KR20080011486A - 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기 - Google Patents

하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기 Download PDF

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KR20080011486A
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Abstract

본 발명은 엔진의 동력을 듀얼 클러치 및 두 개의 입력축을 통해 출력축으로 전달하는 구조, 그리고 동력전달용 모터 및 브레이크용 모터에 싱글 피니언 유성 기어와 더블 피니언 유성 기어의 혼합형 유성 기어 셋트를 조합시켜 모터 동력을 각 입력축을 통하여 출력축으로 전달하는 구조를 포함하는 새로운 구조의 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기에 관한 것으로서, 짝수단 혹은 홀수단의 기어중 어느 하나만 출력축과 동기화되어 있으면 유성기어를 통하여 모터의 동력을 전달할 수 있기 때문에 기존 변속기에서 발생하던 동력단절 현상은 발생하지 않고, 구동 및 회생 제동시 좀 더 다양한 변속 제어 전략을 적용함으로써, 에너지 효율을 극대화하는데 기여할 수 있는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기를 제공하고자 한 것이다.
하이브리드 전기 자동차, 변속기, 듀얼 클러치, 유성기어셋트, 모터, 엔진

Description

하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기{DUAL CLUTCH TRANSMISSION FOR HEV}
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기를 나타내는 동력전달계통도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기의 1단 변속 구동예를 나타내는 동력전달계통도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기의 1단 변속시 속도선도,
도 4는 기존의 하이브리드 차량용 듀얼 클러치 변속기를 나타내는 동력전달계통도,
도 5는 기존의 하이브리드 차량용 듀얼 클러치 변속기에서 동력단절 현상이 발생되는 것을 설명하는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 듀얼 클러치 101 : 제1입력축
102 : 제2입력축 201 : 제2출력축
202 : 제2출력축 301 : 제1출력기어
302 : 제2출력기어
C1 : 제1클러치 C2 : 제2클러치
G1∼G6 : 제1구동기어∼제6구동기어
D1∼D6 : 제1피동기어∼제6피동기어
SY1∼SY4 : 제1싱크로나이져∼제4싱크로나이져
RD : 후진 피동기어 M1 : 동력전달용 제1모터
M2 : 브레이크용 제2모터 S1 : 제1선기어
S2 : 제2선기어 R : 링기어
CA : 캐리어 P1 : 싱글 피니언 구조의 제1유성기어
P2 : 더블 피니언 구조의 제2유성기어
본 발명은 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 동력을 듀얼 클러치 및 두 개의 입력축을 통해 출력축으로 전달하는 구조, 그리고 동력전달용 모터 및 브레이크용 모터에 싱글 피니언 유성 기어와 더블 피니언 유성 기어의 혼합형 유성 기어 셋트를 조합시켜 모터 동력을 각 입력축을 통하여 출력축으로 전달하는 구조를 포함하는 새로운 구조의 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기에 관한 것이다.
통상적으로서, 2개 이상의 동력원을 사용하는 하이브리드 전기 자동차는 엔진과 모터를 동력원으로 하여 다양한 동력 전달 구조를 구성할 수 있으며, 현재 하이브리드 차량의 대부분은 병렬형이나 직렬형의 동력전달 구성중 하나를 채택하고 있다.
직렬형은 엔진과 모터가 직결된 형태로서 병렬형에 비하여 상대적으로 구조가 간단하고, 제어로직이 간단하다는 장점은 있으나, 엔진으로부터의 기계적 에너지를 배터리에 저장하였다 다시 모터를 이용하여 차량을 구동하여야 하기 때문에 에너지 변환시의 효율 측면에서 불리하다는 문제점이 있으며, 반면에 병렬형 구조가 직렬형보다 상대적으로 복잡하고, 제어로직이 복잡하다는 단점은 있지만, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기 에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적 사용할 수 있다는 장점이 있기 때문에 승용차등에 채택되고 있는 추세에 있다.
첨부한 도 4는 기존의 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기를 나타내는 동력전달계통도를 보여주고 있다.
