KR102108928B1 - 차량의 하이브리드 변속기 - Google Patents

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

다수의 구동기어가 구비되고 엔진으로부터 동력을 전달받을 수 있도록 설치된 제1입력축과;

각각 상기 제1입력축에 평행하게 배치되고 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 다수의 변속단을 형성할 수 있도록 된 다수의 피동기어들과 동기장치들을 구비한 제1출력축 및 제2출력축과;

회전축이 상기 제1입력축과 동심축을 이루어 배치된 모터와;

상기 모터의 동력을 직접 전달받도록 상기 제1입력축에 동심축으로 배치된 제2입력축과;

상기 제2입력축에 구비된 모터측구동기어와;

상기 모터측구동기어에 치합되도록 상기 제1출력축 및 제2출력축에 각각 구비된 EV1피동기어 및 EV2피동기어와;

상기 EV1피동기어를 상기 제1출력축에 회전구속 또는 해제시킬 수 있도록 설치된 EV1동기장치와;

상기 EV2피동기어를 상기 제2출력축에 회전구속 또는 해제시킬 수 있도록 설치된 EV2동기장치와;

상기 제1입력축을 엔진에 연결하거나 차단할 수 있도록 구비된 제1클러치와;

상기 제2입력축을 엔진에 연결하거나 차단할 수 있도록 구비된 제2클러치;

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 구조의 제1실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 변속기가 EV모드 1속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 3은 도 1의 변속기가 HEV1모드 1속을 구현하는 것을 설명한 도면,
도 4는 도 1의 변속기가 HEV1모드 2속을 구현하는 것을 설명한 도면,
도 5는 도 1의 변속기가 HEV1모드 3속을 구현하는 것을 설명한 도면,
도 6은 도 1의 변속기가 HEV2모드 1속을 구현하는 것을 설명한 도면,
도 7은 도 1의 변속기가 HEV2모드 2속을 구현하는 것을 설명한 도면,
도 8은 도 1의 변속기가 EV주행 중 엔진을 시동시키는 것을 설명한 도면,
도 9와 도 10은 도 1의 변속기가 아이들 충전 중 빠른 발진을 수행하는 것을 설명한 도면,
도 11은 본 발명의 제2실시예를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 11을 참조하면, 본 발명 차량의 하이브리드 변속기의 실시예들은, 다수의 구동기어가 구비되고 엔진(E)으로부터 동력을 전달받을 수 있도록 설치된 제1입력축(IN1)과; 각각 상기 제1입력축(IN1)에 평행하게 배치되고 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 다수의 변속단을 형성할 수 있도록 된 다수의 피동기어들과 동기장치들을 구비한 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)과; 회전축이 상기 제1입력축(IN1)과 동심축을 이루어 배치된 모터(M)와; 상기 모터(M)의 동력을 직접 전달받도록 상기 제1입력축(IN1)에 동심축으로 배치된 제2입력축(IN2)과; 상기 제2입력축(IN2)에 구비된 모터측구동기어(MDG)와; 상기 모터측구동기어(MDG)에 치합되도록 상기 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)에 각각 구비된 EV1피동기어(EV1P) 및 EV2피동기어(EV2P)와; 상기 EV1피동기어(EV1P)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전구속 또는 해제시킬 수 있도록 설치된 EV1동기장치(EV1S)와; 상기 EV2피동기어(EV2P)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전구속 또는 해제시킬 수 있도록 설치된 EV2동기장치(EV2S)와; 상기 제1입력축(IN1)을 엔진(E)에 연결하거나 차단할 수 있도록 구비된 제1클러치(CL1)와; 상기 제2입력축(IN2)을 엔진(E)에 연결하거나 차단할 수 있도록 구비된 제2클러치(CL2)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 엔진(E)의 동력을 전달받는 상기 제1입력축(IN1)과 모터(M)의 동력을 전달받는 제2입력축(IN2)이 각각 독립적이면서도 동심축을 이루어 배치되고, 이들 제1입력축(IN1) 및 제2입력축(IN2)에 평행한 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)을 구비하고, 상기 엔진(E) 또는 모터(M)로부터의 동력을 변속하여 전달받을 수 있는 다수의 피동기어와 동기장치들을 구비한 구성이다.

도 1의 제1실시예에서는, 상기 제2입력축(IN2)은 중공축으로 형성되고, 상기 제1클러치(CL1)는 상기 제2입력축(IN2)을 관통하여 엔진(E)과 연결되며, 상기 제2클러치(CL2)는 상기 모터(M)의 중심부에 위치한다.

