KR102487175B1 - 차량용 동력전달장치 - Google Patents

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KR102487175B1
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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
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    • 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
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
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    • F16D21/02—Systems comprising a plurality of actuated clutches for interconnecting three or more shafts or other transmission members in different ways
    • F16D21/06—Systems comprising a plurality of actuated clutches for interconnecting three or more shafts or other transmission members in different ways at least two driving shafts or two driven shafts being concentric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/006—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion power being selectively transmitted by either one of the parallel flow paths
    • 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
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    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/093—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears with two or more countershafts
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    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/021—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuous variable friction gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/065—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with a plurality of driving or driven shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/04—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes
    • F16H9/12—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley built-up out of relatively axially-adjustable parts in which the belt engages the opposite flanges of the pulley directly without interposed belt-supporting members
    • F16H9/16—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley built-up out of relatively axially-adjustable parts in which the belt engages the opposite flanges of the pulley directly without interposed belt-supporting members using two pulleys, both built-up out of adjustable conical parts
    • F16H9/18—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley built-up out of relatively axially-adjustable parts in which the belt engages the opposite flanges of the pulley directly without interposed belt-supporting members using two pulleys, both built-up out of adjustable conical parts only one flange of each pulley being adjustable
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    • 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
    • B60K6/42—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
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4808—Electric machine connected or connectable to gearbox output shaft
    • 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
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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
    • B60K6/48—Parallel type
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Abstract

차량용 동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 제1 클러치를 통해 엔진 출력측에 선택적으로 연결되는 제1 입력축; 상기 제1 입력축의 전측부 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 제2 클러치를 통해 엔진 출력측에 선택적으로 연결되는 제2 입력축; 상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 중간축; 상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 중간축; 상기 제1 중간축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되며, 제1 중간축과 제2 중간축으로부터 전달되는 회전동력을 디프렌셜의 종감속기어로 전달하는 출력축; 상기 제1 입력축과 상기 제1 중간축 중, 하나에 고정 연결되는 모터/제너레이터; 상기 제1 입력축과 제1 중간축을 연결하는 무단변속기구; 및 상기 제2 입력축과, 상기 제1, 제2 중간축 및 출력축에 배치되어 상호 외접 기어 연결되는 4개의 변속 기어열을 포함한다.

Description

차량용 동력전달장치{POWER TRANSMISSION SYSTEM OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무단변속기구를 이용한 연속적인 기어비 변화와 싱크로나이저를 이용한 고정 전진/후진 변속단을 통해 고효율 주행이 가능한 차량용 동력전달장치에 관한 것이다.
자동차의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심기술로서, 선진 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.
또한, 자동변속기 분야에서, 변속단의 다단화는 차량의 연비 향상과 운전성을 극대화하기 위한 기술로 연구가 이루어지고 있으며, 최근의 유가 상승은 연비 개선을 향한 무한 경쟁에 돌입하게 하는 요인이 되고 있다.
이에 따라 엔진은 다운 사이징(Down Sizing)을 통해 중량 저감 및 연비를 개선하는 연구가 이루어지고, 자동 변속기는 변속단의 다단화를 통해 운전성 및 연비 경쟁력을 동시에 확보할 수 있는 연구가 이루어지고 있다.
그러나 자동 변속기는 변속단이 증가하면 할수록 내부 부품수가 증가하여 변속기 전장이 증가함에 따라 탑재성 및 생산 원가, 중량, 및 동력 전달 효율 등이 오히려 악화될 수 있다.
