KR101871217B1 - 하이브리드 변속기 - Google Patents

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KR101871217B1
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푸하이 두완
위 왕
준 천
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광저우 선마일 다이나믹 테크놀로지스 코포레이션.,리미 티드
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    • B60K6/44—Series-parallel type
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • F16D55/22—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
    • F16D55/228—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a separate actuating member for each side
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • F16H3/728—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path with means to change ratio in the mechanical gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/3009—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms having elements remote from the gearbox
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
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Abstract

하이브리드 변속기는 내연기관에 기계적으로 작동하게 연결된 6개의 유성기어 세트와 8개의 캘리퍼 브레이크 시스템들의 선택적인 적용을 통해 기계적인 동력을 출력부재에 선택적으로 전달하도록 구성된 두 개의 모터/발전기를 포함한다. 각각의 유성기어 세트는 선 기어와 링 기어를 가지며, 그의 각각은 복수의 유성 기어들에 치합 결합한다. 제1 및 제2 모터/발전기들은 동축으로 서로 그리고 6개의 유성기어 세트에 정렬된다. 제1 유성기어 세트의 선 기어는 제1 모터/발전기에 연결된다. 제2 유성기어 세트의 선 기어는 제2 모터/발전기에 연결된다. 다양한 구동 모드들이 캘리퍼 브레이크 시스템들의 상태 및 엔진과 제1 및 제2 모터/발전기들의 작동 모드들을 변화시킴으로써 제공된다.

Description

하이브리드 변속기{A HYBRID TRANSMISSION}
본 발명은 일반적으로 차량의 변속기에 대한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 엔진 및 전기저장 장치로부터 입력 동력을 수용하는 하이브리드 변속기에 대한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 엔진과 두 개의 모터/발전기들에 작동하도록 연결되는 6개의 유성 기어 세트들을 이용하는 하이브리드 변속기에 대한 것이다. 모터/발전기들은 서로 그리고 유성기어 세트들과 동축으로 정렬된다. 유성기어 세트들은 소정의 요건들에 따라, 엔진 및/또는 모터/발전기들로부터 동력을 변속기의 출력 부재로 전달하기 위하여 8개의 캘리퍼 브레이크 시스템을 이용함으로써 선택적으로 유용한 다중-모드, 또는 변속 장치들을 제공하거나, 또는 변속기는 다양한 구동 모드들 및 4개의 유용한 고정된 속도 비율을 제공한다.
차량 변속의 목적은, 차량이 그 위로 구동되는 지면에 차량으로부터의 견인 힘을 전달하는 구동 부재에, 중립, 엔진으로부터의 동력을 제공하는 하나 이상의 전방 및 역전 구동범위, 및/또는 다른 동력 소스를 제공하는 것이다.
매우 다양한 변속 유형들이 유용하지만, 엔진이나 전기 모터로부터의 출력을 수용하도록 형성된 변속기들이 넓은 작동 조건들 아래 높은 효율에서 작동하도록 구비될 수 있다. 연료 절약은 하이브리드 전기 차량에서 중요하다. 유성기어 세트를 회동시키고 습한 클러치 판들은 항상 마찰 손실에 기인하는 에너지를 소비하며, 이는 연료 절감에 부정적으로 영향을 미친다.
하이브리드 전기 차량의 변속기는 엔진, 제1 및 제2 모터/발전기들과 축전기와 같은 에너지 저장장치를 포함하며, 엔진과 모터들은 휠들을 개별적으로 구동할 수 있으며, 엔진은 발전기로서 작동하는 전기 머신을 통해 에너지 저장장치를 충전할 수 있으며, 차량 운동 에너지가 휠 브레이크를 사용하여 회수되고 재생될 수 있으며 발전기를 구동하고 에너지 저장장치를 충전할 수 있다. 제어 유닛은 에너지 저장장치와 모터/발전기들 및 제1 및 제2 모터/발전기들 사이에서 동력 흐름을 규제한다.
하이브리드 전기 차량, 구체적으로, 플러그-인 하이브리드 전기 차량, 및 에너지 저장 장치용 변속기는, 성능이 상당히 증가되므로 전기 그리드로부터의 전기 에너지는 전기 구동을 이용할 수 있는 것으로 기대된다. 따라서, 더욱 큰 전기 구동의 이용이 기대된다. 제1 또는 제2 모터/발전기, 또는 양자로부터의 출력을 수용하도록 형성된 변속기는 매우 넓은 작동 조건에 걸쳐 높은 효율에서 작동하도록 구성된다. 제1 모터/발전기의 엔진 샤프트로의 직접 연결에 의하여 제1 모터/발전기 샤프트가 휠들을 개별적으로 구동하는 엔진으로서 회전한다. 엔진이 정지된 때, 차량이 운동함에 따라 제2 모터/발전기의 휠에의 직접 연결에 의하여 제2 모터/발전기 샤프트는 회전한다.
이들은 이하와 같은 여러 문제들을 초래한다: (i) 엔진 모드에서 차량이 속도가 증가함에 따라, 제1 및 제2 모터/발전기 속도는 과도하게 높아져서 베어링, 유성기어 세트, 제1 및 제2 모터/발전기들의 수명 문제를 야기하며; (ii) 유성기어 세트들과 습한 클러치판들을 회전시키면 항상 마찰 손실에 기인하여 큰 에너지를 소비하여 구동 효율이 급격하게 강하하며; (iii) 제1 및 제2 모터/발전기들이 사용되지 않으므로, 불필요한 스핀 손실을 발생하며; (iv) 유용한 토크의 저하가 엔진을 기동하기 위하여 필요하며; (v) 변속기는 고정된 비율이 부족하여 엔진과 모터/발전기의 비효율적인 작동을 초래한다.
하이브리드 전기 시스템의 다양한 부품들 사이의 다양한 제어 프로그램과 작동상 연결이 공지되고, 제어 시스템은 하이브리드 전기 시스템의 기능을 수행하기 위하여 변속기로부터 다양한 부품들과 결합하고 분리할 수 있어야 한다. 결합 및 분리는 변속기 내에서 선택적으로 작동 가능한 클러치들을 사용함으로써 달성되는 것으로 알려져 있다. 클러치들은 다양한 디자인들과 제어 방법들에서 알려져 있다.
변속기 내의 하나의 공지 형태의 클러치는, 서로에 대해 마찰 토크를 적용하기 위하여 결합될 때, 두 개의 접속면들, 예컨대, 습한 클러치판들을 분리시키거나 또는 결합시켜 작동시킴으로써 작동하는 기계적인 클러치이다. 차량이 적절하게 그리고 유연하게 작동하기 위하여 관리되어야 하는 모든 클러치 상태들이 결합 작동하면서 결합 작동이고, 분리 작동 중의 분리 작동이다.
그러므로, 클러치 접속면들이 동기되고 체결될 때, 클러치에 적용된 작용 토크가 적용된 클램핑 힘에 의하여 생성된 실제 성능 토크를 초과할 때마다, 클러치의 접속면들 사이의 슬립 또는 상대 회전 운동이 발생한다. 이들은 다음과 같은 여러 문제들을 발생한다: (i) 변속의 슬립이 많은 열과 먼지를 발생하여 변속기 성능과 수명의 손상을 초래하며; (ii) 입력 부재의 속도가 높아져서 다량의 열과 변속기의 효율 저하를 초래함에 따라 습한 클러치판의 두 접속면들 사이의 저항력이 더욱 커지며; (iii) 클러치의 유로들이 매우 복잡해지고 정밀해져서 비용의 상당한 증가를 초래하며; (iv) 일단 클러치가 손상되면, 수선이나 교체를 위하여 변속기가 해체되어야 하며; (v) 변속기용 윤활유의 선택이 클러치 성능과 기어들과 베어링들과 같은 변속기 부품의 수명을 고려해야 하므로, 윤활유의 최상의 성능을 위하여 충분한 유격을 제공하기 어렵다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 4개의 고정된 속도 비율을 제공하면서, 버스나 트럭의 주행, 토잉 및 하울링을 위해 보다 신속히 최대 동력을 달성하기 위한 캘리퍼 브레이크 시스템을 제공하는 신규의 하이브리드 변속기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 위와 같이 유성기어 세트들과 모터/발전기들이 동축으로 배치된 신규의 하이브리드 변속기를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 위에서와 같이, 엔진이 차량을 개별적으로 구동할 때 제1 및 제2 모터/발전기 회전자들이 체결되는 신규의 변속기를 제공하는 것이다.
본 발명의 여전히 또 다른 목적은, 위에서와 같이, 6개의 유성기어 세트들에 의하여 작동 결과가 달성될 수 있는 신규의 하이브리드 변속기를 제공하는 것이다.
본 발명의 여전히 또 다른 목적은, 위에서와 같이, 캘리퍼 브레이크 시스템이 변속기 하우징 및 모터/발전기 하우징 외부에 장착되는 신규의 하이브리드 변속기를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 위와 같이, 변속기가 8개의 캘리퍼 브레이크 시스템에 의하여 작동되는, 신규의 하이브리드 변속기를 제공하는 것이다.
본 발명의 주요 측면은 모듈로 제조되고 조립되기에 특히 적합한 새롭고 신규인 변속기 구조를 제공하는 것이다. 하이브리드 변속기는 특히 버스 및 트럭에 유용하다. 변속기는 6개의 유성기어 세트들과 8개의 캘리퍼 브레이크 시스템을 사용하고 다양한 구동 모드들을 제공한다. 변속기에 의하면 진행, 토잉(towing), 및 하울링(hauling)을 위하여 보다 신속하게 최대 동력에 도달할 수 있으며, 버스 및 트럭에 비용-절감적으로 장착될 수 있는 높은 동력의 엔진을 구비한 더 작은 수의 전기 부품들을 사용할 수 있다. 전기적으로 가변 변속이에서 4개의 고정된 속도 비율을 제공함으로써, 최대 연료 및 전기 절약이 합리적인 비용으로 달성된다.
이하의 상세한 설명을 참조하면 명백해지는 바와 같이, 기존 및 종래 기술의 형태들에 대한 이점들 및 본 발명의 이들 및 다른 목적들은 이하에서 설명되고 청구되는 것에 의하여 달성된다.
일반적인 도입 설명으로서, 본 발명의 개념을 구현하는 하이브리드 변속기는 프라임 무버 동력 원으로부터 동력을 접수하기 위한 입력부재와 변속기로부터 동력을 공급하기 위한 출력부재를 이용한다. 제1 및 제2 모터/발전기들은 저장 장치와 제1 및 제2 모터/발전기들 사이에 전기동력을 교환하기 위하여 에너지 저장장치에 작동적으로 연결된다. 에너지 저장장치와 제1 및 제2 모터/발전기들 사이의 전기 동력 교환을 규제하기 위하여 제어 유닛이 제공된다.
본 발명의 변속기는 동축으로 정렬된 6개의 유성기어 세트를 사용한다. 각각의 유성기어 세트는 선기어와 링 기어를 가지며, 그의 각각은 복수의 유성기어들에 치합하여 결합한다.
제1 및 제2 모터/발전기들은 서로 그리고 6개의 유성기어 세트들과 동축으로 정렬된다. 제1 유성기어 세트의 선 기어는 제1 모터/발전기에 연결된다. 제2 유성기어 세트의 선 기어는 제2 모터/발전기에 연결된다. 제1 유성기어 세트의 캐리어는 엔진에 연결된다. 제2 유성기어 세트의 캐리어는 제3 및 제4 유성기어 세트들의 선 기어들에 연결된다. 제6 유성기어 세트의 캐리어는 변속기의 출력부재에 연결된다.
캘리퍼 브레이크 시스템은 고정된 캘리퍼 구조로서, 건식 디스크, 건식 디스크의 상태를 관찰하기 위한 속도센서, 좌측 패드판, 우측 패드판, 두 쌍의 독립적인 유압 피스톤들과 캘리퍼들을 포함한다. 캘리퍼 디스크 브레이크 시스템, 좌측 패드판 및 우측 패드판은 유압 회로를 이용하여 유압 액튜에이터 실린더로부터 같은 압력 소스에 평행으로 연결된 캘리퍼들 내측의 두 쌍의 독립적인 유압 피스톤들에 의하여 건식 디스크에 대항하여 가압된다. 캘리퍼들과 건식 디스크는 변속기 하우징 외측에 장착된다.
제1 유성기어 세트의 링 기어는 제1 기어에 의하여 제2 유성기어 세트의 링 기어에 연결된다. 제3 유성기어 세트의 캐리어는 제4 유성기어 세트의 링 기어에 연결된다. 제5 유성기어 세트의 링 기어는 제6 유성기어 세트의 링 기어에 제3 기어에 의하여 연결되고 제3 유성기어 세트의 캐리어는 제6 유성기어 세트의 선 기어에 연결된다.
두 개의 E1 시프트 기어들이 제1 기어의 외측 둘레에 대칭으로 배치되고, 두 개의 E1 시프트 기어들은 제1 기어에 동시에 결합된다. E1 시프트 기어는 E1 기어 시프트에 의하여 E1 브레이크 디스크에 고정 연결된다.
두 개의 T1 시프트 기어들이 제3 유성기어 세트의 링 기어의 외측 둘레에 대칭으로 배치되고, 두 개의 T1 시프트 기어들은 제3 유성기어 세트의 링 기어에 동시에 결합된다. T1 시프트 기어는 T1 기어 시프트에 의하여 T1 브레이크 디스크에 고정 연결된다.
두 개의 T2 시프트 기어들이 제4 유성기어 세트의 링 기어의 외측 둘레에 대칭으로 배치되고, 두 개의 T1 시프트 기어들은 제4 유성기어 세트의 링 기어에 동시에 결합된다. T2 시프트 기어는 T2 기어 시프트에 의하여 T2 브레이크 디스크에 고정 연결된다.
두 개의 T3 시프트 기어들이 제2 기어의 외측 둘레에 대칭으로 배치되고, 두 개의 T3 시프트 기어들은 제2 기어에 동시에 결합된다. T3 시프트 기어는 T3 기어 시프트에 의하여 T3 브레이크 디스크에 고정 연결된다.
두 개의 T4 시프트 기어들이 제3 기어의 외측 둘레에 대칭으로 배치되고, 두 개의 T4 시프트 기어들은 제3 기어에 동시에 결합된다. T4 시프트 기어는 T4 기어 시프트에 의하여 T4 브레이크 디스크에 고정 연결된다.
M1 브레이크 디스크는 제1 모터/발전기 샤프트에 고정되어 연결된다. M2 브레이크 디스크는 제2 모터/발전기 샤프트에 고정되어 연결된다. E0 브레이크 디스크는 변속기의 입력 부재에 고정되어 연결된다.
본 발명에 가장 밀접하게 관련된 이 기술 분야의 전문가들을 이해시키기 위하여, 본 발명을 실시하기 위하여 고려되는 최상의 모드를 예시하는 하이브리드 변속기의 하나의 매우 바람직한 대체적인 실시예가 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면에 의하여 그리고 이를 참조하여 여기 설명된다.