따라서, 매우 간단하고 컴팩트한 구조를 가질 수 있으며, 모터가 변속기 내에 위치하여 모터에 의한 빠른 오일 온도 상승으로 저온시 변속기 유온을 정상화하는 데에 유리하다.

상기 제1입력축(IN1)의 구동기어와 상기 제1출력축(OUT1)의 피동기어 사이에는 일련의 변속단들 중 홀수 변속단이 형성되고, 상기 제1입력축(IN1)의 구동기어와 상기 제2출력축(OUT2)의 피동기어 사이에는 짝수 변속단이 형성된다.

본 실시예에서, 상기 제1입력축(IN1)에는 제1구동기어(D1), 제2구동기어(D2) 및 제3구동기어(D3)가 구비되고, 상기 제1출력축(OUT1)에는 상기 제1구동기어(D1)에 치합되어 1단 변속단을 형성하는 1단피동기어(P1), 상기 제2구동기어(D2)에 치합되어 3단 변속단을 형성하는 3단피동기어(P3) 및 상기 제3구동기어(D3)에 치합되어 5단 변속단을 형성하는 5단피동기어(P5)가 구비되고, 아울러 상기 1단피동기어(P1)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결 및 차단시키는 1단동기장치(1S)와, 상기 3단피동기어(P3) 또는 5단피동기어(P5)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결 및 차단시키는 3＆5단동기장치(3＆5S)가 구비되어 있다.

상기 제2출력축(OUT2)에는 상기 제1구동기어(D1)에 치합되어 2단 변속단을 형성하는 2단피동기어(P2), 상기 제2구동기어(D2)에 치합되어 4단 변속단을 형성하는 4단피동기어(P4) 및 상기 제3구동기어(D3)에 치합되어 6단 변속단을 형성하는 6단피동기어(P6)가 구비되고, 아울러 상기 2단피동기어(P2)를 상기 제2출력축(OUT2)에 연결 및 차단시키는 2단동기장치(2S)와, 상기 4단피동기어(P4) 또는 6단피동기어(P6)를 상기 제2출력축(OUT2)에 연결 및 차단시키는 4＆6단동기장치(4＆6S)가 구비되어 있다.

상기 제1출력축(OUT1)에는 제1출력기어(OG1)가 구비되어 디퍼렌셜의 링기어(R)에 치합되며, 제2출력축(OUT2)에는 제2출력기어(OG2)가 구비되어 상기 링기어(R)에 치합되어 동력을 각각 인출할 수 있도록 되어 있다.

도 11의 제2실시예는 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)는 단일 패키지의 듀얼클러치(DC)로 구성되고, 상기 제1입력축(IN1)은 상기 듀얼클러치의 중공축으로 구성되며, 상기 제2입력축(IN2)은 상기 듀얼클러치의 중공축 내측으로 관통하여 설치된 구조이며, 모터(M)의 배치위치가 다르며 나머지 구성은 제1실시예와 거의 동일하다.

이하, 도 2 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 제1실시예의 작용을 살펴본다.

도 2는 EV모드 1속 상태를 도시한 것으로서, 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2) 모두 해제되고, EV1동기장치(EV1S)가 EV1피동기어(EV1P)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결한 상태에서 상기 모터(M)를 구동하면, 상기 모터(M)의 동력이 상기 제2입력축(IN2)에서 상기 모터측구동기어(MDG)를 통해 상기 EV1피동기어(EV1P)로 전달되면서 변속되고, 상기 EV1동기장치(EV1S) 및 상기 제1출력기어(OG1)를 통해 상기 디퍼렌셜의 링기어(R)로 인출되는 것이다.

물론, 상기 EV1동기장치(EV1S) 대신에, 상기 EV2동기장치(EV2S)로 EV2피동기어(EV2P)를 상기 제2출력축(OUT2)에 연결한 상태에서 상기 모터(M)를 구동하면, EV모드 2속 상태가 구현되게 된다.

도 3은 HEV1모드 1속 상태를 설명한 것으로서, 제1클러치(CL1)를 결합하고, 1단동기장치(1S)가 1단피동기어(P1)를 제1출력축(OUT1)에 연결하고, 상기 EV1동기장치(EV1S)가 EV1피동기어(EV1P)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결한 상태이므로, 엔진(E)의 동력은 상기 제1클러치(CL1)와 1단피동기어(P1) 및 1단동기장치(1S)를 통해 제1출력축(OUT1)으로 인출되고, 모터(M)의 동력은 상기 EV1피동기어(EV1P)와 EV1동기장치(EV1S)를 통해 제1출력축(OUT1)으로 동시에 인출되는 것이다.