따라서 자동 변속기는 변속단의 다단화를 통한 연비 개선효과를 증대시키기 위해서 적은 부품수로 최대한의 효율을 이끌어 낼 수 있는 변속기 구조의 개발이 중요하다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 무단변속기구를 이용한 연속적인 기어비 변화와 싱크로나이저를 이용한 고정 전진/후진 변속단을 통해 고효율 주행이 가능하게 하는 차량용 동력전달장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 제1 클러치를 통해 엔진 출력측에 선택적으로 연결되는 제1 입력축; 상기 제1 입력축의 전측부 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 제2 클러치를 통해 엔진 출력측에 선택적으로 연결되는 제2 입력축; 상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 중간축; 상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 중간축; 상기 제1 중간축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되며, 제1 중간축과 제2 중간축으로부터 전달되는 회전동력을 디프렌셜의 종감속기어로 전달하는 출력축; 상기 제1 입력축과 상기 제1 중간축 중, 하나에 고정 연결되는 모터/제너레이터; 상기 제1 입력축과 제1 중간축을 연결하는 무단변속기구; 및 상기 제2 입력축과, 상기 제1, 제2 중간축 및 출력축에 배치되어 상호 외접 기어 연결되는 4개의 변속 기어열을 포함하는 차량용 동력전달장치가 제공될 수 있다.
상기 4개의 변속 기어열은 상기 제2 입력축에 고정 배치된 구동기어와, 상기 제2 중간축에 고정 배치되어 상기 구동기어와 외접 기어 연결되는 피동기어로 이루어지는 제1 변속 기어열; 상기 제2 중간축에 회전 간섭 없이 배치되는 전진용 구동기어와, 상기 제1 중간축에 고정 배치되어 상기 전진용 구동기어와 외접 기어 연결되는 전진용 피동기어로 이루어지는 제2 변속 기어열; 상기 제2 중간축에 회전 간섭 없이 배치되는 후진용 구동기어와, 상기 출력축에 고정 배치되어 상기 후진용 구동기어와 외접 기어 연결되는 후진용 피동기어로 이루어지는 제3 변속 기어열; 및 상기 제1 중간축에 고정 배치된 중간 출력기어와, 상기 출력축에 고정 배치되어 상기 중간 출력기어와 외접 기어 연결되는 중간 입력기어로 이루어지는 제4 변속 기어열을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전진용 구동기어와 후진용 구동기어는 싱크로나이저에 의하여 제2 중간축과 선택적으로 동기 연결될 수 있다.
상기 모터/제너레이터는 상기 제1 입력축과 고정 연결될 수 있다.
또한, 상기 모터/제너레이터는 상기 제1 중간축과 고정 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 엔진의 회전동력이 싱크로나이저를 통해 전/후진으로 변속되어 고정 변속비로 출력되는 제1 동력전달경로와, 엔진의 회전동력이 무단변속기구를 통해 연속적인 기어비로 변속되어 출력되는 제2 동력전달경로와, 상기 모터/제너레이터의 정/역회전 회전동력이 무단변속기구를 통해 연속적인 기어비로 변속되어 출력되는 제3 동력전달경로를 보유하면서 무단변속기구를 이용한 연속적인 기어비 변화와 싱크로나이저를 이용한 고정 전진/후진 변속단을 통해 고효율 주행이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 종래 무단 변속기의 전/후진 구현을 위한 유성기어세트와 클러치 및 브레이크 등을 삭제할 수 있어 드래그 손실을 축소할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 무단변속기 기반의 전장을 대폭 축소하여 하이브리드화에 따른 탑재성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 모터/제너레이터가 제1 중간축에 고정 연결됨으로써, 제1 중간축과 출력축 상에 배치되는 기어들의 기어비만으로 토크 어시스트 및 전기자동차 모드 주행이 가능할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 각 변속단별 작동표이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
또한, 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 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치에 대한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2), 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2), 제1, 제2 중간축(CS1)(CS2), 무단변속기구(CV), 모터/제너레이터(MG), 싱크로나이저(SL), 출력축(OS), 디프렌셜(DIFF)의 종감속 기어(FSDG)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과 제1, 제2 중간축(CS1)(CS2), 그리고 출력축(OS)은 상호 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1, 제2, 제3, 제4 축선(L1)(L2)(L3)(L4)상에 배치된다.
