2S)로 EV2피동기어(EV2P)를 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시킨 상태에서, 상기 1＆2단동기장치(1＆2S)로 2단피동기어(P2)를 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시키고, 엔진클러치(EC)를 결합하여, 엔진(E)의 동력과 모터(M)의 동력이 상기 디퍼렌셜의 링기어(R)에서 합쳐져서 인출되는 상태이다.
도 11은 HEV2모드 3속 상태를 도시한 것으로서, 역시 상기 EV2동기장치(EV2S)로 EV2피동기어(EV2P)를 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시키고, 상기 3단동기장치(3S)로 3단피동기어(P3)를 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시킨 상태에서 엔진클러치(EC)를 결합하여, 엔진(E)의 동력과 모터(M)의 동력이 디퍼렌셜의 링기어(R)에서 합쳐지는 상태이다.
도 12는 HEV2모드 4속 상태를 도시한 것으로서, 상기 EV2동기장치(EV2S)로 EV2피동기어(EV2P)를 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시킨 상태를 유지하고, 상기 4＆5단동기장치(4＆5S)로 4단피동기어(P4)를 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시키며, 엔진클러치(EC)를 결합하여, 엔진(E)의 동력과 모터(M)의 동력이 모두 상기 제2출력축(OUT2)에서 병합되어, 상기 제2출력기어(OG2)를 통해 디퍼렌셜의 링기어(R)로 인출되는 상태이다.
또한, HEV2모드 5속 및 6속도 이상과 마찬가지로, 상기 엔진클러치(EC)를 결합하고 상기 EV2동기장치(EV2S)로 EV2피동기어(EV2P)를 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시킨 상태에서, 4＆5단동기장치(4＆5S)로 5단피동기어(P5)를 제2출력축(OUT2)에 회전 구속하여 5속을 구현하고, 6단동기장치(6S)로 6단피동기어(P6)를 제2출력축(OUT2)에 회전 구속하여 6속을 구현할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 실시예에서, 예컨대, 도 5와 같은 HEV1모드 1속 상태에서 도 8과 같은 HEV1모드 4속 상태로 변속하는 경우에는, 상기 EV1피동기어(EV1P)와 EV1동기장치(EV1S) 및 제1출력축(OUT1)을 통한 모터(M)의 동력 전달 상태는 유지한 상태에서, 상기 엔진클러치(EC)를 해제하고, 상기 1＆2단동기장치(1＆2S)로 1단피동기어(P1)를 제1출력축(OUT1)으로부터 회전 구속 상태가 해제되도록 한 후, 4＆5단동기장치(4＆5S)로 4단피동기어(P4)를 제2출력축(OUT2)에 회전을 구속시키고 상기 엔진클러치(EC)를 연결하여 변속을 수행한다.
이와 같은 변속중에 구동륜에는 모터(M)에 의한 구동력이 지속적으로 제공되어, 변속중 동력 단절에 따른 변속감 저하 현상을 방지할 수 있다.
물론, 본 발명은 기타 다른 변속단들 사이의 변속에서도 상기와 같은 제어 방법을 사용하여, 구동륜의 동력 단절 없이 차량의 부드럽고 안정된 변속감 및 주행감을 확보할 수 있도록 한다.
한편, 본 실시예에서 상기 시동클러치수단인 시동싱크로기구(SS)를 배제하고, 엔진(E)의 시동을 전담할 수 있는 별도의 모터를 엔진(E)에 장착하여, 변속기 내부의 구조를 보다 간단하게 구성하는 변형례도 가능할 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.
IN; 입력축
E; 엔진
OUT1; 제1출력축
OUT2; 제2출력축
MDG; 모터구동기어
M; 모터
EV1P; EV1피동기어
EV2P; EV2피동기어
EV1S; EV1동기장치
EV2S; EV2동기장치
OG1; 제1출력기어
OG2; 제2출력기어
R; 링기어
D1; 제1구동기어
D2; 제2구동기어
D3; 제3구동기어
P1; 1단피동기어
P2; 2단피동기어
P3; 3단피동기어
1＆2S; 1＆2단동기장치
3S; 3단동기장치
P4; 4단피동기어
P5; 5단피동기어
P6; 6단피동기어
4＆5S; 4＆5단동기장치
6S; 6단동기장치
SS; 시동싱크로기구

Claims (6)

  1. 엔진(E)의 동력을 전달받을 수 있도록 설치된 입력축(IN)과;
    상기 입력축(IN)에 회전이 구속되게 구비된 다수의 구동기어와;
    각각 상기 다수의 구동기어에 치합되어 다수의 변속단을 형성하는 다수의 피동기어를 구비한 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)과;
    상기 입력축(IN)에 회전 가능한 상태로 설치되는 모터구동기어(MDG)와;
    상기 모터구동기어(MDG)에 회전력을 인가할 수 있도록 연결된 모터(M)와;
    상기 모터구동기어(MDG)를 상기 입력축(IN)에 연결하거나 차단할 수 있도록 구비된 시동클러치수단과;
    각각 상기 모터구동기어(MDG)에 치합되고 상기 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)에 회전 가능하게 설치되는 EV1피동기어(EV1P) 및 EV2피동기어(EV2P)와;
    상기 EV1피동기어(EV1P)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결하거나 해제시킬 수 있도록 설치된 EV1동기장치(EV1S)와;
    상기 EV2피동기어(EV2P)를 상기 제2출력축(OUT2)에 연결하거나 해제시킬 수 있도록 설치된 EV2동기장치(EV2S)와;
    상기 입력축(IN)을 엔진(E)에 연결하거나 해제시킬 수 있도록 구비된 엔진클러치(EC);를 포함하여 구성되고,
    상기 모터(M)는 상기 입력축(IN)에 동심축을 이루어 설치되며,
    상기 입력축(IN)의 구동기어들과 치합되어 변속단들을 형성하는 상기 제1출력축(OUT1)의 피동기어들은 일련의 변속단들 중 상대적으로 저단을 형성하도록 배치되고;
    상기 제2출력축(OUT2)의 피동기어들은 상기 변속단들 상대적으로 고단을 형성하도록 배치된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1출력축(OUT1)에는 1단피동기어(P1), 2단피동기어(P2) 및 3단피동기어(P3)가 회전 가능한 상태로 설치되고;
    상기 1단피동기어(P1) 또는 2단피동기어(P2)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 1＆2단동기장치(1＆2S)가 구비되며;
    상기 3단피동기어(P3)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 3단동기장치(3S)가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2출력축(OUT2)에는 4단피동기어(P4), 5단피동기어(P5) 및 6단피동기어(P6)가 회전 가능한 상태로 설치되고;
    상기 4단피동기어(P4) 또는 5단피동기어(P5)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 4＆5단동기장치(4＆5S)가 구비되며;
    상기 6단피동기어(P6)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 6단동기장치(6S)가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 시동클러치수단은 상기 입력축(IN)에 허브가 구비된 동기장치인 시동싱크로기구(SS)로 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
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