도 4는 HEV1모드 2속 상태를 도시한 것으로서, 도 3의 상태와 비교할 때, 1단동기장치(1S)가 해제되고 2단동기장치(2S)가 체결되어 2단피동기어(P2)가 제2출력축(OUT2)에 연결된 상태로, 상기 엔진(E)의 동력은 상기 2단피동기어(P2)와 2단동기장치(2S)를 통해 상기 제2출력축(OUT2)으로 인출되고, 상기 모터(M)의 동력은 그대로 상기 EV1피동기어(EV1P)와 EV1동기장치(EV1S)를 통해 제1출력축(OUT1)으로 인출되어 상기 디퍼렌셜의 링기어(R)에서 합쳐지는 상태이다.

상기와 같이 HEV1모드 1속에서 2속으로 변속하는 과정에서는 상기 제1클러치(CL1)를 해제한 후, 상기 1단동기장치(1S)를 해제하고 2단동기장치(2S)를 체결한 후 다시 상기 제1클러치(CL1)를 체결하여 엔진(E)의 동력이 링기어(R)로 전달될 수 있게 될 때까지, 상기 모터(M)로부터의 동력이 계속해서 EV1피동기어(EV1P)와 EV1동기장치(EV1S)를 통해 제공되어, 변속시 동력이 완전히 차단되는 종래의 AMT의 문제가 해결되고, 변속감을 향상시킬 수 있다.

도 5는 HEV1모드 3속 상태를 도시한 것으로서, 3＆5단동기장치(3＆5S)가 3단피동기어(P3)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결하고, 상기 제1클러치(CL1)를 체결하고 제2클러치(CL2)는 해제하여, 엔진(E)의 동력이 상기 제1클러치(CL1)와 3단피동기어(P3)를 통해 제1출력축(OUT1)으로 인출되면서, 동시에 모터(M)의 동력이 상기 EV1피동기어(EV1P)와 EV1동기장치(EV1S)를 통해 상기 제1출력축(OUT1)으로 인출되도록 하여 구현된다.

물론, 나머지 HEV1모드 4속 내지 6속도, 상기와 같이 EV1동기장치(EV1S)가 EV1피동기어(EV1P)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결한 상태에서, 상기 4＆6단동기장치(4＆6S) 및 3＆5단동기장치(3＆5S)로 4단피동기어(P4), 6단피동기어(P6) 또는 5단피동기어(P5)를 각각 제2출력축(OUT2) 또는 제1출력축(OUT1)에 연결시켜서 구현하게 된다.

도 6은 HEV2모드 1속을 도시한 것으로서, 제2클러치(CL2)를 체결하고 상기 EV1동기장치(EV1S)로 EV1피동기어(EV1P)를 제1출력축(OUT1)에 연결하여, 엔진(E)의 동력이 상기 제2클러치(CL2)를 통해 제2입력축(IN2)으로 전달됨과 동시에 모터(M)의 동력이 상기 제2입력축(IN2)을 구동하도록 하여, 제2입력축(IN2)에서 합쳐진 동력이 상기 EV1피동기어(EV1P) 및 EV1동기장치(EV1S)를 통해 상기 제1출력축(OUT1)으로 인출되면서 구현된다.

도 7은 HEV2모드 2속을 도시한 것으로서, 도 6에 비하여, 상기 EV1동기장치(EV1S)를 해제하고 EV2동기장치(EV2S)를 체결하여, 엔진(E)과 모터(M)의 동력이 제2입력축(IN2)에서 합쳐진 후, 상기 EV2피동기어(EV2P)와 EV2동기장치(EV2S)를 통해 상기 제2출력축(OUT2)으로 인출되는 상태이다.

이외에, 본 발명은 HEV3모드를 구현할 수 있는 바, 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)를 모두 체결한 상태에서 EV1동기장치(EV1S)와 EV2동기장치(EV2S)는 해제하고, 1단동기장치(1S), 2단동기장치(2S), 3＆5단동기장치(3＆5S), 4＆6단동기장치(4＆6S) 중 어느 하나를 체결하여 HEV3모드 1속 내지 6속을 구현할 수 있다.

도 8은 본 실시예의 변속기가 빠른 시동 응답성을 구현하는 것을 설명한 것으로서, 도 2와 같이 모터(M)의 동력이 EV1피동기어(EV1P)를 통해 제1출력축(OUT1)으로 제공되어 EV1모드로 주행 중에, 제2클러치(CL2)를 체결하여 엔진(E)을 시동시키는 것을 도시하고 있다.