상기 제1 축선(L1)상에는 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)이 배치되며, 상기 제1 입력축(IS1)은 실축으로 형성되어 제1 클러치(CL1)를 통하여 엔진의 출력측(크랭크 축)과 선택적으로 연결되며, 상기 제2 입력축(IS2)은 중공축으로 이루어져, 상기 제1 입력축(IS1)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되며, 제2 클러치(CL2)를 통하여 엔진의 출력측(크랭크 축)과 선택적으로 연결된다.
상기에서 결합요소인 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)는 유압제어장치로부터 공급되는 유압에 의하여 작동되는 유압마찰결합유닛으로서, 주로 습식 다판형 유압마찰결합유닛이 사용되지만, 도그 클러치, 전자식 클러치, 자분식 클러치 등과 같이 전자제어장치로부터 공급되는 전기적인 신호에 따라 작동될 수 있는 결합유닛으로 이루어질 수 있다.
상기 무단변속기구(CV)는 공지에서와 같이 상기 제1 입력축(IS1)에 배치되는 프라이머리 풀리(Primary Pulley; PP)와, 상기 제1 중간축(CS1)에 배치되는 세컨들리 풀리(Secondary Pulley; SP)와, 상기 프라이머리 풀리(PP)와 세컨들리 풀리(SP)를 연결하는 금속벨트(BT)를 포함하여 이루어진다.
상기 무단변속기구(CV)의 프라이머리 풀리(PP)와 세컨더리 풀리(SP)는 각각 고정 쉬브와 이동 쉬브로 이루어지며, 상기 이동 쉬브가 유압제어장치(미도시)에 의하여 구동 토크에 알맞는 수준으로 금속벨트(BT) 측면에 트러스트 하중을 가함으로써, 이들 풀리(PP)(SP)의 직경 변화에 따라 무단 변속을 이루면서 동력을 전달하게 되는 것이다.
상기 모터/제너레이터(MG)는 공지와 같이 모터와 제너레이터 기능을 수행하며, 변속기 하우징(H)에 고정되는 스테이터(ST)와, 상기 스테이터(ST)의 반경방향 내측에서 회전 가능하게 지지되는 로터(RT)를 포함하여 이루어지며, 상기 로터(RT)가 상기 제1 입력축(IS1)과 고정 연결된다.
이에 따라 상기 제1 중간축(CS1)은 무단변속기구(CV)를 통해 연속적이고 폭넓은 기어비로 엔진(ENG)의 회전동력과 상기 모터/제너레이터(MG)의 회전동력을 전달받을 수 있다.
또한, 상기 제2 입력축(IS2), 제1, 제2 중간축(CS1)(CS2), 출력축(OS)은 4개의 변속 기어열(GL1)(GL2)(GL3)(GL4)에 의하여 상호 외접 기어 연결된다.
상기 제1 변속 기어열(GL1)은 상기 제2 입력축(IS2)에 고정 배치된 구동기어(DG)와, 상기 제2 중간축(CS2)에 고정 배치되어 상기 구동기어(DG)와 외접 기어 연결되는 피동거어(PG)를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 상기 구동기어(DG)와 피동기어(PG)의 기어비에 따라 제2 입력축(IS2)의 회전동력을 제2 중간축(CS2)에 전달하며, 상기 구동기어(DG)와 피동기어(PG)의 기어비는 전진 및 후진을 위한 변속 기어비의 일부로 설정된다.
상기 제2 변속 기어열(GL2)은 상기 제2 중간축(CS2)에 회전 간섭 없이 배치되는 전진용 구동기어(FDG)와, 상기 제1 중간축(CS1)에 고정 배치되어 상기 전진용 구동기어(FDG)와 외접 기어 연결되는 전진용 피동기어(FPG)를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 상기 전진용 구동기어(FDG)와 전진용 피동기어(FPG)의 기어비에 따라 제2 중간축(CS2)의 회전동력을 제1 중간축(CS1)에 전달하며, 상기 전진용 구동기어(FDG)와 전진용 피동기어(FPG)의 기어비는 상기 구동기어(DG)와 피동기어(PG)의 기어비와 함께 해당 차량의 전진 변속 기어비에 따라 결정된다.