예시적인 변속기는 본 발명이 구현될 수 있는 모든 다양한 변형들과 수정을 도시하려고 시도함이 없이 상세하게 설명된다. 따라서, 여기 도시되고 설명된 실시예들은 예시적이며, 이 기술 분야의 통상의 전문가에게 명확해질 것이며, 본 발명의 범위와 사상 내에서 다양하게 변형될 수 있으며; 본 발명의 보호범위는 명세서의 상세한 설명이 아닌 첨부의 특허청구범위에 의하여 결정된다.
도 1은 하이브리드 변속기의 개략적인 표현이며;
도 2는 도 1 도시의 본 발명의 대표적인 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 변속기의 다이어그램, 길이방향 단면도이며;
도 3은 도 1 도시의 본 발명의 대표적인 또 다른 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 변속기의 다이어그램, 길이방향 단면도이며;
도 4는 도 1, 도 2 및 도 3의 모터/발전기들 및 유성기어 세트들을 도시하는 부분 단면도이며;
도 5는 도 1, 도 2 및 도 3의 브레이크 디스크, 유성기어 세트 및 시프트 기어들을 도시하는 부분 단면도이며;
도 6은 도 1, 도 2 및 도 3의 시프트 기어들을 도시하는 부분 단면도이다.
도 3 도시와 같이, 본 발명의 개념에 따라 용이하게 조립될 수 있는 네 개의 고정된 속도 비율을 가진 하이브리드 변속기의 대표적인 하나의 형태가 첨부 도면들에서 부호(10)로서 일반적으로 표시되고, 하이브리드 변속기의 바람직한 형태가 도 1 내지 도 6에 도시된다. 이어서, 이들 도면들을 특별히 참조하면, 하이브리드 변속기(10)는 특수한 모듈 조립체를 사용하도록 구성되는 것이 관찰될 것이다. 즉, 전체 하우징(99)은 4개의 모듈들을 포함한다. 제1 모듈은 제1 하우징(99a)과 제1의 지지대 판(99b)이 구비된 일반적으로 제1의 환형 중심부이다. 제1 모터/발전기는 제1 중심부에 장착된다. 제2 모듈은 제1 지지대 판(99b)과 제2 하우징(99c)이 구비된 일반적으로 제2의 환형 중심부이다. 제1 및 제2 유성기어 세트들은 제2 중심부에 장착된다. 제3 모듈은 제2의 지지대 판(99b)과 제3 하우징(99e)이 구비된 제3의 일반적으로 환형의 중심부이다. 제2 모터/발전기는 제3 중심부에 장착된다. 제4 모듈은 제3 하우징(99e)과 제3 지지대 판(99f)이 구비된 일반적으로 제4의 환형 중심부이다. 제3, 제4, 제5 및 제6 유성기어 세트들은 제4 중심부에 장착된다.
도 1과 도 2 도시와 같이, 하이브리드 변속기(10)는 엔진(11)에 의하여 직접 구동될 수 있는 샤프트일 수 있는 입력 부재(14)를 가진다. 임시 토크 댐퍼(13)는 엔진(11)의 출력 샤프트와 하이브리드 변속기(10)의 입력부재(14) 사이에 포함될 수 있다. 도시된 실시예에서, 엔진(11)은 공급된 출력에 유용한 동력을 제공하도록 용이하게 사용될 수 있는 디젤 엔진과 같은 화석연료 엔진일 수 있다. 엔진(11)이 하이브리드 변속기(10)의 입력 부재(14)에 연결되는 수단에 상관 없이, 입력부재(14)는 하이브리드 변속기(10)의 제1 유성기어 세트(P)의 제1 캐리어(28)에 연결된다. 제1 모터/발전기 샤프트(22)의 일 단부는 제1 선 기어(25)에 연결되고, 다른 단부는 M1 건식 디스크(19)에 고정 연결되고, 제1 모터 회전자(23)는 중간에 고정되게 체결된다. 제1 모터/발전기 샤프트(22)는 중공이므로 입력부재(14)는 제1 유성기어(P1)로부터 제1 캐리어(28)로 그 중심을 관통하여 연장할 수 있다. 입력부재(14)는 두 개의 칼라들을 가지며, 그 샤프트 단부는 제1 베어링(141)과 제2 베어링(142)의 내부 케이지에 각각 결합한다. 제2 캐리어(33)는 제2 베어링(142)의 외측 케이지를 수용하기 위하여 구획된 하나의 버팀 지지되는 환형 허브를 가진다. E0 건식 디스크(15)는 입력부재(14)의 선단부에 고정 결합된다.
도 1과 도 2 도시와 같이, 하이브리드 변속기(10)는 6개의 복합 유성기어 세트(P1, P2, P3, P4, P5, 및 P6)들을 이용한다. 제1 유성기어 세트(P1)는 제1 링 기어(27)로서 일반적으로 표시될 수 있는 제1의 외측 기어부재(27)를 가지며, 이는 제1 선 기어(25)로서 일반적으로 표시되는 제1 내측 기어부재(25)를 에워싼다. 복수의 제1 유성기어 부재(26)들은 제1 캐리어(28) 위에 회전가능하게 장착되므로 각각의 제1 유성기어(26)는 제1 링 기어(27)와 제1 선 기어(25)에 모두 치합 결합한다.
제2 유성기어 세트(P2)는 일반적으로 제2 링 기어(32)로서 일반적으로 표시될 수 있으며, 제2 선 기어(30)로서 일반적으로 표시되는 제2 내측 기어부재(30)를 에워싸는 제2 외측 기어부재(32)를 가진다. 복수의 제2 유성기어 부재(31)들은 제2캐리어(33) 위에 회전가능하게 장착되므로 각각의 제2 유성기어(31)는 제2 링 기어932)와 제2 선 기어(30)에 치합하여 결합된다.
제1 및 제2 유성기어 세트 실시예들에서, 제1 링 기어(27)는 제1 기어(29)에 의하여 제2 링 기어(32)에 연결된다. 제1 기어(29)는 외측 톱니 구조를 가지며, 이는 제1 링 기어(27)와 제2 링 기어(32)에 의하여 형성되는 전체 링의 외측 둘레에 장착된다. 차동 복합 유성기어 세트는 제1 유성기어 세트(P1)와 제2 유성기어 세트(P2)를 포함한다.
도 1, 2 및 5 도시와 같이, 두 개의 대칭으로 배치된 E1 시프트 기어 시스템들이 있다. E1 시프트 기어 시스템은 제1 기어(29)에 치합하여 결합하는 E1 기어(35), E1 건식 디스크(37)에 고정 결합되는 E1 시프트 기어 샤프트(36), E1 좌측 베어링(363a), E1 우측 베어링(363b), 좌측 샤프트 서클립(362b)와 우측 샤프트 서클립(362b)에 의하여 E1 기어 샤프트(36)에 고정된 E1 좌측 스페이서 링(361b) 및 E1 우측 스페이서 링(361b)를 포함한다. 그러므로, 제1 기어(29)는 우측 스페이서 링(361a, 361b)들의 축방향에 위치된다. 지지대 판(99b)과 하우징(99c)은 네 개의 베어링(363a 및 363b)들의 외측 케이지들을 수용하도록 형성된 두 개의 환형 허브들을 둘레 방향으로 대칭으로 가진다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 모터/발전기는 제1 고정자(24)와 제1 회전자(23)를 가진다. 유사하게, 제2 모터/발전기는 제2 고정자(47)와 제2 회전자(46)를 가진다. 제1 모터/발전기의 고정자(24)는 일반적으로 중심 하우징 부분(99a)의 원통형 내면에 고정 결합된다. 제2 모터/발전기 고정자(47)는 중심 하우징 부분(99e)의 일반적으로 원통형의 내면에 고정 결합된다. 제1 지지대 판(99b)은 엔진(11) 근처의 중심 하우징 부분(99a)의 단부로부터 연장하여 제3 베어링(222)과 제1 베어링(141)의 외측 케이지들을 수용하기 위하여 구획된 두 개의 버팀 지지된 환형 허브들에서 종료한다. 또한, 중심 하우징 부분(99a)의 지지대판은 엔진(11)에 연결하기 위하여 사용된다. 제1 지지대판(99b)은 베어링(221)의 외측 케이지를 수용하도록 구획된 버팀 지지된 환형 허브를 가진다. 제1 모터/발전기 회전자 샤프트(22)는 두 개의 칼라들을 가지며, 그 샤프트 단부들은 베어링(221)과 제3 베어링(222)의 내측 케이지에 각각 결합한다. 제2 지지대판(99d)은 제5 베어링(401)의 외측 케이지를 수용하도록 구획된 중심 하우징 부분(99e)의 내면 중간부로부터 반경방향 내측으로 연장한다. 제2 지지대 판(99d)은 또한 제6 베어링(402)의 외측 케이지를 수용하도록 구획된 버팀 지지된 환형 허브를 가진다. 제2 모터/발전기 샤프트(40)는 두 개의 칼라들을 가지며 그의 샤프트 단부는 제5 베어링(401)과 제6 베어링(402)의 내측 케이지들에 각각 결합한다. 제2 모터/발전기 샤프트(40)는 중공으로서 입력 샤프트(34)가 제2 유성기어(P2)로부터 제2 캐리어(33)로 그 중심을 관통하여 연장할 수 있도록 구성된다. 제2 모터/발전기 샤프트(40)의 일 단부는 제2 선 기어에 연결되고, 다른 단부는 제2 모터/발전기 회전자(46)에 고정 결합되고, M2 건식 디스크(41)는 중간에 고정 연결된다.
제3 유성기어 세트(P3)는 제3 외측 기어부재(50)를 가지며, 이는 일반적으로 제3 링 기어(50)로 표시되고, 제3 선 기어(48)로서 일반적으로 표시되는 제3의 내측 기어부재(48)를 둘러싼다. 복수의 제3 유성기어 부재(49)들은 제3 캐리어(51)에 회전가능하게 장착되므로 각각의 제3 유성기어(49)는 제3 링 기어(50)와 제3 선 기어(48)에 모두 치합한다. 제3 링 기어(50)는 내부 및 외측 톱니를 가진다.
도 1 내지 도 6 도시와 같이, 두 개의 대칭으로 배치된 T1 시프트 기어 시스템들이 있다. T1 시프트 기어 시스템은 제3 링 기어(50)의 외측 기어톱니에 치합하는 T1 기어(56)와, T1 건식 디스크(59)에 고정 결합된 T1 시프트 기어 샤프트(57), T1 좌측 베어링(573a), T1 우측 베어링(573b), 좌측 샤프트 서클립(572a) 및 우측 샤프트 서클립(572b)에 의하여 T1 기어샤프트(57)에 고정되는 T1 스페이서 링(571a)와 T1 우측 스페이서 링(571b)을 포함한다. 그러므로, 제3 링 기어(50)는 스페이서 링(571a 및 571b)에 의하여 축방향으로 위치된다.
제4 유성기어 세트(P4)는, 제4 선 기어(53)로서 일반적으로 표시되는, 제4의 내측기어 부재(53)를 둘러싸는, 일반적으로 제4 링 기어(52)로서 표시되는 제4의 외측기어 부재(52)를 가진다. 복수의 제4 유성기어 부재(54)는 제4 캐리어(55)에 회전가능하게 장착되므로 각각의 제4 유성기어(54)는 제4 링 기어(52)와 제4 선 기어(53)에 모두 치합 결합된다. 제4 링 기어(52)는 내측 및 외측 톱니를 모두 가진다.
두 개의 대칭으로 배치된 T2 시프트 기어 시스템들이 있다. T2 시프트 기어 시스템은 제4 링 기어(52)의 외측 기어톱니에 치합하는 T2 기어(62)와, T2 건식 디스크(64)에 고정 결합된 T2 시프트 기어 샤프트(63), T2 좌측 베어링(633a), T1 우측 베어링(633b), 좌측 샤프트 서클립(632a) 및 우측 샤프트 서클립(632b)에 의하여 T2 기어 샤프트(63)에 고정되는 T2 좌측 스페이서 링(631a)와 T2 우측 스페이서 링(631b)을 포함한다. 그러므로, 제3 링 기어(52)는 T2 좌측 및 우측 스페이서 링(631a 및 631b)에 의하여 축방향으로 위치된다.
입력 샤프트(34)는 동시에 제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)에 연결된다. 입력 샤프트(34)는 제7 베어링(341)의 외측 케이지를 수용하도록 구획된 버팀 지지된 하나의 환형 허브를 가지는 제2 캐리어(33)에 고정 결합된다. 제4 캐리어(55)는 제8 베어링(342)의 외측 케이지를 수용하도록 구획된 하나의 버팀 지지된 환형 허브를 가진다. 제1 캐리어(28)는 하나의 칼라를 가지며 그 단부는 제7 베어링(341)의 내측 케이지에 결합한다. 제3 및 제4 유성기어 세트 실시예에서, 제3 캐리어(51)는 제4 링 기어(52)에 연결된다.
제5 유성기어 세트(P5)는 제5의 외측기어 부재(70)를 가지며, 이는 일반적으로 제5 링 기어(70)로 표시될 수 있으며, 이는 제5 선 기어(68)로서 일반적으로 표시되는, 내측 기어부재(68)를 둘러싼다. 복수의 제5 유성기어 부재(69)들이 제5 캐리어(71) 위에 회전가능하게 장착되므로 각각의 제5 유성기어 부재(69)는 제5 링 기어(70)와 제5 선 기어(68)에 모두 치합하여 결합한다. 제5 선 기어(68)는 외측 톱니만을 가진 제2 기어(67)에 고정 연결된다. 두 개의 대칭으로 배치된 T3 시프트 기어 시스템들이 있다. T3 시프트 기어 시스템은 제2 기어(67)에 치합 결합하는 T3 기어(77)와, T3 건식 디스크(79)에 고정 결합된 T3 시프트 기어 샤프트(78), T3 좌측 베어링(783a), T3 우측 베어링(783b), 좌측 샤프트 서클립(782a) 및 우측 샤프트 서클립(782b)에 의하여 T3 기어 샤프트(78)에 고정되는 T3 좌측 스페이서 링(781a)와 T3 우측 스페이서 링(781b)을 포함한다. 그러므로, 제2 기어(67)는 T2 좌측 및 우측 스페이서 링(781a 및 781b)에 의하여 축방향으로 위치된다.
제6 유성기어 세트(P6)는 제6의 외측 기어부재(74)를 가지며, 이는 일반적으로 제6 선 기어(72)로서 일반적으로 표시되는, 내측 기어부재(72)를 둘러싼다. 복수의 제6 유성기어 부재(73)들은 제6 캐리어(76) 위에 회전가능하게 장착되므로 각각의 제6 유성기어 부재(73)는 제6 링 기어(74)와 제6 선 기어(72)에 모두 치합 결합된다.