도 4에서 보듯이, 듀얼클러치로부터 연장된 제1입력축(101)에 제1,3,5 구동기어(G1,G3,G5) 및 후진 구동기어가 장착되고, 제2입력축(102)에 제2,4,6구동기어(G2,G4,G6)가 장착되어 있으며, 특히 모터가 2단 기어 즉, 제2피동기어(D2)에 직접적으로 연결되어 있고, 모터의 동력을 짝수단(2,4,6단)의 싱크로나이져가 출력축과 동기화된 기어단을 통하여 전달하게 되어 있다.
그러나, 기존의 변속기에서, 직접 모터를 2단 기어에 연결하였기 때문에 변속기의 패키징 용이성을 지니고, 다양한 시동 및 회생제동 전략이 가능한 잇점이 있지만, 모터의 구동을 위해서는 짝수단의 기어가 항상 출력축과 동기화되어 있어야 하므로, 결국 2,4,6단으로의 선체결을 위한 과정에서 모터의 동력단절 현상이 발생하는 단점이 있다.
첨부한 도 5는 기존의 하이브리드용 변속기에서 동력 단절로 인하여 차량의 가속도에 미치는 영향을 보여주는 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 모터의 구동력을 짝수단(2,4,6단)의 싱크로나이져가 출력축과 동기화된 기어단을 통하여 전달하게 되므로, 2,4,6단으로의 변속 체결과정에서 모터의 동력 단절 현상이 발생되어, 차량의 가속도가 순간적으로 음(-)의 값을 가지게 되는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 새롭게 개발한 하이브리드 전기 차량용 변속기를 제공하고자 한 것으로서, 짝수단 혹은 홀수단의 기어중 어느 하나만 출력축과 동기화되어 있으면 유성기어를 통하여 모터의 동력을 전달할 수 있기 때문에 기존과 같은 동력단절 현상은 발생하지 않고, 구동 및 회생 제동시 좀 더 다양한 변속 제어 전략을 적용함으로써, 에너지 효율을 극대화하는데 기여할 수 있는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 엔진과 모터의 회전 구동력을 변 속하기 위한 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기에 있어서, 엔진의 회전력을 듀얼 매스 플라이 휠을 통하여 수신하는 듀얼 클러치와; 상기 듀얼 클러치로부터 연장된 제1입력축과; 상기 제1입력축의 전단부 외경에 배치되면서 상기 듀얼 클러치로부터 연장된 제2입력축과; 상기 제1입력축에 복수개의 구동기어가 장착되어 구성된 제1구동기어셋트와; 상기 제2입력축에 복수개의 구동기어가 장착되어 구성된 제2구동기어셋트와; 상기 제1입력축 및 제2입력축의 일측쪽에 이격되며 배치되어, 상기 제1 및 제2구동기어셋트의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 및 후진 출력하는 제1출력장치와; 상기 제1입력축 및 제2입력축의 타측쪽에 이격되며 배치되어, 상기 제1 및 제2구동기어셋트의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 출력하는 제2출력장치와; 동력전달용 제1모터와; 상기 동력전달용 제1모터의 회전력을 각 출력축에 전달할 때, 브레이크 역할을 하도록 장착된 브레이크용 제2모터와; 상기 동력전달용 제1모터 및 브레이크용 제2모터와 연결되어, 상기 동력전달용 제1모터의 회전력을 상기 제1 및 제2출력장치중 하나에 전달하는 싱글 피니언과 더블 피니언 혼합형 유성기어셋트; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기를 제공한다.