상기 제3 변속 기어열(GL3)은 상기 제2 중간축(CS2)에 회전 간섭 없이 배치되는 후진용 구동기어(RDG)와, 상기 출력축(OS)에 고정 배치되어 상기 후진용 구동기어(RDG)와 외접 기어 연결되는 후진용 피동기어(RPG)를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 상기 후진용 구동기어(RDG)와 후진용 피동기어(RPG)의 기어비에 따라 제2 중간축(CS2)의 회전동력을 출력축(OS)에 전달하며, 상기 후진용 구동기어(RDG)와 후진용 피동기어(RPG)의 기어비는 상기 구동기어(DG)와 피동기어(PG)의 기어비와 함께 해당 차량의 후진 변속 기어비에 따라 결정된다.
상기에서 전진용 구동기어(FDG)와 후진용 구동기어(RDG) 사이에는 싱크로나이저(SL)가 배치되어 상기 전진용 구동기어(FDG)와 후진용 구동기어(RDG)를 선택적으로 제2 중간축(CS2)에 동기 연결하며, 상기 싱크로나이저(SL)에 적용되는 슬리이브(SLE)는 공지에서와 같이 별도의 액추에이터(미도시)를 구비하며, 상기 액추에이터는 트랜스미션 제어 유닛(미도시)에 의하여 제어되면서 변속을 실시한다.
상기 제4 변속 기어열(GL4)은 상기 제1 중간축(CS1)에 고정된 중간 출력기어(COG)와, 상기 출력축(OS)에 고정되어 상기 중간 출력기어(COG)와 외접 기어 연결되는 중간 입력기어(CIG)를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 상기 중간 출력기어(COG)와 중간 입력기어(CIG)의 기어비에 따라 제1 중간축(CS1)의 회전동력을 출력축(OS)에 전달한다.
상기 출력축(OS)에 전달된 회전동력은 상기 출력축(OS)에 고정 배치된 최종 출력기어(FOG)와, 디프렌셜(DIFF)에 구성되어 상기 최종 출력기어(FOG)와 외접 기어 연결되는 종감속 기어(FSDG)의 기어비에 따라 디프렌셜을 통해 구동축으로 전달된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치의 각 변속단별 작동표이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치는 전기자동차 모드(EV)와 엔진주행 모드로 주행할 수 있으며, 상기 전기자동차 모드(EV)에서는 모터/제너레이터(MG)만의 구동력에 의하여 전/후진 주행이 이루어진다.
[EV 후진]
EV 후진 모드에서는 모터/제너레이터(MG)의 역회전 구동력이 무단변속기구(CV), 제1 중간축(CS1), 중간 출력기어(COG), 중간 입력기어(CIG), 출력축(OS), 최종 출력기어(FOG)를 통해 디프렌셜(DIFF)의 종감속 기어(FSDG)로 전달되면서 후진 주행이 이루어진다.
이때, 후진 주행속도는 모터/제너레이터(MG)의 회전속도로 제어할 수 있지만, 상기 무단변속기구(CV)의 연속적인 기어비 변화에 의하여 제어할 수 있다.
[EV 전진]
EV 전진 모드에서는 모터/제너레이터(MG)의 정회전 구동력이 무단변속기구(CV), 제1 중간축(CS1), 중간 출력기어(COG), 중간 입력기어(CIG), 출력축(OS), 최종 출력기어(FOG)를 통해 디프렌셜(DIFF)의 종감속 기어(FSDG)로 전달되면서 전진 주행이 이루어진다.
이때, 전진 주행속도는 모터/제너레이터(MG)의 회전속도로 제어할 수 있지만, 상기 무단변속기구(CV)의 연속적인 기어비 변화에 의하여 제어할 수 있다.
엔진주행 모드에서는 싱크로나이저(SL)를 통한 전/후진과, 무단변속기구(CV)를 통한 전진 주행이 이루어지며, 상기 모터/제너레이터(MG)의 토크 어시스트를 받을 수 있다.