제5 및 제6 유성기어 세트 실시예에서, 제5 링 기어(70)는 제3 기어(75)에 의하여 제6 링 기어(74)에 연결된다. 제3 기어(75)는 외측 톱니 구조를 가지며, 이는 제5 링 기어(70)와 제6 링 기어(74)에 의하여 형성된 전체 링의 외측 둘레에 장착된다.
두 개의 대칭으로 배치된 T4 시프트 기어 시스템들이 있다. T4 시프트 기어 시스템은 제3 링 기어(75)에 치합 결합하는 T4 기어(85)와, T4 건식 디스크(88)에 고정 결합된 T4 시프트 기어 샤프트(86), T4 좌측 베어링(863a), T4 우측 베어링(863b), 좌측 샤프트 서클립(862a) 및 우측 샤프트 서클립(862b)에 의하여 T4 기어 샤프트(86)에 고정되는 T4 좌측 스페이서 링(861a)와 T4 우측 스페이서 링(861b)을 포함한다. 그러므로, 제3 링 기어(75)는 T2 좌측 및 우측 스페이서 링(861a 및 861b)에 의하여 축방향으로 위치된다. 제3 하우징(99e)과 제3 지지대 판(99f)은 둘레 대칭 방향으로 8개의 환형 허브들을 가지며, 이들은 16개의 베어링(573a, 573b, 633a, 633b, 783a, 783b, 863a, 및 863b)의 외측 케이지들을 수용하도록 구획된다.
제2 기어(67)와 제5 선 기어(68)는 중공으로 중간 샤프트(61)로 하여금 제4 유성기어 세트(P4)로부터 제5 및 제6 유성기어 세트(P5 및 P6)로 중심을 관통하여 진행할 수 있다. 제4 캐리어(55)는 중간 샤프트(61)를 통해 제5 캐리어(71) 및 제6 선 기어(72)에 연결된다. 제6 유성기어 세트의 제6 캐리어(76)는 직접 차량 축(82)에 연결된다. 제3 지지대 판(99f)은 제9 베어링(761)의 외측 케이지를 수용하도록 구획된 버팀 지지된 환형 허브를 가진다.
제6 캐리어(76)는 그의 샤프트 우측 단부가 제9 베어링(761)의 내측 케이지에 결합하는 칼라를 가진다. 제6 캐리어(76)는 또한 제10 베어링(762)의 외측 케이지를 수용하도록 구획된 버팀 지지되는 환형 허브를 가진다. 제6 캐리어(76)는 또한 제10 베어링(762)의 외측 케이지를 수용하도록 구획된 버팀 지지되는 환형 허브를 가진다. 중간 샤프트(61)는 칼라를 가지며, 중간 샤프트(61)의 우측 단부는 베어링(762)의 내측 케이지에 결합한다. 차량 축(82)은 두 개의 측면 샤프트(95, 96)들과 두 개의 휠(97, 98)들에 동력을 전달하기 위하여 차동 조립체(91)를 구동한다.
하이브리드 변속기(10)의 전기제어유닛(ECU)(92)은 제1 전송 컨덕터(21)에 의하여 MG1 속도센서(20)에, 제2 전송 컨덕터(121)에 의하여 En 속도센서(12)에 그리고 제3 전송 컨덕터(45)에 의하여 제2 속도센서(44)에 통신한다. ECU(92)는 또한 제4 전송 컨덕터(176)에 의하여 E0 속도센서(16)에, 제5 전송 컨덕터(186)에 의하여 M1 속도센서(20)에, 제6 전송 컨덕터(386)에 의하여 E1 속도센서(39)에, 제7 전송 컨덕터(436)에 의하여 M2 속도센서(42)에, 제8 전송 컨덕터(586)에 의하여 T1 속도 센서(60)에, 제9 전송 컨덕터(666)에 의하여 T2 속도센서(65)에, 제10 전송 컨덕터(816)에 의하여 T3 속도센서(80)에 그리고 제1 전송 컨덕터(906)에 의하여 각각 T4 속도센서(89)에 통신한다.
유압제어 유닛(HCU)(93)은 제12 전송 컨덕터(94)에 의하여 ECU(92)에 통신한다. HCU(93)은 제1 유압회로(175)에 의하여 E0 캘리퍼 브레이크 시스템(17)에, 제2 유압 회로(185)에 의하여 M1 캘리퍼 브레이크 시스템(18)에, 제3 유압 회로(385)에 의하여 e1 캘리퍼 브레이크 시스템(38)에, 제4 유압 회로(435)에 의하여 M2 캘리퍼 브레이크 시스템(43)에, 제5 유압회로(585)에 의하여 M2 캘리퍼 브레이크 시스템(43)에, 제5 유압회로(585)에 의하여 T1 캘리퍼 브레이크 시스템(58)에, 제6 유압회로(665)에 의하여 T2 캘리퍼 브레이크 시스템(66)에, 제7 유압회로(815)에 의하여 T3 캘리퍼 브레이크 시스템(81)에, 제8 유압회로(905)에 의하여 각각 T4 캘리퍼 브레이크 시스템(905)에 통신한다.
E0 캘리퍼 브레이크 시스템(17)은 고정된 캘리퍼 구조로서, E0 건식 디스크(15), E0 건식 디스크(15)의 상태를 감시하기 위한 E0 속도센서(16), E0 좌측 패드판(171a), E0 우측 패드판(171b), 두 쌍들의 별개의 유압 피스톤(173a 및 173b)들과 E0 캘리퍼(172a 및 172b)들을 포함한다. 복수의 속도 톱니들은 E0 건식 디스크(15)의 둘레면에 균일하게 가공된다.
E0 속도센서(16)와 E0 건식 디스크(15)의 둘레면 사이에 약 2mm의 틈새가 있다. 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, E0 캘리퍼 브레이크 시스템(17), E0 좌측 패드판(171a), 및 E0 우측 패드판(171b)들은, E0 캘리퍼(172a 및 172b)들 내측의 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(173a 및 173b)들에 의하여 E0 건식 디스크(17)에 대해 가압되고, 유압회로(175)를 이용하여 HCU(93)로부터 동일한 압력원으로 평행으로 연결된다.
E0 좌측 패드판(171a 및 171b)들과 E0 건식 디스크(15) 사이에 약 0.2mm의 틈새가 있다. E0 캘리퍼(172a 및 172b)들은 고정 볼트에 의하여 중심 하우징 부분(99a)의 제1 지지대 판(99b)의 외면에 고정 결합된다. E0 피스톤(173a 및 173b)들이 실링 링으로부터의 탄성력에 의하여 E0 건식 디스크(15)로부터 멀리 당겨짐에 따라, E0 패드판(171a, 171b)들과 E0 건식 디스크(15) 사이에 마찰이 있다. HCU(93)로부터의 고압유는 제1 유압 회로(175)를 관통하는 E0 유압 피스톤(173a, 173b)들과 E0 캘리퍼(172a, 172b)들 사이에 형성된 공동들 내로 공급된다. E0 유압 피스톤(173a, 173b)들은 E0 건식 디스크(15)를 고정하기 위하여 E0 패드판(171a,171b)들을 구동하는 유체 압력에 의하여 작동된다.
M1 캘리퍼 브레이크 시스템(18)은 고정된 캘리퍼 구조이며, M1 건식 디스크(19), M1 건식 디스크(19)의 상태를 감시하기 위한 MG1 속도센서(20), M1 좌측 패드판(181a), M1 우측 패드판(181b), 두 쌍들의 별개의 유압 피스톤(183a 및 183b)들과 M1 캘리퍼(182a 및 182b)들을 포함한다. 복수의 속도 톱니들은 M1 건식 디스크(19)의 둘레면에 균일하게 가공된다. MG1 속도센서(20)와 M1 건식 디스크(19)의 둘레면 사이에 약 2mm의 틈새가 있다.
도 1 내지 도 3 도시의 M1 캘리퍼 브레이크 시스템(18), M1 좌측 패드판(181a)과 M1 우측 패드판(181b)이 제2 유압 회로(185)에 의하여 HCU(93)로부터 동일한 압력 소스에 평행하게 연결된 M1 캘리퍼(182a 및 182b) 내측에 각각 두 쌍의 별도의 유압 피스톤(183a 및 183b)들에 의하여 M1 건식 디스크(19)에 대해 가압된다. M1 패드판(181a, 181b)들과 M1 건식 디스크(19)의 둘레면 사이에 약 0. 2mm의 틈새가 있다. M1 캘리퍼(182a)와 M1 캘리퍼(182b)들이 또한 고정 볼트들에 의하여 중심 하우징 부분(99a)의 제1 지지대 판(99b)의 외면에 고정 결합된다.
M1 피스톤(183a 및 183b)들이 실링 링으로부터의 탄성력에 의하여 M1 건식 디스크(19)로부터 멀리 당겨짐에 따라, M1 패드판(181a, 181b)들과 M1 건식 디스크(19) 사이에 마찰이 없다. HCU(93)로부터의 고압유는 제2 유압 회로(185)를 관통하는 M1 유압 피스톤(183a, 183b)들과 M1 캘리퍼(182a, 182b)들 사이에 형성된 공동들 내로 공급된다. M1 유압 피스톤(183a, 183b)들은 M1 건식 디스크(19)를 고정하기 위하여 M1 패드판(181a, 181b)들을 구동하는 유체 압력에 의하여 작동된다.
두 개의 대칭으로 배치된 E1 캘리퍼 브레이크 시스템(38)들이 있다. E1 캘리퍼 브레이크 시스템(38)은 E1 건식 디스크(37), E1 건식 디스크(37)의 상태를 감시하기 위한 E1 속도센서(39), E1 좌측 패드판(381a), E1 우측 패드판(381b), 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(383a 및 383b)들과 E1 캘리퍼(382a 및 382b)들을 포함한다. 복수의 속도 톱니들이 E1 건식 디스크(37)의 둘레면에 균일하게 가공된다. E1 속도 센서(39)와 E1 건식 디스크(37)의 둘레면 사이에 약 2mm의 틈새가 있다.
도 1 내지 도 3 도시와 같이, E1 캘리퍼 브레이크 시스템(38), E1 좌측 패드판(381a)과 E1 우측 패드판(381b)은 제3 유압 회로(385)를 사용함으로써 HCU(93)으로부터 같은 압력 소스에 평행으로 연결된, E1 캘리퍼(382a 및 382b)들 내측의 두 쌍의 별도의 유압 피스톤(383a 및 383b)들 각각에 의하여 E1 좌측 패드판(381a)과 E1 우측 패드판(381b)들이 E1 건식 디스크(37)에 대해 가압된다. E1 패드판(381a, 381b)들과 E1 건식 디스크(37) 사이에 약 0.2mm의 틈새가 있다. E1 캘리퍼(382a 및 382b)들이 볼트들을 조임으로써 지지대 판(99b)의 외면에 고정 결합된다.
E1 피스톤(383a 및 383b)들이 실링 링으로부터의 탄성력에 의하여 E1 건식 디스크(37)로부터 멀리 당겨짐에 따라, E1 패드판(381a, 381b)들과 E1 건식 디스크(37) 사이에 마찰이 없다. HCU(93)로부터의 고압유는 제3 유압 회로(385)를 관통하는 E1 유압 피스톤(383a, 383b)들과 E1 캘리퍼(382a, 382b)들 사이에 형성된 공동들 내로 공급된다. E1 유압 피스톤(383a, 383b)들은 E1 건식 디스크(37)를 고정하기 위하여 E1 패드판(381a, 381b)들을 구동하는 유체 압력에 의하여 작동된다.
M2 캘리퍼 브레이크 시스템(43)은 고정된 캘리퍼 구조이며, M2 건식 디스크(41), M2 건식 디스크(41)의 상태를 감시하기 위한 M2 속도센서(42), M2 좌측 패드판(431a), M2 우측 패드판(431b), 두 쌍들의 독립된 유압 피스톤(433a 및 433b)들과 M2 캘리퍼(432a 및 432b)들을 포함한다. 복수의 속도 톱니들은 M2 건식 디스크(41)의 둘레면에 균일하게 가공된다. M2 속도센서(42)와 M2 건식 디스크(41)의 둘레면 사이에 약 2mm의 틈새가 있다.
도 1 내지 도 3 도시의 M2 캘리퍼 브레이크 시스템(43)에서, 제4 유압 회로(435)에 의하여 HCU(93)로부터 동일한 압력 소스에 평행하게 연결된 M2 캘리퍼(432a 및 432b) 내측에 각각 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(433a 및 433b)들에 의하여 M2 건식 디스크(41)에 대해 M2 좌측 패드판(431a)과 M2 우측 패드판(431b)이 가압된다.
M2 패드판(431a, 431b)들과 M2 건식 디스크(41)의 둘레면 사이에 약 0. 2mm의 틈새가 있다. M2 캘리퍼(432a 및 432b)들이 또한 고정 볼트들에 의하여 지지대 판(99b)의 외면에 고정 결합된다. M2 피스톤(433a 및 433b)들이 실링 링으로부터의 탄성력에 의하여 M2 건식 디스크(41)로부터 멀리 당겨짐에 따라, M2 패드판(431a, 431b)들과 M2 건식 디스크(41) 사이에 마찰이 없다. HCU(93)로부터의 고압유는 제4 유압 회로(435)를 관통하는 M2 유압 피스톤(433a, 433b)들과 M2 캘리퍼(432a, 432b)들 사이에 형성된 공동들 내로 공급된다. M2 유압 피스톤(433a, 433b)들은 M2 건식 디스크(41)를 고정하기 위하여 M2 패드판(431a, 431b)들을 구동하는 유체 압력에 의하여 작동된다.
두 개의 대칭으로 배치된 T1 캘리퍼 브레이크 시스템(58)들이 있다. T1 캘리퍼 브레이크 시스템(58)은 T1 건식 디스크(59), T1 건식 디스크(59)의 상태를 감시하기 위한 T1 속도센서(60), T1 좌측 패드판(581a), T1 우측 패드판(581b), 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(583a 및 583b)들과 T1 캘리퍼(582a 및 582b)들을 포함한다. 복수의 속도 톱니들이 T1 건식 디스크(59)의 둘레면에 균일하게 가공된다.
T1 속도 센서(60)와 T1 건식 디스크(59)의 둘레면 사이에 약 2mm의 틈새가 있다. 제5 유압 회로(585)에 의하여 HCU(93)로부터 동일한 압력 소스에 평행하게 연결된 T1 캘리퍼(582a 및 582b) 내측에 각각 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(583a 및 583b)들에 의하여 T1 건식 디스크(59)에 대해, 도 1 내지 도 3 도시의 T1 캘리퍼 브레이크 시스템(58), T1 좌측 패드판(581a)과 T1 우측 패드판(581b)이 가압된다.