바람직한 일구현예로서, 상기 제1구동기어셋트는 제1입력축에 장착되는 제1,3,5구동기어로 구성되고, 엔진측으로부터 제3구동기어, 제1구동기어, 제5구동기어의 순서로 배열되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 일구현예로서, 상기 제2구동기어셋트는 제2입력축에 장착되는 제2,4,6구동기어로 구성되어, 엔진측으로부터 제2구동기어, 제4구동기어, 제6구동기 어의 순서로 배열되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 제1출력장치는: 상기 제1 및 제2입력축의 일측쪽에 평행하게 배열되는 제1출력축과; 상기 제1,2,3,4구동기어에 각각 치합되도록 제1출력축에 배치되는 제1,2,3,4피동기어와; 상기 제1,3피동기어중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제1싱크로나이져와; 상기 제2,4피동기어중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제2싱크로나이져와; 상기 제1출력축 끝에 연결되는 제1출력기어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 제2출력장치는: 상기 제1 및 제2입력축의 타측쪽에 평행하게 배열되는 제2출력축과; 상기 제5,6구동기어에 각각 치합되도록 제2출력축에 배치되는 제5,6피동기어와; 상기 제5피동기어의 회전력을 상기 제2출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제3싱크로나이져와; 상기 제1구동기어와 매개기어로 연결되면서 상기 제2출력축에 배치되는 후진 피동기어와; 상기 제6피동기어 및 후진 피동기어중 어느 하나의 회전력을 상기 제2출력축에 전달하기 위한 제4싱크로나이져와; 상기 제2출력축 끝에 연결되는 제2출력기어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 싱글 피니언과 더블 피니언 혼합형 유성기어셋트는: 상기 동력전달용 제1모터의 축에 연결되는 제1선기어와; 상기 브레이크용 제2모터의 제1모터입력기어와 연결되는 제2선기어와; 상기 제1선기어에 치합되는 싱글 피니언 구조의 제1유성기어와; 상기 제1유성기어와 동축을 이루며 상기 제2선 기어에 치합되는 더블 피니언 구조의 제2유성기어와; 상기 제1 및 제2유성기어에 치합되는 링기어와; 상기 제1출력축에 상기 제1모터의 회전력을 전달하기 위하여 상기 제1출력장치에 연결되는 캐리어; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 캐리어는 제1출력장치의 제3피동기어와 연결되고, 상기 링기어는 제2피동기어와 연결된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
주지된 바와 같이, 듀얼 클러치 변속기는 엔진으로부터 입력되는 회전력을 2개의 클러치를 이용하여 2개의 입력축에 선택적으로 전달하고, 2개의 입력축에 배치되는 기어 조합에 의하여 변속후 출력하는 시스템으로 되어 있는 바, 본 발명은 듀얼 클러치 변속기를 엔진과 모터로 이루어진 2개 구동원을 갖는 하이브리드 전기 자동차에 적용할 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 짝수단 혹은 홀수단의 기어중 어느 하나만 출력축과 동기화되어 있으면 유성기어를 통하여 모터의 동력을 전달할 수 있기 때문에 기존과 같은 동력단절 현상이 발생되지 않는 구조를 제공하고자 한 것이다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기를 나타내는 동력전달계통도이고, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기의 1단 변속 구동예를 나타내는 동력전달계통도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기의 1단 변속시 속도선도를 나타낸다.
엔진의 회전력을 듀얼 매스 플라이 휠(DMF)을 통하여 수신하는 듀얼 클러치(100)가 엔진측에 배치된다.
상기 듀얼 클러치(100)로부터 제1입력축(101) 및 제2입력축(102)이 서로 평행을 이루며 연장되는 바, 제1입력축(101)이 보다 길게 연장되고, 보다 짧은 길이를 갖는 제2입력축(102)은 제1입력축(101)의 전단부 외경에 배치된다.
상기 듀얼 클러치(100)중 제1클러치(C1)가 작동되면 엔진의 회전력이 상기 제1입력축(101)에 전달되고, 제2클러치(C2)가 작동되면 엔진의 회전력이 제2입력축(102)에 전달된다.
상기 제1입력축(101)에는 제1구동기어셋트가 장착되는 바, 이 제1구동기어셋트는 제1,3,5구동기어(G1,G3,G5)로 구성되고, 엔진측으로부터 제3구동기어(G3), 제1구동기어(G1), 제5구동기어(G5)의 순서로 배열된다.
상기 제2입력축(102)에는 제2구동기어셋트가 장착되는 바, 이 제2구동기어셋트는 제2,4,6구동기어(G2,G4,G6)로 구성되어, 엔진측으로부터 제2구동기어(G2), 제4구동기어(G4), 제6구동기어(G6)의 순서로 배열된다.
보다 상세하게는, 상기 제1입력축(101)상에서 제1,3,5구동기어(G1,G3,G5)의 배치 관계를 보면, 제3구동기어(G3)는 제2입력축(102)의 단부에서 가까운쪽에, 제5구동기어(G5)는 가장 먼쪽에, 제1구동기어(G1)는 그 사이에 배치되며, 그리고 상기 제2입력축(102)상에서 상기 제2,4,6구동기어(G2,G4,G6)의 배치 관계를 보면, 제2구동기어(G2)가 엔진과 가까운쪽에, 제6구동기어(G6)가 엔진에서 가장 먼쪽에, 제4구동기어(G4)가 그 사이에 배치된다.