[싱크로나이저를 이용한 후진]
싱크로나이저를 이용한 후진 모드에서는 제2 클러치(CL2)가 작동되고, 싱크로나이저(SL)의 슬리이브(SLE)가 제2 중간축(CS2)과 후진용 구동기어(RDG)를 동기 연결한다.
그러면 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2), 제2 입력축(IS2), 구동기어(DG), 피동기어(PG), 제2 중간축(CS2), 싱크로나이저(SL), 후진용 구동기어(RDG), 후진용 피동기어(RPG), 출력축(OS), 최종 출력기어(FOG)를 통해 디프렌셜(DIFF)의 종감속 기어(FSDG)로 전달되면서 후진 주행이 이루어진다.
이러한 후진 주행은 제1 변속 기어열(GL1), 제3 변속 기어열(GL3), 최종 출력기어(FOG)와 종감속 기어(FSDG)의 기어비에 의한 고정 변속비로 이루어진다.
[싱크로나이저를 이용한 전진]
싱크로나이저를 이용한 전진 모드에서는 제2 클러치(CL2)가 작동되고, 싱크로나이저(SL)의 슬리이브(SLE)가 제2 중간축(CS2)과 전진용 구동기어(FDG)를 동기 연결한다.
그러면 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2), 제2 입력축(IS2), 구동기어(DG), 피동기어(PG), 제2 중간축(CS2), 싱크로나이저(SL), 전진용 구동기어(FDG), 전진용 피동기어(FPG), 제1 중간축(CS1), 중간 출력기어(COG), 중간 입력기어(CIG), 출력축(OS), 최종 출력기어(FOG)를 통해 디프렌셜(DIFF)의 종감속 기어(FSDG)로 전달되면서 전진 주행이 이루어진다.
이러한 전진 주행은 제1 변속 기어열(GL1), 제2 변속 기어열(GL2), 제4 변속 기어열(GL4), 최종 출력기어(FOG)와 종감속 기어(FSDG)의 기어비에 의한 고정 변속비로 이루어진다.
[무단변속기구를 이용한 전진]
무단변속기구를 이용한 전진 모드에서는 제1 클러치(CL1)가 작동 제어되고, 싱크로나이저(SL)는 중립을 유지한다.
그러면, 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 클러치(CL1), 제1 입력축(IS1), 무단변속기구(CV), 제1 중간축(CS1), 중간 출력기어(COG), 중간 입력기어(CIG), 출력축(OS), 최종 출력기어(FOG)를 통해 디프렌셜(DIFF)의 종감속 기어(FSDG)로 전달되면서 전진 주행이 이루어진다.
이때, 전진 주행속도는 상기 무단변속기구(CV)의 연속적인 기어비 변화에 의하여 폭넓은 변속비로 제어된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치에 대한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 상기 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치에서는 모터/제너레이터(MG)를 제1 입력축(IS1)에 고정 연결하고 있으나, 제2 실시 예에서는 모터/제너레이터(MG)를 제1 중간축(CS1)에 고정 연결하고 있다.
이에 따라 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 상기 제1 실시 예와 같이, 상기 모터/제너레이터(MG)의 회전동력이 무단변속기구(CV)를 거치지 않고 제1 중간축(CS1)에 직접 전달됨으로써, 전기자동차 모드(EV)에서의 주행 속도는 상기 모터/제너레이터(MG)의 정/역회전 속도에 의해서만 결정된다.
그리고 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 상기 제1 실시 예와 비교하여 모터/제너레이터(MG)의 배치 위치와 동력전달경로만을 달리할 뿐, 다른 구성과 변속과정은 동일하므로 구성 및 변속과정의 상세한 설명은 생략한다.