T1 패드판(581a, 581b)들과 T1 건식 디스크(59)의 둘레면 사이에 약 0. 2mm의 틈새가 있다. T1 캘리퍼(582a 및 582b)들이 또한 볼트들의 고정에 의하여 지지대 판(99f)의 외면에 고정 결합된다. T1 피스톤(583a 및 583b)들이 실링 링으로부터의 탄성력에 의하여 T1 건식 디스크(59)로부터 멀리 당겨짐에 따라, T1 패드판(581a, 431b)들과 T1 건식 디스크(59) 사이에 마찰이 없다. HCU(93)로부터의 고압유는 제5 유압 회로(585)를 관통하는 T1 유압 피스톤(583a, 583b)들과 T1 캘리퍼(582a, 582b)들 사이에 형성된 공동들 내로 공급된다. T1 유압 피스톤(583a, 583b)들은 T1 건식 디스크(59)를 고정하기 위하여 T1 패드판(581a, 581b)들을 구동하는 유체 압력에 의하여 작동된다.
두 개의 대칭으로 배치된 T2 캘리퍼 브레이크 시스템(66)들이 있다. T2 캘리퍼 브레이크 시스템(66)은 T2 건식 디스크(64), T2 건식 디스크(64)의 상태를 감시하기 위한 T2 속도센서(65), T2 좌측 패드판(661a), T2 우측 패드판(661b), 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(663a 및 663b)들과 T2 캘리퍼(662a 및 662b)들을 포함한다. 복수의 속도 톱니들이 T2 건식 디스크(59)의 둘레면에 균일하게 가공된다.
T2 속도 센서(65)와 T2 건식 디스크(64)의 둘레면 사이에 약 2mm의 틈새가 있다. 제6 유압 회로(665)에 의하여 HCU(93)로부터 동일한 압력 소스에 평행하게 연결된 T2 캘리퍼(662a 및 662b) 내측에 각각 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(663a 및 663b)들에 의하여 T2 건식 디스크(64)에 대해, 도 1 내지 도 3 도시의 T2 캘리퍼 브레이크 시스템(66), T2 좌측 패드판(661a)과 T2 우측 패드판(661b)이 가압된다.
T2 패드판(661a, 661b)들과 T2 건식 디스크(64)의 둘레면 사이에 약 0. 2mm의 틈새가 있다. T2 캘리퍼(662a 및 662b)들이 또한 볼트들의 고정에 의하여 지지대 판(99f)의 외면에 고정 결합된다. T2 피스톤(663a 및 663b)들이 실링 링으로부터의 탄성력에 의하여 T2 건식 디스크(64)로부터 멀리 당겨짐에 따라, T2 패드판(661a, 661b)들과 T2 건식 디스크(64) 사이에 마찰이 없다. HCU(93)로부터의 고압유는 제6 유압 회로(665)를 관통하는 T2 유압 피스톤(663a, 663b)들과 T2 캘리퍼(662a, 662b)들 사이에 형성된 공동들 내로 공급된다. T2 유압 피스톤(663a, 663b)들은 건식 디스크(64)를 고정하기 위하여 T2 패드판(661a, 661b)들을 구동하는 유체 압력에 의하여 작동된다.
두 개의 대칭으로 배치된 T3 캘리퍼 브레이크 시스템(81)들이 있다. T3 캘리퍼 브레이크 시스템(81)은 T3 건식 디스크(79), T3 건식 디스크(79)의 상태를 감시하기 위한 T3 속도센서(80), T3 좌측 패드판(811a), T3 우측 패드판(811b), 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(813a 및 813b)들과 T3 캘리퍼(812a 및 812b)들을 포함한다. 복수의 속도 톱니들이 T3 건식 디스크(79)의 둘레면에 균일하게 가공된다.
T3 속도 센서(80)와 T3 건식 디스크(79)의 둘레면 사이에 약 2mm의 틈새가 있다. 제7 유압 회로(815)에 의하여 HCU(93)로부터 동일한 압력 소스에 평행하게 연결된 T3 캘리퍼(812a 및 812b) 내측에 각각 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(813a 및 813b)들에 의하여 T3 건식 디스크(79)에 대해, 도 1 내지 도 3 도시의 T3 캘리퍼 브레이크 시스템(81), T3 좌측 패드판(811a)과 T3 우측 패드판(811b)이 가압된다.
T3 패드판(811a, 811b)들과 T3 건식 디스크(79)의 둘레면 사이에 약 0. 2mm의 틈새가 있다. T3 캘리퍼(812a 및 812b)들이 또한 볼트들의 고정에 의하여 지지대 판(99f)의 외면에 고정 결합된다. T3 피스톤(813a 및 813b)들이 실링 링으로부터의 탄성력에 의하여 T3 건식 디스크(79)로부터 멀리 당겨짐에 따라, T3 패드판(811a, 811b)들과 T3 건식 디스크(79) 사이에 마찰이 없다. HCU(93)로부터의 고압유는 제7 유압 회로(815)를 관통하는 T3 유압 피스톤(813a, 813b)들과 T3 캘리퍼(812a, 812b)들 사이에 형성된 공동들 내로 공급된다. T3 유압 피스톤(813a, 813b)들은 건식 디스크(79)를 고정하기 위하여 T3 패드판(811a, 811b)들을 구동하는 유체 압력에 의하여 작동된다.
두 개의 대칭으로 배치된 T4 캘리퍼 브레이크 시스템(90)들이 있다. T4 캘리퍼 브레이크 시스템(90)은 T4 건식 디스크(88), T4 건식 디스크(88)의 상태를 감시하기 위한 T4 속도센서(89), T4 좌측 패드판(901a), T4 우측 패드판(901b), 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(903a 및 903b)들과 T4 캘리퍼(902a 및 902b)들을 포함한다. 복수의 속도 톱니들이 T4 건식 디스크(88)의 둘레면에 균일하게 가공된다.
T4 속도 센서(89)와 T4 건식 디스크(88)의 둘레면 사이에 약 2mm의 틈새가 있다. 제8 유압 회로(905)에 의하여 HCU(93)로부터 동일한 압력 소스에 평행하게 연결된 T4 캘리퍼(902a 및 902b) 내측에 각각 두 쌍의 독립된 유압 피스톤(903a 및 903b)들에 의하여 T4 건식 디스크(88)에 대해, 도 1 내지 도 3 도시의 T4 캘리퍼 브레이크 시스템(90), T4 좌측 패드판(901a)과 T4 우측 패드판(901b)이 가압된다.
T4 패드판(901a, 901b)들과 T4 건식 디스크(88)의 둘레면 사이에 약 0. 2mm의 틈새가 있다. T4 캘리퍼(902a 및 902b)들이 또한 볼트들의 고정에 의하여 지지대 판(99f)의 외면에 고정 결합된다. T4 피스톤(903a 및 903b)들이 실링 링으로부터의 탄성력에 의하여 T4 건식 디스크(88)로부터 멀리 당겨짐에 따라, T4 패드판(901a, 901b)들과 T4 건식 디스크(88) 사이에 마찰이 없다. HCU(93)로부터의 고압유는 제8 유압 회로(905)를 관통하는 T4 유압 피스톤(903a, 903b)들과 T4 캘리퍼(902a, 902b)들 사이에 형성된 공동들 내로 공급된다. T4 유압 피스톤(903a, 903b)들은 건식 디스크(88)를 고정하기 위하여 T4 패드판(901a, 901b)들을 구동하는 유체 압력에 의하여 작동된다.
예시적인 실시예의 작동
차량의 조작자는 하이브리드 변속기(10)를 제어하기 위한 세 개의 주요 장치들을 가진다. 주요 제어장치의 하나는 주차, 역전, 중립, 또는 전방 구동 범위의 어느 것을 위해 하이브리드 변속기(10)를 구성하도록 ECU(92)에 명령하는 공지의 구동 범위 셀렉터(도시 없음)이다. 제2 및 제3 주요 제어장치들은 가속기 페달(도시 없음)과 브레이크 페달(또한 도시 없음)을 구성한다. 이들 세 개의 주요 제어 장치들로부터 ECU(92)에 의하여 얻어진 정보는 이하에서 “운전자 명령(demand)"으로 불린다.
ECU(92)는 또한 엔진(11), 제1 모터/발전기, 제2 모터/발전기로부터 E0 건식 디스크(15), M1 건식 디스크(19), E1 건식 디스크(37), M2 건식 디스크(41), T1 건식 디스크(59), T2 건식 디스크(64), T3 건식 디스크(79), T4 건식 디스크(88) 및 차축(82) 각각 및 HCU(93)에 대한 상태 정보를 얻는다. 운전자의 행위에 대응하여, ECU(92)는 필요한 것을 결정하고 이어서 운전자의 명령에 응답하여 하이브리드 변속기(10)의 선택적으로 작동된 부품들을 조종한다.
예컨대, 도 1 도시의 예시적인 실시예에서, 운전자가 구동 범위를 선택하고 가속기 페달 또는 브레이크 페달을 조종할 때, ECU(92)는 차량이 가속 또는 감속 여부를 판단한다. ECU(92)는 또한 동력원의 상태를 검사하고, 소정 가속 또는 감속 비율을 달성하기 위하여 필요한 하이브리드 변속기(10)로부터 출력 속도를 판단한다. ECU(92)의 명령 하에, 하이브리드 변속기(10)는 가속 또는 감속 지령을 충족하기 위하여 저속 내지 고속의 일정 출력 속도 범위를 제공할 수 있다.
본 발명의 개념을 구현하는 하이브리드 변속기의 동작에 대한 완전한 설명을 제공하기 위하여, 다양한 동작 조건 아래 운전자의 요청을 충족하기 위하여 필요한 출력 속도를 달성하기 위하여 사용된 작동 모드의 설명이 실시예들과 관련해서 제공될 것이다. 이들 작동 상태들은: 차량이 소정 속도로 가속할 것인지, 아니면 유지할 것인지; 차량이 감속할 것인지; 차량이 역방향으로 주행할 것인지를 포함한다.
따라서, ECU(92)는 동력 소스를 포함하는, 차량의 작동 상태를 표현하는 다른 정보와 관련해서 운전자 지령을 항상 판독하고, 이에 따라 반응한다. 이하의 설명은 하이브리드 변속기(10)의 다양한 작동 상태를 설명한다. 이러한 바람직한 실시예의 작동 방식에 대한 전체 개념이 한번 이해되면, 그들 개념들은 유사하게 여기 이하에서 계속 설명되는 실시예들에 유사하게 적용될 것이다.
상세한 설명이 진행됨에 따라 명백해질 것과 같이, 하이브리드 변속기(10)는 8개의 캘리퍼 브레이크 시스템의 선택적인 적용을 통해 기계적인 동력을 출력부재에 선택적으로 전달하도록 형성된 두 개의 모터/발전기 및 내연기관에 기계적으로 작동하게 연결된 6개의 유성기어 세트들을 포함한다. 달리 말하면, 다양한 구동 모드들은 이들 캘리퍼 브레이크 시스템의 상태 및 엔진과 제1 및 제2 모터/발전기의 작동 모드들을 변경함으로써 제공된다.
이 기술 분야의 통상의 전문가는, 이들 다양한 구동 모드들이 각각 하이브리드 변속기(10)의 작동 내에서 비교적 느리게 내지 비교적 빠른 출력 속도를 제공하도록 ECU(92)에 의해 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 하이브리드 변속기(10)에는 차량에 동력을 공급하는 이하의 12개의 모드들이 있다: 즉, 엔진 구동모드(EDM), 제1 모터/발전기 구동모드(M1DM), 제2 모터/발전기 구동모드(M2DM), 엔진 및 제1 모터/발전기 결합 구동모드(EM1DM), 엔진 및 제2 모터/발전기 결합 구동모드(EM2DM), 엔진 및 제1과 제2 모터/발전기 결합 구동모드(EM1M2DM), 제1 및 제2 모터/발전기 결합 구동모드(M1M2DM), 직렬 구동모드(SDM), 역전 구동모드(RDM), 엔진 시동 구동모드(ESDM), 감속 및 재생구동모드(DRDM) 및 주차모드(PM).
1. 엔진 구동모드(EDM)
이 모드 동안, 하이브리드 변속기(10)에 의하여 공급된 동력은 엔진(11)으로부터 하이브리드 변속기(10)로 공급된 동력에 의해서만 제공된다. ECU(92)는 E0와 E1 캘리퍼 브레이크 시스템들을 분리시키고 M1와 M2 캘리퍼 브레이크 시스템들을 각각 결합시키도록 HCU(93)을 제어한다. 제1 및 제2 모터/발전기들은 정지된다. E0 유압 피스톤(173a, 173b)들과 E1 유압 피스톤(383a, 383b)들을 전방으로 이동하도록 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. E0 패드판(171a, 171b)들과 E0 건식 디스크(15) 사이에 틈새가 유지된다. 틈새는 또한 E1 패드판(381a, 381b)들과 E1 건식 디스크(37) 사이에 유지된다. M1 패드판(181a, 181b)들과 M2 패드판(431a, 431b)들을 이동시켜 M1 건식 디스크(19)와 M2 건식 디스크(41)를 각각 제동시키도록 M1 유압 피스톤(183a, 183b)들과 M2 유압 피스톤(433a, 433b)들을 밀도록 사용되는 설정 압력이 있다. 동시에, EDM에 대해 4개의 구동모드, 즉, EDM에 대한 제1 비율, EDM에 대한 제2 비율, EDM에 대한 제3 비율 및 EDM에 대한 제4 비율이 있다.
제1 모터/발전기 샤프트(22)는 M1 건식 디스크(19)와 제1 선 기어(25)에 고정 연결되고, M1 건식 디스크(19)가 손상되고, 그래서 제1 선 기어(25)는 체결된다. 제2 모터/발전기 샤프트(40)는 M2 건식 디스크(41)와 제2 선 기어(30)에 고정 연결되므로, M2 건식 디스크(41)는 손상되고, 그래서 제2 선기어(30)는 체결된다. E1 건식 디스크(37)에 E1 시프트기어 샤프트(36)가 고정 결합되고, E1 기어(35)는 E1 시프트 기어 샤프트(36)에 고정 결합되고 제1 기어(29)에 치합 결합되므로, 제1 링 기어(27)와 제2 링 기어(32)는 체결되지 않았다.
EDM용 토크 공급 경로는 입력 부재(14)를 통해 엔진(11)에 의하여 구동되는 제1 캐리어(28), 복수의 제1 유성기어(26), 제1 유성기어 세트(P1)에 대한 토크 작용점을 제공하는 M1 캘리퍼 브레이크 시스템에 의하여 체결된 제1 선 기어(25), 제1 링 기어(27)와 제2 링 기어(32), 복수의 제2 유성 기어(31), 제2 유성기어 세트(P2)에 대한 토크 작용점을 제공하는 M2 캘리퍼 브레이크 시스템에 의하여 체결된 제2 선기어(30)를 포함하고, 제2 캐리어(33)는 엔진(11)으로부터의 동력을 중간 샤프트(34)를 통해 제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)에 동력을 전달한다. 4개의 고정된 속도 비율을 생성하기 위하여, T1, T2, T3 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템들이 분리되고 결합하도록 선택됨으로써 4개의 공급 경로가 달성된다.