여기서, 상기 제1,2,3,4구동기어(G1,G2,G3,G4)의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하기 위한 제1출력장치에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
상기 제1출력장치는 상기 제1,2,3,4구동기어(G1,G2,G3,G4)의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 및 후진 출력하는 구성으로서, 일단 상기 제1 및 제2입력축(101,102)의 일측쪽에 제1출력축(201)이 이격되며 평행하게 배열된다.
상기 제1출력축(201)상에는 상기 제1,2,3,4구동기어(G1,G2,G3,G4)에 각각 치합되도록 제1,2,3,4피동기어(D1,D2,D3,D4)가 배치되며, 그 배열순서는 엔진으로부터 제2피동기어(D2), 제4피동기어(D4), 제3피동기어(D3), 제1피동기어(D1)의 순서로 배치된다.
이때, 상기 제1,3피동기어(D1,D3)간에는 제1,3피동기어(D1,D3)중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축(201)에 선택적으로 전달하기 위한 제1싱크로나이져(SY1)가 배치되고, 상기 제2,4피동기어(D2,D4)간에는 제2,4피동기어(D2,D4)중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축(201)에 선택적으로 전달하기 위한 제2싱크로나이져(SY2)가 배치된다.
또한, 상기 제1출력축(201)의 끝단에는 최종 출력을 위한 감속 기어로서, 제1출력기어(301)가 장착된다.
여기서, 상기 제5,6구동기어(G5,G6)의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하기 위한 제2출력장치에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
상기 제2출력장치는 상기 제5,6구동기어(G5,G6)의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 출력하는 구성으로서, 상기 제1 및 제2입력축(101,102)의 타측쪽에 제2 출력축(202)이 이격되며 평행하게 배치된다.
상기 제2출력축(202)상에는 상기 제5,6구동기어(G5,G6)에 각각 치합되도록 제5,6피동기어(D5,D6)가 배치되고, 또한 제2출력축(202)상에는 상기 제1구동기어(G1)와 매개기어(미도시됨)로 연결되면서 상기 제2출력축(202)에 배치되는 후진 피동기어(RD)가 배치되며, 그 배열순서는 후진 피동기어(RD), 제6피동기어(D6), 제5피동기어(D5)의 순서로 배치된다.
이때, 상기 제5피동기어(D5)의 회전력을 상기 제2출력축(202)에 선택적으로 전달하기 위하여 제5피동기어(D5)에는 제3싱크로나이져(SY3)가 배치되고, 또한 상기 제6피동기어(D6) 및 후진 피동기어(RD)간에는 제6 및 후진 피동기어(6,RD)중 어느 하나의 회전력을 상기 제2출력축(202)에 전달하기 위한 제4싱크로나이져(SY4)가 배치된다.
또한, 상기 제2출력축(202) 끝단에는 최종 출력을 위한 감속기어로서, 제2출력기어(302)가 장착된다.
한편, 상기 제1,2,3,4싱크로나이져(SY1,SY2,SY3,SY4)는 별도의 유압식 또는 전기식 액츄에이터를 이용하여 그 작동 제어를 할 수 있는 구성으로서, 당업자가 자명하게 이해할 수 있는 구성이므로 액츄에이터의 구체적 구성 및 작동 제어 방법에 대한 설명은 생략한다.
여기서, 본 발명에 따른 모터 유니트 및 이 모터 유니트로부터 발생되는 동력을 출력축에 전달하는 유성기어셋트에 대한 구성을 살펴보면 다음과 같다.
2개 이상의 동력원을 사용하는 하이브리드 전기 자동차는 엔진과 모터를 동 력원으로 하여 동력 전달 구조를 구성하는 바, 본 발명의 모터 유니트는 동력전달용 제1모터(M1)와 브레이크용 제2모터(M2)로 구성된다.
상기 동력전달용 제1모터(M1)는 회전력을 출력축에 전달하는 동력전달 역할을 하는 모터로서 그 회전축에는 제1선기어(S1)가 부착되고, 상기 브레이크용 제2모터(M2)는 제1모터(M1)의 회전력을 각 출력축에 전달할 때 브레이크 역할을 하는 모터로서 그 회전축에는 제2선기어(S2)가 부착된다.