이때, 도 8에서는 2단동기장치(2S)로 2단피동기어(P2)를 제2출력축(OUT2)에 미리 연결하고 있어서, 상기 엔진(E)이 시동된 후, 상기 제1클러치(CL1)를 체결하면, 상기 엔진(E)의 동력은 상기 2단피동기어(P2)를 통해 제2출력축(OUT2)으로 제공되어, 도 4와 같은 HEV1모드 2속 상태를 구현하게 된다.

도 9와 도 10은 아이들 충전 중 빠른 발진을 수행하는 것을 설명한 것으로서, 도 9와 같이, 정차 상태에서 제2클러치(CL2)를 결합하고 엔진(E)을 구동시켜서 모터(M)에 의해 발전을 하여 충전을 수행하고 있다가, 빠른 발진을 위해 미리 1단동기장치(1S)로 1단피동기어(P1)를 제1출력축(OUT1)에 연결해 두었다가, 도 10과 같이 상기 제1클러치(CL1)를 접합하여, 상기 엔진(E)의 동력이 상기 1단피동기어(P1)를 통해 제1출력축(OUT1)으로 전달되도록 함과 아울러, 상기 모터(M)를 구동하면, 모터(M)의 동력이 제2클러치(CL2)에서 엔진(E)동력과 결합되어 하이브리드 모드로 신속한 발진을 수행할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

E; 엔진
IN1; 제1입력축
OUT1; 제1출력축
OUT2; 제2출력축
IN2; 제2입력축
MDG; 모터측구동기어
M; 모터
EV1P; EV1피동기어
EV2P; EV2피동기어
EV1S; EV1동기장치
EV2S; EV2동기장치
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
D1; 제1구동기어
D2; 제2구동기어
D3; 제3구동기어
P1; 1단피동기어
P3; 3단피동기어
P5; 5단피동기어
1S; 1단동기장치
3＆5S; 3＆5단동기장치
P2; 2단피동기어
P4; 4단피동기어
P6; 6단피동기어
2S; 2단동기장치
4＆6S; 4＆6단동기장치
OG1; 제1출력기어
R; 링기어
OG2; 제2출력기어
DC; 듀얼클러치

Claims (5)

1. 다수의 구동기어가 구비되고 엔진(E)으로부터 동력을 전달받을 수 있도록 설치된 제1입력축(IN1)과;
   각각 상기 제1입력축(IN1)에 평행하게 배치되고 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 다수의 변속단을 형성할 수 있도록 된 다수의 피동기어들과 동기장치들을 구비한 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)과;
   회전축이 상기 제1입력축(IN1)과 동심축을 이루어 배치된 모터(M)와;
   상기 모터(M)의 동력을 직접 전달받도록 상기 제1입력축(IN1)에 동심축으로 배치된 제2입력축(IN2)과;
   상기 제2입력축(IN2)에 구비된 모터측구동기어(MDG)와;
   상기 모터측구동기어(MDG)에 치합되도록 상기 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)에 각각 구비된 EV1피동기어(EV1P) 및 EV2피동기어(EV2P)와;
   상기 EV1피동기어(EV1P)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전구속 또는 해제시킬 수 있도록 설치된 EV1동기장치(EV1S)와;
   상기 EV2피동기어(EV2P)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전구속 또는 해제시킬 수 있도록 설치된 EV2동기장치(EV2S)와;
   상기 제1입력축(IN1)을 엔진(E)에 연결하거나 차단할 수 있도록 구비된 제1클러치(CL1)와;
   상기 제2입력축(IN2)을 엔진(E)에 연결하거나 차단할 수 있도록 구비된 제2클러치(CL2);
   를 포함하여 구성되고,
   상기 제2입력축(IN2)은 중공축으로 형성되고;
   상기 제1클러치(CL1)는 상기 제2입력축(IN2)을 관통하여 엔진(E)과 연결되며;
   상기 제2클러치(CL2)는 상기 모터(M)의 중심부에 위치하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1입력축(IN1)의 구동기어와 상기 제1출력축(OUT1)의 피동기어 사이에는 일련의 변속단들 중 홀수 변속단이 형성되고;
   상기 제1입력축(IN1)의 구동기어와 상기 제2출력축(OUT2)의 피동기어 사이에는 짝수 변속단이 형성되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)는 단일 패키지의 듀얼클러치로 구성된 것
   을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1입력축(IN1)은 상기 듀얼클러치의 중공축으로 구성되며;
   상기 제2입력축(IN2)은 상기 듀얼클러치의 중공축 내측으로 관통하여 설치된 것
   을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.

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