(i) EDM용 제1 비율
EDM용 제1 비율, 즉, 제1 속도 비 결과를 생성하기 위하여, T1 및 T3 캘리퍼 시스템들은 분리되고 T2 및 T4 캘리퍼 시스템들은 결합된다. 이러한 일이 발생할 때, ECU(92)는 T1 및 T3 캘리퍼 시스템들은 분리하고 T2 및 T4 캘리퍼 시스템들을 각각 결합하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 전방으로 이동하도록 T1 유압 피스톤(583a, 583b)들과 T3 유압 피스톤(813a, 813b)들을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. T1 패드판(581a, 581b)들과 T1 건식 디스크(59) 사이에 틈새가 또한 유지된다. 틈새가 또한 T3 패드판(811a, 811b)들과 T3 건식 디스크(79) 사이에 유지된다. T2 패드판(661a, 661b)들과 T4 패드판(901a, 901b)들을 이동시켜 T2 건식 디스크(64)와 T4 건식 디스크(88)를 각각 제동하도록 T2 유압 피스톤(663a, 663b)들과 T4 유압 피스톤(903a, 903b)들을 밀기 위하여 설정 압력이 사용된다.
제4 선 기어(53)는, 복수의 제4 유성기어(54)들을 통해 중간 샤프트(34)로부터 제4 캐리어(55)에 동력을 전달한다. 이 경우, T2 시프트 기어 샤프트(63)가 T2 건식 디스크(64)에 고정 결합되고, T2 기어(62)는 T2 시프트 기어 샤프트(63)에 고정 결합되어 제4 링 기어(52)에 치합하여 결합하므로, 따라서 제4 링 기어(52)는 체결되어 제4 유성기어 세트(P4)에 토크 작용점을 제공한다. 제4 선 기어(72)는 제4 캐리어(55)로부터의 동력을 복수의 제6 유성기어(73)들을 통해 제6 캐리어(76)에 전달한다.
이 경우, T4 시프트 기어 샤프트(86)는 T4 건식 디스크(88)에 고정 결합되고, T4 기어(85)는 T4 시프트 기어 샤프트(86)에 고정 결합되고 제3 기어(75)에 치합하여 결합되므로, 제5 링 기어(70)와 제6 링 기어(74)는 체결되어 제6 유성기어 세트(P6)에 대한 토크 작용 점을 제공한다. 제3 링 기어(50)와 제5 선 기어(68)는 T1 건식 디스크(59)와 T3 건식 디스크(79)를 마찰 없이 각각 T1시프트 기어 샤프트(57) 및 T3 시프트 기어 샤프트(78) 둘레를 자유로이 회전하도록 구동한다. 제6 캐리어(76)는 동력을 측면 샤프트(95, 96)들과 휠(97, 98)들에 동력을 전달하도록 차축(82)에 의하여 차동 조립체(91)를 구동한다.
이 기술 분야에 공지된, 크기 제한과 유성기어 세트에 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제1의 고정된 속도 비율을 통해 엔진(11)의 회전속도와 차량 축(82)의 회전속도 사이의 관계가 기어톱니 비율을 기초로 이하의 식(1-1)과 같이 선택된다:
[식 1-1]
Figure 112017104487602-pat00001
여기서:
Z1은 제1 선 기어(25)의 기어톱니 수이다.
Z2는 제1 링 기어(27)의 기어 톱니 수이다.
Z3는 제2 선 기어(30)의 기어 톱니 수이다.
Z4는 제2 링 기어(32)의 기어 톱니 수이다.
Z5는 제3 선 기어(48)의 기어 톱니 수이다.
Z6는 제3 링 기어(50)의 기어 톱니 수이다.
Z7는 제4 선 기어(53)의 기어 톱니 수이다.
Z8은 제4 링 기어(52)의 기어 톱니 수이다.
Z9는 제5 선 기어(68)의 기어 톱니 수이다.
Z10은 제5 링 기어(70)의 기어 톱니 수이다.
Z11은 제6 선 기어(72)의 기어 톱니 수이다.
Z12는 제6 링 기어(74)의 기어 톱니 수이다.
Ne는 엔진(11)의 회전 속도이다.
N1은 제1 모터/발전기 회전자(23)의 회전 속도이다.
N2는 제2 모터/발전기 회전자(46)의 회전속도이다.
No는 차축(82)의 회전 속도이다.
이들 부호들은 특별한 지시가 있는 경우를 제외하고 본 발명에 사용된다.
(ii)EDM용 제2 비율
EDM용 제2 비율, 즉, 제2 속도 비율 결과를 생성하기 위하여, T2 및 T3 캘리퍼 시스템들은 분리되고 T1 및 T4 캘리퍼 시스템들은 결합된다. 이러한 일이 발생할 때, ECU(92)는 T2 및 T3 캘리퍼 시스템들은 분리하고 T1 및 T4 캘리퍼 시스템들을 각각 결합하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 전방으로 이동하도록 T2 유압 피스톤(663a, 663b)들과 T3 유압 피스톤(813a, 813b)들을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. T2 패드판(661a, 661b)들과 T2 건식 디스크(64) 사이에 틈새가 또한 유지된다. 틈새가 또한 T3 패드판(811a, 811b)들과 T3 건식 디스크(79) 사이에 유지된다. T1 건식 디스크(59)와 T4 건식 디스크(88)를 각각 제동하는 T1 패드판(581a, 581b)들과 T4 패드판(901a, 901b)들을 이동시키도록 T1 유압 피스톤(583a, 583b)들과 T4 유압 피스톤(903a, 903b)들을 밀기 위하여 사용되는 설정 압력이 있다.
제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)는, 복수의 제3 유성기어(49)들과 복수의 제4 유성기어(54)를 통해 중간 샤프트(34)로부터 제4 캐리어(55)에 동력을 전달한다. 이 경우, T1 시프트 기어 샤프트(57)가 T1 건식 디스크(59)에 고정 결합되고, T1 기어(56)는 T1 시프트 기어 샤프트(57)에 고정 결합되어 제3 링 기어(50)에 치합하여 결합하므로, 따라서 제3 링 기어(50)는 체결되어 제3 유성기어 세트(P3)에 토크 작용점을 제공한다. 제6 선 기어(72)는 제4 캐리어(55)로부터의 동력을 복수의 제6 유성기어(73)들을 통해 제6 캐리어(76)에 전달한다. 이 경우, T4 시프트 기어 샤프트(86)는 T4 건식 디스크(88)에 고정 결합되고, T4 기어(85)는 T4 시프트 기어 샤프트(86)에 고정 결합되고 제3 기어(75)에 치합하여 결합되므로, 제5 링 기어(70)와 제6 링 기어(74)는 체결되어 제6 유성기어 세트(P6)에 대한 토크 작용 점을 제공한다. 제4 링 기어(52)와 제5 선 기어(68)는 T2 건식 디스크(64)와 T3 건식 디스크(79)를 마찰 없이 각각 T2 시프트 기어 샤프트(63) 및 T3 시프트 기어 샤프트(78) 둘레로 자유로이 회전하도록 구동한다. 제6 캐리어(76)는 동력을 측면 샤프트(95, 96)들과 휠(97, 98)들에 전달하도록 차축(82)에 의하여 차동 조립체(91)를 구동한다.
이 기술 분야에 공지된, 크기 제한과 유성기어 세트에 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제2의 고정된 속도 비율을 통해 엔진(11)의 회전속도와 차축(82)의 회전속도 사이의 관계가 기어톱니 비율을 기초로 이하 식(1-2)와 같이 선택된다.
[식 1-2]
Figure 112017104487602-pat00002
(iii) EDM용 속도 비율
T1 및 T4 캘리퍼 시스템들이 분리되고 T2 및 T3 캘리퍼 시스템들은 결합될 때, EDM용 제3 비율, 즉, 제3 속도 비율 결과가 생성된다. 이러한 일이 발생할 때, ECU(92)는 T1 및 T4 캘리퍼 시스템들은 분리하고 T2 및 T3 캘리퍼 시스템들을 각각 결합하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 전방으로 이동하도록 T1 유압 피스톤(583a, 583b)들과 T4 유압 피스톤(903a, 903b)들을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. T1 패드판(581a, 581b)들과 T1 건식 디스크(59) 사이에 틈새가 또한 유지된다. 틈새가 또한 T4 패드판(901a, 901b)들과 T4 건식 디스크(88) 사이에 유지된다. T2 건식 디스크(64)와 T3 건식 디스크(79)를 각각 제동하는 T2 패드판(661a, 661b)들과 T3 패드판(811a, 811b)들을 이동시키도록 T2 유압 피스톤(663a, 663b)들과 T3 유압 피스톤(813a, 813b)들을 밀기 위하여 사용되는 설정 압력이 있다.
제4 선 기어(53)는 중간 샤프트(34)로부터의 동력을 복수의 제4 유성기어(54)들을 통해 제4 캐리어(55)에 전달한다. 이 경우, T2 시프트기어 샤프트(63)가 T2 건식 디스크(64)에 고정 결합되고, T2 기어(62)는 T2 시프트기어 샤프트(63)에 고정 결합되고 제4 링 기어(52)에 치합 결합하므로, 제4 링 기어(52)는 체결되어 제4 유성기어 세트(P4)에 토크 작용점을 제공한다. 제5 캐리어(71)와 제6 선 기어(72)는 제4 캐리어(55)로부터의 동력을 복수의 제5 유성기어(69)들과 복수의 제6 유성기어(73)들을 통해 제6 캐리어(76)에 전달한다. 이 경우, T3 시프트기어 샤프트(78)가 T3 건식 디스크(79)에 고정 결합되고, T3 기어(77)는 T3 시프트기어 샤프트(78)에 고정 결합되고 제2 링 기어(67)에 치합 결합하므로, 제2 기어(67)와 제5 선 기어(68)는 체결되어 제5 유성기어 세트(P5)에 토크 작용점을 제공한다. 제3 링 기어(50)와 제3 기어(75)는 T1 건식 디스크(59)와 T4 건식 디스크(88)를 마찰 없이 T1 시프트 기어 샤프트(57)와 T4 시프트기어 샤프트(86) 둘레로 자유 회전할 수 있도록 구동한다. 제6 캐리어(76)는 차축(82)에 의하여 차동 조립체(91)를 구동하여 측면 샤프트(95, 96)들과 휠(97, 98)들에 동력을 전달한다.
이 기술 분야에 공지된, 크기 제한과 유성기어 세트들을 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제3의 고정속도 비율을 통해 엔진 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 이하의 식(1-3)와 같이 기어톱니 비율을 기초해서 선택된다:
[식 1-3]
Figure 112017104487602-pat00003
(ⅳ) EDM용 제4 비율
EDM 용 제4 비율, 즉, 제4 속도비율 결과를 생성하기 위하여 T2 및 T4 캘리퍼 시스템들이 분리되고 T1 및 T3 캘리퍼 시스템들이 결합된다. 이러한 상황이 발생할 때, ECU(92)는 T2 및 T4 캘리퍼 시스템들을 분리시키고 T1 및 T3 캘리퍼 시스템들을 각각 결합하도록 HCU(93)를 제어한다. 전방으로 이동하도록 T2 유압 피스톤(663a, 663b) 및 T4 유압 피스톤(903a, 903b)를 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. T2 패드판(661a, 661b)들과 T2 건식 디스크(64) 사이에 틈새가 유지된다. 또한 T4 패드판(901a, 901b)들과 T4 건식 디스크(88) 사이에 틈새가 유지된다. T1 패드판(581a, 581b)들과 T3 패드판(811a, 811b)들을 이동시켜 T1 건식 디스크(59) 및 T3 건식 디스크(79)를 각각 제동하도록 T1 유압 피스톤(583a, 583b)들과 T3 유압 피스톤(813a, 813b)들을 밀기 위하여 설정 압력이 사용된다.
제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)는 중간 샤프트(34)로부터의 동력을 복수의 제3 유성기어(49)들과 복수의 제4 유성기어(54)들을 통해 제4 캐리어(55)에 전달한다. 이 경우, T1 시프트기어 샤프트(57)가 T1 건식 디스크(59)에 고정 결합되고, T1 기어(56)는 T1 시프트기어 샤프트(57)에 고정 결합되고 제3 링 기어(50)에 치합 결합하므로, 제3 기어(50)는 체결되어 제3 유성기어 세트(P3)에 토크 반작용점을 제공한다. 제5 캐리어(71)와 제6 선 기어(72)는 복수의 제5 유성기어(69)들과 복수의 제6 유성기어(73)들을 통해 제4 캐리어(55)로부터의 동력을 제6 캐리어(76)에 전달한다. 이 경우, T3 시프트기어 샤프트(78)가 T3 건식 디스크(79)에 고정 결합되고, T3 기어(77)는 T3 시프트기어 샤프트(78)에 고정 결합되고 제2 링 기어(67)에 치합 결합하므로, 제2 기어(67)와 제5 선 기어(68)가 체결되어 제5 유성기어 세트(P5)에 토크 반작용점을 제공한다. 제4 링 기어(52)와 제3 기어(75)는 T2 건식 디스크(64)와 T4 건식 디스크(88)를 구동하여 마찰 없이 T2 시프트 기어 샤프트(63)와 T4 시프트기어 샤프트(86) 둘레로 자유 회전할 수 있도록 구동한다. 제6 캐리어(76)는 차축(82)에 의하여 차동 조립체(91)를 구동하여 측면 샤프트(95, 96)들과 휠(97, 98)들에 동력을 전달한다.
이 기술 분야에 공지된, 크기 제한과 유성기어 세트들을 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제4의 고정속도 비율을 통해 엔진(11) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 이하의 식(1-4)와 같이 기어톱니 비율을 기초해서 선택된다:
[식1-4]
Figure 112017104487602-pat00004
2. 제1 모터/발전기 구동모드(M1DM)
이 모드 동안, 하이브리드 변속기(10)에 의하여 공급된 동력은 제1 모터/발전기로부터 하이브리드 변속기(10)에 공급된 동력에 의해서만 제공된다. 이 모드 동안 제1 모터/발전기는 모터로서 작동한다. ECU(92)는 E1 및 M1 캘리퍼 브레이크 시스템을 분리하고 E0 및 M2 캘리퍼 브레이크 시스템을 각각 결합하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 엔진(11)은 폐쇄된다. 전방으로 이동하도록 E1 유압 피스톤(383a, 383b)들과 M1 유압 피스톤(183a, 183b)을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. E1 패드판(381a, 381b)들과 E1 건식 디스크(37) 사이에 틈새가 유지된다. M1 패드판(181a, 181b)들과 M1 건식 디스크(19) 사이에 틈새가 유지된다. E0 패드판(171a, 171b)들과 M2 패드판(431a, 431b)들을 이동시켜 E0 건식 디스크(15) 및 M2 건식 디스크(41)를 각각 제동하도록 E0 유압 피스톤(173a, 173b)들과 M2 유압 피스톤(433a, 433b)을 밀기 위하여 설정 압력이 사용된다. 동시에, M1DM에 대해 4개의 구동 모드들, 즉, M1EDM에 대한 제1 비율, M1EDM에 대한 제2 비율, M1EDM에 대한 제3 비율 및 M1EDM에 대한 제4 비율이 있다.