본 발명에 적용되는 유성기어셋트는 싱글 피니언 유성기어(single pinion planetary gear)과 더블 피니언 유성기어(double pinion planetary gear)의 혼합형 유성기어셋트로서, 단일 피니언 구조의 유성기어(P1)와 이중 피니언 구조의 유성기어(P2)를 포함한다.
상기 단일 피니언 기어의 제1유성기어(P1)는 상기 제1선기어(S1)와 연결되고, 상기 이중 피니언 기어의 제2유성기어(P2)는 상기 제1유성기어(P1)와 앞뒤로 배치되어 제1유성기어(P1)와 동축을 이루며 연결되며, 상기 제2유성기어(P2)는 상기 브레이크용 제2모터(M2)와 연결된 제2선기어(S2)와 치합된다.
상기 제1 및 제2유성기어(P1,P2)의 외곽에는 링기어(R)가 배열되는 바, 이 링기어(R)는 상기 제1출력장치의 제2피동기어(D2)와 연결된다.
특히, 상기 유성기어셋트의 캐리어(CA)는 상기 제3피동기어(D3)에 연결된다.
이러한 본 발명의 유성기어열에 의하면, 제1속에서 상기 제2모터(M2)가 제2선기어(S2)를 잡아줌으로써, 상기 제1모터(M1)의 동력이 캐리어(CA) 및 제3피동기어(D3)를 통하여 제1출력축(201)에 전달되어진다.
이와 같은 본 발명의 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기는 각 입력축에 6개의 구동기어로 전진 6속 및 후진 1속을 포함하여 총 7속의 변속을 구현할 수 있다.
이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 변속기의 각 변속 과정을 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 변속기는 싱글 피니언 유성기어(SPPG: single pinion planetary gear)와 더블 피니언 유성기어(DPPG: double pinion planetary gear)의 혼합형 유성치차 구조를 이용한 것으로서, 링기어(R)를 2속 기어 즉, 제2피동기어(D2)에 연결하고, 캐리어(CA)는 3속 기어, 즉 제3피동기어(D3)에 연결하여 동력을 전달하는 구조로서, 상기 동력전달용 제1모터(M1)는 제1선기어(S1)와, 상기 브레이크용 제2모터(M2)는 제2선기어(S2)에 연결되어 구동 및 발전을 수행하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 엔진의 회전력을 이용하는 제1속은 제1싱크나이져(SY1)가 우측으로 작동함으로써, 상기 제1피동기어(D1)와 제1출력축(201)이 동기 속도로 체결되고, 이와 동시에 듀얼 클러치중 제1클러치(C1)가 동작하여 제1속이 이루어진다.
이러한 제1속에서 제1피동기어(D1)와 제1출력축(201)이 동기속도로 체결되어 엔진의 동력이 전달될 때, 3속 기어 즉, 상기 제3피동기어(D3)는 유성기어셋트의 캐리어(CA)와 연결되어 있으므로, 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 동력을 제1출력축(201)에 전달할 수 있다.
이때, 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 회전력은 링기어(R)를 통하여 2속 기어 즉, 제2피동기어(D2)로 전달되는 바, 제2피동기어(D2)는 제2클러치(C2)가 해제되어 있기 때문에 공회전하게 된다.
즉, 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 속도에 따라 링기어(R)와 연결된 제2피동기어(D2)의 속도가 결정되며, 이때 제2피동기어(D2)는 상기 제2클러치(C2)가 해제되어 있기 때문에 공회전하게 된다.
이와 같이, 엔진의 동력이 홀수단(1,3,5) 입력축의 속도를 결정하고, 동시에 제2선기어(S2)를 브레이크용 제2모터(M2)가 잡아줌과 함께 동력전달용 제1모터(M1)의 토크가 캐리어(CA)를 거쳐 제3피동기어(D3)로 전달되어, 동력전달용 제1모터(M1)의 동력으로 캐리어(CA) 및 제3피동기어(D3)의 속도가 결정된다.