상기에서와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 엔진(ENG)의 회전동력이 싱크로나이저(SL)를 통해 전/후진으로 변속되어 고정 변속비로 출력되는 제1 동력전달경로와, 엔진(ENG)의 회전동력이 무단변속기구(CV)를 통해 연속적인 기어비로 변속되어 출력되는 제2 동력전달경로와, 모터/제너레이터(MG)의 정/역회전 회전동력이 무단변속기구(CV)를 통해 연속적인 기어비로 변속되어 출력되는 제3 동력전달경로를 갖는다.
이에 따라 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 무단변속기구(CV)를 이용한 연속적인 기어비 변화와 싱크로나이저(SL)를 이용한 고정 전진/후진 변속단을 통해 고효율 주행이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 종래 무단 변속기의 전/후진 구현을 위한 유성기어세트와 클러치 및 브레이크 등을 삭제할 수 있어 드래그 손실을 축소할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 무단변속기 기반의 전장을 대폭 축소하여 하이브리드화에 따른 탑재성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 모터/제너레이터가 제1 중간축에 고정 연결됨으로써, 제1 중간축과 출력축 상에 배치되는 기어들의 기어비만으로 토크 어시스트 및 전기자동차 모드 주행이 가능할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
CL1, CL2... 제1, 제2
CS1, CS2... 제1, 제2 중간축
CV... 무단변속기구
FDG... 전진용 구동기어
FPG... 전진용 피동기어
GL1, GL2, GL3, GL4... 제1, 제2, 제3, 제4 변속 기어열
IS1, IS2... 제1, 제2 입력축
MG... 모터/제너레이터
OS... 출력축
PP... 프라이머리 풀리
RDG... 후진용 구동기어
RPG... 후진용 피동기어
SL... 싱크로나이저
SP... 세컨들리 풀리

Claims (9)

  1. 제1 클러치를 통해 엔진 출력측에 선택적으로 연결되는 제1 입력축;
    상기 제1 입력축의 전측부 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 제2 클러치를 통해 엔진 출력측에 선택적으로 연결되는 제2 입력축;
    상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 중간축;
    상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 중간축;
    상기 제1 중간축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되며, 제1 중간축과 제2 중간축으로부터 전달되는 회전동력을 디프렌셜의 종감속기어로 전달하는 출력축;
    상기 제1 입력축과 상기 제1 중간축 중, 하나에 고정 연결되는 모터/제너레이터;
    상기 제1 입력축과 제1 중간축을 연결하는 무단변속기구; 및
    상기 제2 입력축과, 상기 제1, 제2 중간축 및 출력축에 배치되어 상호 외접 기어 연결되는 4개의 변속 기어열을 포함하는 차량용 동력전달장치에 있어서,
    상기 4개의 변속 기어열은
    상기 제2 입력축에 고정 배치된 구동기어와, 상기 제2 중간축에 고정 배치되어 상기 구동기어와 외접 기어 연결되는 피동기어로 이루어지는 제1 변속 기어열;
    상기 제2 중간축에 회전 간섭 없이 배치되는 전진용 구동기어와, 상기 제1 중간축에 고정 배치되어 상기 전진용 구동기어와 외접 기어 연결되는 전진용 피동기어로 이루어지는 제2 변속 기어열;
    상기 제2 중간축에 회전 간섭 없이 배치되는 후진용 구동기어와, 상기 출력축에 고정 배치되어 상기 후진용 구동기어와 외접 기어 연결되는 후진용 피동기어로 이루어지는 제3 변속 기어열; 및
    상기 제1 중간축에 고정 배치된 중간 출력기어와, 상기 출력축에 고정 배치되어 상기 중간 출력기어와 외접 기어 연결되는 중간 입력기어로 이루어지는 제4 변속 기어열;
    을 포함하는 차량용 동력전달장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전진용 구동기어와 후진용 구동기어는
    싱크로나이저에 의하여 제2 중간축과 선택적으로 동기 연결되는 차량용 동력전달장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터/제너레이터는
    상기 제1 입력축과 고정 연결되는 차량용 동력전달장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모터/제너레이터는
    상기 제1 중간축과 고정 연결되는 차량용 동력전달장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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