제1 모터/발전기 샤프트(22)가 M1 건식 디스크(19)와 제1 선 기어(25)에 고정 연결되므로, M1 건식 디스크(19)는 제1 모터/발전기 샤프트(22)의 둘레로 자유로이 회전할 수 있으며, 따라서 제1 선 기어(25)는 체결되지 않는다. 제2 모터/발전기 샤프트(40)는 M2 건식 디스크(41) 및 제2 선 기어(30)에 고정 연결되므로, M2 건식 디스크(41)는 손상되고, 따라서, 제2 선 기어(30)는 체결된다. 입력부재(14)가 E0 건식 디스크(15)에 고정 연결되므로, E0 건식 디스크(15)는 체결되고, 제1 캐리어(28)는 입력 부재(14)에 고정 연결되고, 따라서 제1 캐리어(28)는 체결된다.
M1DM을 위한 토크 공급 경로는 제1 모터/발전기 샤프트(22)를 통해 제1 모터/발전기에 의하여 구동된, 제1 선 기어(25), 복수의 제1 유성기어(26)들, 제1 유성기어 세트(P1)에 대한 토크 반작용점을 제공하는 E0 캘리퍼 브레이크 시스템(17)에 의하여 체결된 제1 캐리어(28), 제1 링 기어(27) 및 제2 링 기어(32), 복수의 제2 유성 기어(31)들, 제2 유성기어 세트(P2)에 대해 토크 작용점을 제공하는 M2 캘리퍼 브레이크 시스템에 의하여 체결된 제2 선 기어(30)를 포함하고, 제2 캐리어(33)는 중간 샤프트(34)를 통해 제1 모터/발전기로부터의 동력을 제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)에 전달한다. 제4의 고정 속도 비율을 생성하기 위하여, T1, T2, T3, 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템들을 분리하고 결합하도록 선택함으로써 얻어진 4개의 공급 경로들이 있다.
(i)M1DM용 제1 비율
EDM용 제1 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제1의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(2-1)과 같이 선택된다:
[식 2-1]
Figure 112017104487602-pat00005
여기서, "-" 부호는 제1 모터/발전기 샤프트(22)와 차축(82)이 반대 방향으로 회전함을 표시한다.
(ⅱ) M1DM용 제2 비율
EDM용 제2 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제1의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(2-2)과 같이 선택된다:
[식 2-2]
Figure 112017104487602-pat00006
여기서, "-" 부호는 제1 모터/발전기 샤프트(22)와 차축(82)이 반대 방향으로 회전함을 표시한다.
(ⅲ) M1DM용 제3 속도 비율
EDM용 제3 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제2 및 제3의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(2-3)과 같이 선택된다:
[식 2-3]
Figure 112017104487602-pat00007
여기서, "-" 부호는 제1 모터/발전기 샤프트(22)와 차축(82)이 반대 방향으로 회전함을 표시한다.
(ⅳ) M1DM용 제4 비율
EDM용 제4 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제2 및 제4의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(2-4)과 같이 선택된다:
[식 2-4]
Figure 112017104487602-pat00008
여기서, "-" 부호는 제1 모터/발전기 샤프트(22)와 차축(82)이 반대 방향으로 회전함을 표시한다.
3. 제2 모터/발전기 구동모드(M2DM)
이 모드 동안, 하이브리드 변속기(10)에 의하여 공급된 동력은 제2 모터/발전기로부터 하이브리드 변속기(10)에 공급된 동력에 의해서만 제공된다. 이 모드 동안 제2 모터/발전기는 모터로서 작동한다. ECU(92)는 E0, M1 및 M2 캘리퍼 브레이크 시스템을 분리하고 E1 캘리퍼 브레이크 시스템을 각각 결합하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 엔진(11)은 폐쇄된다. 전방으로 이동하도록 E0 유압 피스톤(173a, 173b)들과 M1 유압 피스톤(183a, 183b)과 M2 유압 피스톤(433a, 433b)을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. E0 패드판(171a, 171b)들과 E0 건식 디스크(15) 사이에 틈새가 유지된다. M2 패드판(431a, 431b)들과 M2 건식 디스크(41) 사이에 틈새가 유지된다. E1 패드판(381a, 381b)들을 이동시켜 E1 건식 디스크(37)를 제동하도록 E1 유압 피스톤(383a, 383b)들을 밀기 위하여 설정 압력이 사용된다. 동시에, M2DM에 대해 4개의 구동 모드들, 즉, M2EDM에 대한 제1 비율, M2EDM에 대한 제2 비율, M2EDM에 대한 제3 비율 및 M2EDM에 대한 제4 비율이 있다.
제1 모터/발전기 샤프트(22)가 M1 건식 디스크(19)와 제1 선 기어(25)에 고정 연결되므로, M1 건식 디스크(19)는 제1 모터/발전기 샤프트(22)의 둘레로 자유로이 회전할 수 있으며, 따라서 제1 선 기어(25)는 체결되지 않는다. 입력부재(14)가 E0 건식 디스크(15)와 제1 캐리어(28)에 고정 연결되므로, E0 건식 디스크(15)는 입력부재(14) 둘레로 자유로이 회전할 수 있으며 따라서 제1 캐리어(28)는 체결되지 않는다. E1 시프트기어 샤프트(36)는 E1 건식 디스크(37)에 고정 연결되고, E1 기어(36)는 E1 시프트기어 샤프트(36)에 고정 연결되고 제1 기어(29)에 치합 결합하며, 따라서 제1 기어(29)는 체결되어 제1 유성기어 세트(P1) 및 제2 유성기어 세트(P2)에 대해 토크 작용점을 제공한다.
M2DM을 위한 토크 공급 경로는 제2 모터/발전기 샤프트(40)를 통해 제2 모터/발전기에 의하여 구동된, 제2 선 기어(30), 복수의 제2 유성기어(31)들, 제2 유성기어 세트(P1)에 대한 토크 반작용점을 제공하는 E1 캘리퍼 브레이크 시스템에 의하여 체결된 제1 기어(29)를 포함하고, 제2 캐리어(33)는 중간 샤프트(34)를 통해 제2 모터/ 발전기로부터의 동력을 제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)에 전달한다. 제4의 고정 속도 비율을 생성하기 위하여, T1, T2, T3, 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템들을 분리하고 결합하도록 선택함으로써 얻어진 4개의 공급 경로들이 있다.
(ⅰ) M2DM용 제1 비율
EDM용 제1 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제1의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(3-1)과 같이 선택된다:
[식 3-1]
Figure 112017104487602-pat00009
(ⅱ) M2DM용 제2 비율
EDM용 제2 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제2의 고정 속도 비율을 통해 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(3-2)과 같이 선택된다:
[식 3-2]
Figure 112017104487602-pat00010
(ⅲ) M2DM용 제3 속도
EDM용 제3 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제3의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(3-3)과 같이 선택된다:
[식 3-3]
Figure 112017104487602-pat00011
(ⅳ) M2DM용 제4 비율
EDM용 제4 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제4의 고정 속도 비율을 통해 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(3-4)과 같이 선택된다:
[식 3-4]
Figure 112017104487602-pat00012
4. 엔진과 제1 모터/발전기 결합 구동모드(EM1DM)
이 모드 동안, 하이브리드 변속기(10)에 의하여 공급된 동력은 엔진(11)과 제1 모터/발전기로부터 하이브리드 변속기(10)에 공급된 동력에 의해서 제공된다. 이 모드 동안 제1 모터/발전기는 모터로서 작동한다. ECU(92)는 E0, M1 및 E1 캘리퍼 브레이크 시스템을 분리하고 M2 캘리퍼 브레이크 시스템을 각각 결합하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 제2모터/발전기는 차단된다. 전방으로 이동하도록 E0 유압 피스톤(173a, 173b)들과 M1 유압 피스톤(183a, 183b)과 E1 유압 피스톤(383a, 383b)을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. E0 패드판(171a, 171b)들과 E0 건식 디스크(15) 사이에 틈새가 유지된다. M1 패드판(181a, 181b)들과 M1 건식 디스크(19) 사이에 틈새가 유지된다. E1 패드판(381a, 381b)들과 E1 건식 디스크(37) 사이에 틈새가 유지된다. M2 패드판(431a, 431b)들을 이동시켜 M2 건식 디스크(41)를 제동하도록 M2 유압 피스톤(433a, 433b)들을 밀기 위하여 설정 압력이 사용된다. 동시에, EM1DM에 대해 4개의 구동 모드들, 즉, EM1DM에 대한 제1 비율, EM1DM에 대한 제2 비율, EM1DM에 대한 제3 비율 및 EM1DM에 대한 제4 비율이 있다.
제1 모터/발전기 샤프트(22)가 M1 건식 디스크(19)와 제1 선 기어(25)에 고정 연결되므로, M1 건식 디스크(19)는 제1 모터/발전기 샤프트(22)의 둘레로 자유로이 회전할 수 있으며, 따라서 제1 선 기어(25)는 체결되지 않는다. 제2 모터/발전기 샤프트(40)가 M2 건식 디스크(41)와 제2 선 기어(30)에 고정 연결되므로, M2 건식 디스크(41)는 체결되고, 따라서 제2 선 기어(30)는 체결된다.
EM1DM에 대한 토크 공급 경로는 입력부재(14)를 통해 엔진(11)에 의하여 구동된, 제1 캐리어(28), 제1 모터/발전기 샤프트(22)를 통해 제1 모터/발전기에 의하여 구동된 제1 선 기어(25)를 포함하고, 제1 캐리어(28)와 제1 선 기어(25)로부터의 동력은 복수의 제1 유성기어(26)들에 의하여 결합되고 제1 링 기어(27)와 제2 링 기어(32)에 전달되며, 제2 유성기어 세트(P2)에 대한 토크 작용점을 제공하는 M2 캘리퍼 브레이크 시스템에 의하여 체결된 제2 선 기어(30), 복수의 제2 유성기어(31)들을 포함하고, 제2 캐리어(33)는 중간 샤프트(34)를 통해 엔진(11)과 제1 선 기어(25)로부터의 동력을 제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)에 전달한다. 제4의 고정 속도 비율을 생성하기 위하여, T1, T2, T3, 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템들을 분리하고 결합하도록 선택함으로써 얻어진 4개의 공급 경로들이 있다.
(ⅰ) EM1DM용 제1 비율
EDM용 제1 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제1의 고정 속도 비율을 통해 입력부재(14), 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(4-1)과 같이 선택된다:
[식 4-1]
Figure 112017104487602-pat00013
(ⅱ) EM1DM용 제2 비율
EDM용 제2 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제2의 고정 속도 비율을 통해 입력 부재(14), 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(4-2)과 같이 선택된다:
[식 4-2]
Figure 112017104487602-pat00014
(ⅲ) EM1DM용 제3 비율
EDM용 제3속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제3 고정 속도 비율을 통해 입력 부재(14), 제1 모터/발전기(22)의 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(4-3)과 같이 선택된다:
[식 4-3]
Figure 112017104487602-pat00015
(ⅳ) EM1DM용 제4 비율
EDM용 제4 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제4의 고정 속도 비율을 통해 입력 부재(14), 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(4-4)과 같이 선택된다:
[식 4-4]
Figure 112017104487602-pat00016
5. 엔진과 제2 모터/발전기 결합 구동모드(EM2DM)
이 모드 동안, 하이브리드 변속기(10)에 의하여 공급된 동력은 엔진(11)과 제2 모터/발전기로부터 하이브리드 변속기(10)에 공급된 동력에 의해서만 제공된다. 이 모드 동안 제2 모터/발전기는 모터로서 작동한다. ECU(92)는 E0, M2 및 E1 캘리퍼 브레이크 시스템을 분리하고 M1 캘리퍼 브레이크 시스템을 각각 결합하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 제1 모터/발전기는 폐쇄된다. 전방으로 이동하도록 E0 유압 피스톤(173a, 173b)들과 M2 유압 피스톤(433a, 433b)과 E1 유압 피스톤(383a, 383b)을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. E0 패드판(171a, 171b)들과 E0 건식 디스크(15) 사이에 틈새가 유지된다. M2 패드판(431a, 431b)들과 M2 건식 디스크(41) 사이에 틈새가 유지된다. E1 패드판(381a, 381b)들과 E1 건식 디스크(37) 사이에 틈새가 유지된다. M1 패드판(181a, 181b)들을 이동시켜 M1 건식 디스크(19)를 제동하도록 M1 유압 피스톤(183a, 183b)들을 밀기 위하여 설정 압력이 사용된다. 동시에, EM2DM에 대해 4개의 구동 모드들, 즉, EM2DM에 대한 제1 비율, EM2DM에 대한 제2 비율, EM2DM에 대한 제3 비율 및 EM2DM에 대한 제4 비율이 있다.
제1 모터/발전기 샤프트(22)가 M1 건식 디스크(19)와 제1 선 기어(25)에 고정 연결되므로, M1 건식 디스크(19)는 체결되고, 따라서 제1 선 기어(25)는 체결된다.
EM2DM에 대한 토크 공급 경로는 입력부재(14)를 통해 엔진(11)에 의하여 구동된, 제1 캐리어(28), 복수의 제1 유성기어(26)들, 제1 유성기어 세트(P1)에 대한 토크 반작용점을 제공하는 M1 캘리퍼 브레이크 시스템에 의하여 체결된 제1 선 기어(25), 제1 링 기어(27)와 제2 링 기어(32), 제2 모터/발전기 샤프트(40)를 통해 제2 모터/발전기에 의하여 구동된 제2 선 기어(30)를 포함하고, 제1 캐리어(28)와 제2 선 기어(30)로부터의 동력은 복수의 제2 유성 기어(31)들에 의하여 결합되고 제1 선 기어(27) 및 제2 링 기어(33)에 전달되고, 제2 캐리어(33)는 중간 샤프트(34)를 통해 엔진(11)과 제2 선 기어(30)로부터의 동력을 제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)에 전달한다. 제4의 고정 속도 비율을 생성하기 위하여, T1, T2, T3, 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템들을 분리하고 결합하도록 선택함으로써 얻어진 4개의 공급 경로들이 있다.
(i) M2DM용 제1 비율
M2DM용 제1 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제1의 고정 속도 비율을 통해 입력부재(14), 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(5-1)과 같이 선택된다:
[식 5-1]
Figure 112017104487602-pat00017
(ii) M2DM용 제2 비율
M2DM용 제2 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제2의 고정 속도 비율을 통해 입력부재(14), 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(5-2)과 같이 선택된다:
[식 5-2]
Figure 112017104487602-pat00018
(iii) M2DM용 제3 비율
M2DM용 제3 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제3의 고정 속도 비율을 통해 입력부재(14), 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(5-3)과 같이 선택된다:
[식 5-3]
Figure 112017104487602-pat00019
(iv) M2DM용 제4 비율
EDM용 제4 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제2의 고정 속도 비율을 통해 입력부재(14), 제2모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(5-4)과 같이 선택된다:
[식 5-4]
Figure 112017104487602-pat00020
6. 엔진과 제1 및 제2 모터/발전기 결합 구동모드(EM1M2DM)
이 모드 동안, 하이브리드 변속기(10)에 의하여 공급된 동력은 엔진(11)과 제1 및 제2 모터/발전기들로부터 하이브리드 변속기(10)에 공급된 동력에 의해서만 제공된다. 이 모드 동안 제1 및 제2 모터/발전기들은 모터로서 작동한다. ECU(92)는 E0, M1, M2 및 E1 캘리퍼 브레이크 시스템을 분리하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 전방으로 이동하도록 E0 유압 피스톤(173a, 173b)들과, M1 유압 피스톤(183a, 183b)들, M2 유압 피스톤(433a, 433b)과 E1 유압 피스톤(383a, 383b)들을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. E0 패드판(171a, 171b)들과 E0 건식 디스크(15) 사이에 틈새가 유지된다. M2 패드판(431a, 431b)들과 M2 건식 디스크(41) 사이에 틈새가 유지된다. M1 패드판(181a, 181b)들과 M1 건식 디스크(19) 사이에 틈새가 유지된다. E1 패드판(381a, 381b)들과 E1 건식 디스크(37) 사이에 틈새가 또한 유지된다. 동시에, EM1M2DM에 대해 4개의 구동 모드들, 즉, EM1M2DM에 대한 제1 비율, EM1M2DM에 대한 제2 비율, EM1M2DM에 대한 제3 비율 및 EM1M2DM에 대한 제4 비율이 있다.
EM1M2DM에 대한 토크 공급 경로는, 입력부재(14)를 통해 엔진(11)에 의하여 구동된 제1 캐리어(28), 제1 모터/발전기 샤프트(22)를 통해 제1 모터/발전기에 의하여 구동된 제1 선 기어(25), 제2 모터/발전기 샤프트(40)를 통해 제2 모터/발전기에 의하여 구동된 제2 선 기어(30)를 포함하고, 제1 캐리어(28)와 제1 선 기어(25)로부터의 동력은 복수의 제1 유성 기어(26)들에 의하여 결합되고 제1 링 기어(27) 및 제2 링 기어(32)에 전달되고, 제1 링 기어(27)와 제2 링 기어(32) 및 제2 선 기어(30)로부터의 동력은 복수의 제2 유성기어(31)들에 결합되고 제2 캐리어(33)에 전달되고, 제2 캐리어(33)는 엔진(11)과, 제1 선 기어(25)와 제2 선 기어(30)로부터의 동력을 중간 샤프트(34)를 통해 제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)에 전달한다. 제4의 고정 속도 비율을 생성하기 위하여, T1, T2, T3, 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템들을 분리하고 결합하도록 선택함으로써 얻어진 4개의 공급 경로들이 있다.
(i) EM1M2DM용 제1 비율
EDM용 제1 속도 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제1의 고정 속도 비율을 통해 입력부재(14), 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(6-1)과 같이 선택된다:
[식 6-1]
Figure 112017104487602-pat00021
(ii) EM1M2DM용 제2 비율
EDM용 제2 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제2의 고정 속도 비율을 통해 입력부재(14), 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(6-2)과 같이 선택된다:
[식 6-2]
Figure 112017104487602-pat00022
(iii) EM1M2DM용 제3 비율
EDM용 제3 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제3의 고정 속도 비율을 통해 입력부재(14), 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82)의 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(6-3)과 같이 선택된다:
[식 6-3]
Figure 112017104487602-pat00023
(iv)EM1M2DM용 제4 비율
EDM용 제4 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제4의 고정 속도 비율을 통해 입력부재(14), 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82)의 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(6-4)과 같이 선택된다:
[식 6-4]
Figure 112017104487602-pat00024
7. 제1 및 제2 모터/발전기 결합 구동모드(M1M2DM).
이 모드 동안, 하이브리드 변속기(10)에 의하여 공급된 동력은 제1 및 제2 모터/발전기들로부터 하이브리드 변속기(10)에 공급된 동력에 의해서만 제공된다. 이 모드 동안 제1 및 제2 모터/발전기들은 모터로서 작동한다. ECU(92)는 E1, M1 및 M2 캘리퍼 브레이크 시스템을 분리하고, E0 캘리퍼 브레이크 시스템을 각각 결합하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 엔진(11)은 폐쇄된다. 전방으로 이동하도록 E1 유압 피스톤(383a, 383b)들과 M1 유압 피스톤(183a, 183b)들, M2 유압 피스톤(433a, 433b)들을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. E1 패드판(381a, 381b)들과 E1 건식 디스크(37) 사이에 틈새가 유지된다. M1 패드판(181a, 181b)들과 M1 건식 디스크(19) 사이에 틈새가 유지된다. M2 패드판(431a, 431b)들과 M2 건식 디스크(41) 사이에 틈새가 유지된다. E0 패드판(171a, 171b)들을 이동시켜 E0 건식 디스크(15)를 제동하도록 E0 유압 피스톤(173a, 173b)을 밀기 위하여 설정 압력이 사용된다. 동시에, M1M2DM에 대해 4개의 구동 모드들, 즉, M1M2DM에 대한 제1 비율, M1M2DM에 대한 제2 비율, M1M2DM에 대한 제3 비율 및 M1M2DM에 대한 제4 비율이 있다.
입력 부재(14)가 E0 건식 디스크(15)에 고정 연결되고, E0 건식 디스크(15)가 체결되고, 제1 캐리어(28)는 입력 부재(14)에 고정 결합되므로, 제1 캐리어(28)는 체결된다.
M1DM에 대한 토크 전달 경로는, 제1 모터/발전기 샤프트(22)를 통해 제1 모터/발전기에 의하여 구동된 제1 선 기어(25), 복수의 제1 유성 기어(26)들, 제1 유성기어 세트(P1)에 대해 토크 작용점을 제공하는 E0 캘리퍼 브레이크 시스템(17)에 의하여 체결된 제1 캐리어(28), 제2 모터/발전기 샤프트(40)를 통해 제2 모터/발전기에 의하여 구동된 제2 선 기어(30)를 포함하고, 제1 링 기어(27)와 제2 링 기어(32) 및 제2 선 기어(30)로부터의 동력은 복수의 제2 유성 기어(31)들에 의하여 결합되고 제2 캐리어(33)에 전달되고, 제2 캐리어(33)는 제1 선 기어(25)와 제2 선 기어(30)로부터의 동력을 중간 샤프트(34)를 통해 제3 선 기어(48)와 제4 선 기어(53)에 전달한다. 제4의 고정 속도 비율을 생성하기 위하여, T1, T2, T3, 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템들을 분리하고 결합하도록 선택함으로써 얻어진 4개의 공급 경로들이 생성된다.
(i) M1M2DM용 제1 비율
EDM용 제1 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제1의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(7-1)과 같이 선택된다:
[식 7-1]
Figure 112017104487602-pat00025
(ii) M1M2DM용 제2 비율
EDM용 제2 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제2의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(7-2)과 같이 선택된다:
[식 7-2]
Figure 112017104487602-pat00026
(iii) M1M2DM용 제3 비율
EDM용 제3 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제3의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(7-3)과 같이 선택된다:
[식 7-3]
Figure 112017104487602-pat00027
(iv) EM1M2DM용 제4 비율
EDM용 제4 비율에 따라 그리고 이 기술 분야에 공지된 크기 제한 및 유성기어 세트를 기초해서, 하이브리드 변속기(10)의 제4의 고정 속도 비율을 통해 제1 모터/발전기 샤프트(22) 회전속도와 제2 모터/발전기 샤프트(40) 회전속도와 차축(82) 회전속도 사이의 관계가 기어톱니비에 기초해서 이하의 식(7-4)과 같이 선택된다:
[식 7-4]
Figure 112017104487602-pat00028
8. 직렬 구동모드(SDM)
직렬 추진 시스템은 에너지가 엔진으로부터 전기 저장장치로 이어서 구동 부재를 회전시키도록 동력을 인가하는 전기 모터로의 경로를 따라 공급되는 시스템이다. 직렬 추진 시스템에는 엔진과 구동부재들 사이의 직접 기계적인 연결은 없다. 엔진이나 전기모터의 어느 하나 또는 양자 모두로부터 출력을 접수하도록 구성된 변속기는 이제까지 대체로 직렬, 하이브리드 변속기로서 지칭되는 것에 기초하였다.
이 모드 동안, 제1 모터/발전기는 발전기로서 작동하고 제2 모터/발전기는 모터로서 작동한다. ECU(92)는 E1, M1 및 M2 캘리퍼 브레이크 시스템을 분리하고, E1 캘리퍼 브레이크 시스템을 각각 결합하기 위하여 HCU(93)을 제어한다. 전방으로 이동하도록 E0 유압 피스톤(173a, 173b)들과, M1 유압 피스톤(183a, 183b)들과 M2 유압 피스톤(433a, 433b)들을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. E0 패드판(171a, 171b)들과 E0 건식 디스크(15) 사이에 틈새가 유지된다. M1 패드판(181a, 181b)들과 M1 건식 디스크(19) 사이에 틈새가 유지된다. M2 패드판(431a, 431b)들과 M2 건식 디스크(41) 사이에 틈새가 유지된다. E1 패드판(381a, 381b)들을 이동시켜 E1 건식 디스크(37)를 제동하도록 E1 유압 피스톤(383a, 383b)을 밀기 위하여 설정 압력이 사용된다.
E1 시프트 기어 샤프트(36)는 E1 건식 디스크(37)에 고정 결합되고, E1 기어(36)는 E1 시프트 기어 샤프트(36)와 고정 결합되며 제1 기어(29)에 치합하여 결합되므로, 제1 기어(29)는 체결되어 제1 유성기어 세트(P1) 및 제2 유성기어 세트(P2)에 대한 토크 작용점을 제공한다.
SDM에 대한 토크 전달 경로는, 입력 부재(14)를 통해 엔진(11)에 의하여 구동된 제1 캐리어(28), 복수의 제1 유성 기어(26)들, 제1 유성기어 세트(P1) 및 제2 유성기어 세트(P2)에 대해 토크 작용점을 제공하는 E1 캘리퍼 브레이크 시스템에 의하여 체결된 제1 기어(29)를 포함하며, 제2 캐리어(33)는 제1 선 기어(25)를 통해 엔진(11)으로부터의 동력을 제1 모터/발전기(23)에 전달한다. 전기저장 장치(100)를 충전하고 제2 모터/발전기를 구동하기 위하여 동력을 발생하도록 제1 모터/발전기는 발전기로서 기능한다.
이 기술 분야에 공지된, 크기 제한과 유성기어 세트들을 기초해서, 입력 부재(14)와 하이브리드 변속기(10)의 제1 모터/발전기 회전속도 사이의 관계가 이하의 식(8)와 같이 기어톱니 비율을 기초해서 선택된다:
[식 8]
Figure 112017104487602-pat00029
9. 리버스 구동모드(RDM)
리버스 작동모드는 ECU(92)가 제2 모터/발전기를 모터로서 작동시킴으로써 실행되고, 그러나 M2DM 작동모드에서 고정위치로부터 전방으로 차량이 이동하기 시작할 때 제2 모터/발전기가 회전하는 방향으로부터 그 회전 방향을 역전시킨다.
10. 엔진 시동 구동모드(ESDM)
이 모드 동안, 제1 모터/발전기는 모터로서 작동한다. ECU(92)는 E0 및 M1 캘리퍼 브레이크 시스템을 분리시키고 E1 캘리퍼 브레이크 시스템을 각각 결합하도록 HCU(93)을 제어한다. 전방으로 이동하도록 E0 유압 피스톤(173a, 173b)들과 M1유압 피스톤(183a, 183b)들을 밀기 위하여 사용되는 압력이 없다. E0 패드판(171a, 171b)들과 E0 건식 디스크(15) 사이에 틈새가 유지된다. 또한 M1 패드판(181a, 181b)들과 M1 건식 디스크(19) 사이에 틈새가 유지된다. E1 패드판(381a, 381b)들을 이동시켜 E1 건식 디스크(37)를 제동하기 위하여 E1 유압 피스톤(383a, 383b)들을 밀기 위하여 설정압력이 사용된다.
E1 시프트기어 샤프트(336)가 E1 건식 디스크(37)에 고정 결합되고, E1 기어(36)는 E1 시프트기어 샤프트(336)에 고정 결합되고 제1 기어(29)에 치합하여 결합되므로, 제1 기어(29)는 체결되어 제1 유성기어 세트(P1)와 제2 유성기어 세트(P2)에 토크 작용점을 제공한다. 제1 선 기어(25)는 제1 모터/발전기 샤프트(22)를 통해 제1 모터/발전기 회전자(23)에 의하여 구동된다. 제1 캐리어(28)는 복수의 제1 유성기어(26)들을 통하여 제1 선 기어(25)에 의하여 구동된다. 제1 캐리어(28)는 임시토크 댐퍼(13)에 의하여 입력부재(14)를 통해 점화시동속도로 엔진을 구동한다.
11. 감속 및 재생 구동모드(DRDM)
세 모드들이 선택된 상태에서, 피드백 동력은 측면 샤프트(95, 96)들로부터 제공된다. 역동적인 에너지 전달경로는 하이브리드 변속기(10)에 역동적인 에너지를 전달하도록 차동 조립체(91)를 구동하는 측면 샤프트(95, 96)들을 포함한다.
이동 차량의 역동적인 에너지를 전기저장 장치를 충전하기 위해서 단지 피드백되도록 함으로써 규정된 작동 상태에서, 그리고 운전자가 감속하기를 소망하는 것으로 ECU(92)가 결정할 때, ECU(92)는 제1 모터/발전기 구동모드(DRG1DM)에서 감속 작동 및 재생적이 되도록 지령하고, 제2 모터/발전기 구동모드(DRG2DM)에서 감속 및 재생적으로 작동하고, 피드백 속도가 다양한 속도 범위에 있을 때 제1 및 제2 모터/발전기 구동모드(DRG1G2DM)에 대해 감속 및 재생적으로 작동하도록 지령한다.
DRG1DM에서의 작동에 대해, ECU(92)는 제1 모터/발전기를 발전기로 기능하도록 작동하고 구체적인 속도범위에 따라, M1DM을 참조하여 고정된 속도비율을 선택한다.
DRG2DM에서의 작동에 대해, ECU(92)는 제2 모터/발전기를 발전기로 기능하도록 작동하고 구체적인 속도범위에 따라, M2DM을 참조하여 고정된 속도비율을 선택한다.
DRG1G2DM에서의 작동에 대해, ECU(92)는 제1 및 제2 모터/발전기를 발전기로 기능하도록 작동하고 구체적인 속도범위에 따라, M1M2DM을 참조하여 고정된 속도비율을 선택한다.
12. 주차모드(PM)
리버스 작동 모드는 ECU(92)로 하여금 T3 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템들을 각각 결합하도록 HCU(93)를 작동시킴으로써 실행된다. T3 패드판(811a, 811b)들과 T4패드판(901a, 901b)들을 이동시켜 T3 건식 디스크(79)와 T4 건식 디스크(88)를 각각 제동하기 위하여 T3 유압 피스톤(813a, 813b)들과 T4 유압 피스톤(903a, 903b)들을 밀기 위하여 사용되는 설정 압력이 있다.
이 경우, T3 시프트 기어 샤프트(78)는 T3 건식 디스크(79)에 고정 연결되므로, T3 기어(77)는 T3 시프트 기어 샤프트(78)에 고정 결합되고 제2 기어(67)에 치합 결합하므로, 제2 기어(67)와 제5 선 기어(68)는 체결되어 제5 유성기어 세트(P5)에 대해 토크 작용점을 제공한다. 이 경우, T4 시프트 기어 샤프트(86)는 T4 건식 디스크(88)에 고정 연결되므로, T4 기어(85)는 T4 시프트 기어 샤프트(86)에 고정 결합되고 제3 기어(75)에 치합 결합하므로, 제5 링 기어(70)와 제6 링 기어(74)는 체결되어 제6 유성기어 세트(P6)에 대해 토크 작용점을 제공한다. 제5 선 기어(68)와 제5 링 기어(70)가 동시에 체결되므로, 제5 캐리어(71)와 제6 선 기어(71)가 체결된다. 제6 선 기어(71)와 제6 링 기어(74)가 동시에 체결되므로, 따라서 제6 캐리어(76)가 체결된다. 이어서 차량은 주차 모드에 있다.
본 발명의 매우 바람직한 실시예들이 개시되며, 상기 실시예들은 이 기술 분야의 통상의 전문가에게 명백한 많은 추가적인 변형들이 가능한 것이 명확히 이해되어야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 도시되고 설명되는 사항들에 한정되지 않으며 첨부의 특허청구범위의 범위 내에 속하는 모든 변형들과 수정들을 포함하는 것이다.
이제 명확해진 바와 같이, 본 발명의 개념을 구현하는 하이브리드 변속기가 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 것을 본 발명은 교시한다.
10: 하이브리드 변속기 11: 엔진

Claims (20)

  1. 중심 하우징;
    내연기관으로부터의 동력을 접수하기 위한 입력부재;
    변속기로부터 동력을 전달하기 위한 출력부재;
    제1 및 제2 모터/발전기들;
    상기 제1 및 제2 모터/발전기들과 전력을 교환하기 위한 에너지 저장 장치;
    제1 및 제2 모터/발전기들 사이의 전력 교환을 규제하고 또한 상기 에너지 저장 장치와 상기 제1 및 제2 모터/발전기들 사이의 전력 교환을 규제하기 위한 제어 유닛을 구비하고;
    상기 제1 모터/발전기는 상기 중심 하우징 내부에 지지된 제1 고정자와 제1 모터/발전기 샤프트에 고정된 제1 회전자를 포함하고;
    상기 제2 모터/발전기는 상기 중심 하우징의 내부에 지지된 제2 고정자와, 제2 모터/발전기에 고정된 제2 회전자를 포함하고;
    제1 유성기어 세트;
    상기 제1 유성기어 세트에 작동하게 연결된 제2 유성기어 세트;
    제3 유성기어 세트;
    상기 제3 유성기어 세트에 작동하게 연결된 제4 유성기어 세트;
    제5 유성기어 세트;
    상기 제5 유성기어 세트에 작동하게 연결된 제6 유성기어 세트를 더 포함하고;
    상기 제1 유성기어 세트, 상기 제2 유성기어 세트, 상기 제3 유성기어 세트, 상기 제4 유성기어 세트, 상기 제5 유성기어 세트, 상기 제6 유성기어 세트는 서로 동축으로 정렬되고;
    상기 제6의 동축으로 정렬된 유성기어 세트는, 각 유성기어 세트가 선 기어, 링 기어, 캐리어 및 복수의 유성기어들을 이용하고;
    각각의 유성기어 세트의 상기 선 기어 및 링 기어는 복수의 유성 기어 세트들에 치합하여 결합되고;
    상기 내연기관으로부터의 동력을 전달하기 위하여 상기 제1 유성기어 세트의 제1 캐리어에 상기 입력부재가 회전가능하게 연결되고;
    하이브리드 변속기로부터의 동력을 전달하기 위하여 상기 제6 유성기어 세트의 제6 캐리어에 상기 출력부재가 회전가능하게 연결되고;
    상기 제1 및 제2 모터/발전기들은 상기 제6 유성기어 세트에 서로 동축으로 정렬되고;
    상기 제1 유성기어 세트의 제1 선기어는 상기 제1 모터/발전기 샤프트를 통해 상기 제1 모터/발전기 회전자에 연결되고;
    상기 제2 유성기어 세트의 제2 선기어는 상기 제2 모터/발전기 샤프트를 통해 상기 제2 모터/발전기 회전자에 연결되고;
    8개의 캘리퍼 브레이크 시스템을 더 포함하고;
    4개의 캘리퍼 시스템들은 제1 및 제2 유성기어 세트에 사용되고;
    또 다른 4개의 캘리퍼 브레이크 시스템은 제3, 제4, 제5, 및 제6 유성기어 세트들에 사용되며;
    각각의 캘리퍼 브레이크 시스템은 건식 디스크, 건식 디스크의 상태를 관찰하기 위한 속도 센서, 한 쌍의 패드판들, 두 쌍의 독립된 유압 피스톤들 및 한 쌍의 캘리퍼들을 포함하고;
    상기 건식 디스크의 둘레 표면에 형성된 복수의 속도 톱니;
    상기 캘리퍼 브레이크 시스템은 하이브리드 변속기 하우징 외측에 장착되고;
    유압 회로유닛은 유압 회로에 의하여 캘리퍼 브레이크 시스템에 연통되고;
    각각의 시프트 기어 시스템이 시프트 기어, 시프트 샤프트, 한 쌍의 스페이서 링, 및 한 쌍의 베어링을 포함하는 5쌍의 시프트 기어 시스템을 포함하며;
    상기 시프트 기어는 상기 시프트 샤프트에 고정되고; 및
    상기 건식 디스크는 상기 시프트 샤프트에 고정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 유성기어 세트의 제1 링 기어는 제1 기어를 통해 제2 유성기어 세트의 제2 링 기어에 연결되고;
    제3 유성기어 세트의 제3 링 기어는 제4 유성기어 세트의 제4 링 기어에 연결되고;
    제5 유성기어 세트의 제5 링 기어는 제3 기어를 통해 제6 유성기어 세트의 제6 링 기어에 연결되고;
    제2 유성기어 세트의 제2 캐리어는 중간 샤프트를 통해 제3 유성 기어 세트의 제3 선 기어와 제4 유성기어 세트의 제4 선 기어에 연결되고;
    제5 유성기어 세트의 제5 캐리어는 제6 유성기어 세트의 제6 선 기어에 연결되고;
    제5 유성기어 세트의 제5 선 기어는 제2 기어에 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 8개의 캘리퍼 브레이크 시스템은 E0 캘리퍼 브레이크 시스템, M1 캘리퍼 브레이크 시스템, E1 캘리퍼 브레이크 시스템, M2 캘리퍼 브레이크 시스템, T1 캘리퍼 브레이크 시스템, T2 캘리퍼 브레이크 시스템, T3 캘리퍼 브레이크 시스템 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템을 포함하며,
    상기 E0 캘리퍼 브레이크 시스템(17)은 체결되고 이완된 입력부재(14)를 제어하기 위하여 사용되고;
    E1 캘리퍼 브레이크 시스템(38)은 체결되고 이완된 제1 기어(29)를 제어하기 위하여 사용되고;
    M1 캘리퍼 브레이크 시스템(18)은 체결되고 이완된 제1 모터/발전기 샤프트(22)를 제어하기 위하여 사용되고;
    M2 캘리퍼 브레이크 시스템(43)은 체결되고 이완된 제2 모터/발전기 샤프트(40)를 제어하기 위하여 사용되고;
    T1 캘리퍼 브레이크 시스템(58)은 체결되고 이완된 제3 유성기어 세트의 제3 링기어(50)를 제어하기 위하여 사용되고;
    T2 캘리퍼 브레이크 시스템(66)은 체결되고 이완된 제4 유성기어 세트의 제3 링기어(52)를 제어하기 위하여 사용되고;
    T3 캘리퍼 브레이크 시스템(81)은 체결되고 이완된 제2 기어(67)를 제어하기 위하여 사용되고;
    T4 캘리퍼 브레이크 시스템(90)은 체결되고 이완된 제3 기어(75)를 제어하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 5쌍의 시프트 기어 시스템들은 E1 시프트 기어 시스템, T1 시프트 기어 시스템, T2 시프트 기어 시스템, T3 시프트 기어 시스템, T4 시프트 기어 시스템을 포함하고;
    상기 E1 시프트 기어 시스템은 대칭으로 제1 기어(29)의 둘레 표면에 배치되고 E1 시프트 기어 시스템의 E1 시프트 기어(35)는 제1 기어(29)에 치합 결합되고;
    상기 T1 시프트 기어 시스템은 대칭으로 제3 유성기어 세트의 제3 링 기어(50)의 둘레 표면에 배치되고 T1 시프트 기어 시스템의 T1 시프트 기어는 제3 링 기어(50)의 외측 톱니에 치합 결합되고;
    상기 T2 시프트 기어 시스템은 대칭으로 제4 유성기어 세트의 제4 링 기어(52)의 둘레 표면에 배치되고 T2 시프트 기어 시스템의 T2 시프트 기어는 제4 링 기어의 외측 톱니에 치합 결합되고;
    상기 T3 시프트 기어 시스템은 대칭으로 제2 기어(67)의 둘레 표면에 배치되고 T3 시프트 기어 시스템의 T3 시프트 기어(77)는 제2 기어에 치합 결합되고;
    상기 T4 시프트 기어 시스템은 대칭으로 제3 기어(75)의 둘레 표면에 배치되고 T4 시프트 기어 시스템의 T4 시프트 기어(85)는 제3 링 기어에 치합 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 기어는 외측 톱니 구조를 가지며, 이는 제1 유성기어 세트의 제1 링 기어와 제2 유성기어 세트의 제2 링 기어에 의해 형성된 전체 링의 외측 둘레 위에 장착되고;
    상기 제2 기어는 제5 선 기어에 고정 연결된 외측 톱니 구조만을 가지며;
    제3 기어는 외측 톱니 구조를 가지며, 이는 제5 유성기어 세트의 제5 링 기어와 제6 유성기어 세트의 제6 링 기어에 의해 형성된 전체 링의 외측 둘레 위에 장착되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 M1 캘리퍼 브레이크 시스템은 M1 건식 디스크(19)를 포함하고, 상기 M2 캘리퍼 브레이크 시스템은 M2 건식 디스크(41)를 포함하고, 상기 E0 캘리퍼 브레이크 시스템(17)은 E0 건식 디스크(15)를 포함하며;
    상기 제1 모터/발전기 샤프트(22)는 M1 건식 디스크(19)에 고정 연결되고;
    상기 제2 모터/발전기 샤프트(40)는 M2 건식 디스크(41)에 고정 연결되고; 상기 입력부재는 E0 건식 디스크에 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  7. 청구항 3에 있어서,
    T1, T2, T3, 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템들의 둘이 시프트 기어 시스템들을 통해 제3, 제4, 제5 및 제6 유성기어 세트들의 기어부재들에 체결되고 이완하도록 선택적으로 결합하고 분리되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제4 유성기어 세트의 제4 링 기어(52)와 제3 기어를 선택적으로 체결하는 T2 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템을 단지 결합하면 제1의 고정된 속도 비율로 하이브리드 변속기의 작동을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 유성기어 세트의 제3 링 기어와 제3 기어를 선택적으로 체결하는 T1 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템을 단지 결합하면 제2의 고정된 속도 비율로 하이브리드 변속기의 작동을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제4 유성기어 세트의 제4 링 기어와 제2 기어를 선택적으로 체결하는 T2 및 T3 캘리퍼 브레이크 시스템을 단지 결합하면 제3의 고정된 속도 비율로 하이브리드 변속기의 작동을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 유성기어 세트의 제3 링 기어와 제2 기어를 선택적으로 체결하는 T1 및 T3 캘리퍼 브레이크 시스템을 단지 결합하면 제4의 고정된 속도 비율로 하이브리드 변속기의 작동을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  12. 청구항 7에 있어서,
    제2 기어와 제3 기어를 선택적으로 결합하는 T3 및 T4 캘리퍼 브레이크 시스템을 단지 결합하면 주차 모드로서 하이브리드 변속기의 작동을 실행시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  13. 청구항 4에 있어서,
    E0, M1, E1 및 M2 캘리퍼 브레이크 시스템들의 일부가 상기 시프트 기어 시스템들과 상기 캘리퍼 브레이크 시스템들을 통해 제1 및 제2 유성기어 세트들의 기어부재들을 체결하고 이완시키도록 선택적으로 결합하고 분리되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 유성기어 세트의 제1 선 기어와 제2 유성기어 세트의 제2 선 기어를 선택적으로 체결하는 M1 및 M2 캘리퍼 브레이크 시스템을 단지 결합하면 엔진 구동 모드로 하이브리드 변속기의 작동을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  15. 청구항 13에 있어서,
    제1 기어를 선택적으로 체결하는 E1 캘리퍼 브레이크 시스템을 단순히 체결하면 제2 모터/발전기 구동 모드 또는 직렬 구동모드 또는 엔진시동모드에서 하이브리드 변속기의 작동을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  16. 청구항 13에 있어서,
    제2 유성기어 세트의 제2 선 기어와 입력부재를 선택적으로 체결하는 E0 및 M2 캘리퍼 브레이크 시스템들을 단지 결합하면 상기 제1 모터/발전기 구동모드에서 하이브리드 변속기의 작동을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 유성기어 세트의 제2 선 기어를 선택적으로 체결하는 M2 캘리퍼 브레이크 시스템을 단지 결합하면 엔진과 제1 모터/발전기가 결합된 구동 모드에서 하이브리드 변속기의 작동을 실행시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 유성기어 세트의 제1 선 기어를 선택적으로 체결하는 M1 캘리퍼 브레이크 시스템을 단지 결합하면 엔진과 제2 모터/발전기가 결합된 구동 모드에서 하이브리드 변속기의 작동을 실행시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 입력 부재를 선택적으로 체결하는 E0 캘리퍼 브레이크 시스템을 단지 결합하면 하이브리드 변속기의 작동을 제1 및 제2 모터/발전기 결합 구동 모드에서 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  20. 청구항 13에 있어서,
    E0, M1, M2, 및 E1 캘리퍼 브레이크 시스템 모두를 분리시키면, 엔진과 제1 및 제2 모터/발전기 결합 구동 모드에서 하이브리드 변속기의 작동을 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
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