제2속은 상기 제1클러치(C1)가 동작하고 제2클러치(C2)가 동작해제된 상태에서, 상기 제2싱크로나이져(SY2)가 도 2를 기준으로 좌측으로 작동하는 동시에 상기 제1싱크로나이져(SY1)는 중립으로 이동하고, 이에 상기 제2싱크로나이져(SY2)에 의하여 상기 제2피동기어(D2)와 제1출력축(201)이 동기속도로 체결되며, 이와 동시에 상기 제1클러치(C1)가 동작 해제되고 제2클러치(C2)가 동작하여 이루어진다.
이러한 제1 및 제2속의 변속 단계와 같이, 제3,4,5,6속 및 R단 변속 단계도 해당 싱크로나이져에 의하여 해당 변속단의 피동기어와 해당 출력축이 동기 속도로 체결되어 이루어지며, 물론 제1 및 제2클러치는 교번으로 작동된다.
이때, 제2속에서, 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 동력이 제1선기어(S1) 및 단일 피니언 구조의 제1유성기어(P1)을 통하여 링기어(R)로 전달되는 동시에 상기 제2피동기어(D2)로 전달되고, 결국 동력전달용 제1모터(M1)의 동력이 링기어(R)와 제2피동기어(D2)를 통하여 제1출력축(201)으로 전달된다.
제2속으로의 변속 시점이 되었을 때, 좀 더 원활한 동기화 과정을 위하여 상기 동력전달용 제1모터(M1)의 속도 제어를 통한 2속기어 즉, 제2피동기어의 속도 제어가 가능하다.
나머지 3속에서 6속까지의 변속은 상술한 제1 및 제2속과 같은 유사한 방법으로 진행된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차용 변속기에 의하면, 제2입력축과 연동되는 짝수단(2,4,6) 혹은 제1입력축과 연동되는 홀수단(1,3,5)의 피동기어중 어느 하나가 출력축과 동기화되어, 상기한 유성기어셋트를 통하여 동력전달용 제1모터의 동력을 출력축에 전달할 수 있기 때문에 기존의 변속기에서 발생되던 동력단절 현상이 일어나지 않게 된다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량용 듀얼 클러치 변속기에 의하면, 제2입력축과 연동되는 짝수단(2,4,6) 혹은 제1입력축과 연동되는 홀수단(1,3,5)의 피동기어중 어느 하나가 출력축과 동기화됨과 함께 유성기어셋트를 통하여 동력전달용 제1모터의 동력을 출력축에 전달할 수 있도록 함으로써, 기존의 변속기에서 발생되던 동력단절 현상이 일어나지 않는 장점이 있으며, 구동 및 회생 제동시 좀 더 다양한 변속 제어 전략을 적용할 수 있어, 에너지 효율을 극 대화하는데 기여할 수 있다.

Claims (7)

  1. 엔진과 모터의 회전 구동력을 변속하기 위한 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기에 있어서,
    엔진의 회전력을 듀얼 매스 플라이 휠을 통하여 수신하는 듀얼 클러치와;
    상기 듀얼 클러치로부터 연장된 제1입력축과;
    상기 제1입력축의 전단부 외경에 배치되면서 상기 듀얼 클러치로부터 연장된 제2입력축과;
    상기 제1입력축에 복수개의 구동기어가 장착되어 구성된 제1구동기어셋트와;
    상기 제2입력축에 복수개의 구동기어가 장착되어 구성된 제2구동기어셋트와;
    상기 제1입력축 및 제2입력축의 일측쪽에 이격되며 배치되어, 상기 제1 및 제2구동기어셋트의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 및 후진 출력하는 제1출력장치와;
    상기 제1입력축 및 제2입력축의 타측쪽에 이격되며 배치되어, 상기 제1 및 제2구동기어셋트의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 출력하는 제2출력장치와;
    동력전달용 제1모터와;
    상기 동력전달용 제1모터의 회전력을 각 출력축에 전달할 때, 브레이크 역할을 하도록 장착된 브레이크용 제2모터와;
    상기 동력전달용 제1모터 및 브레이크용 제2모터와 연결되어, 상기 동력전달용 제1모터의 회전력을 상기 제1 및 제2출력장치중 하나에 전달하는 싱글 피니언과 더블 피니언 혼합형 유성기어셋트;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1구동기어셋트는 제1입력축에 장착되는 제1,3,5구동기어로 구성되고, 엔진측으로부터 제3구동기어, 제1구동기어, 제5구동기어의 순서로 배열되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2구동기어셋트는 제2입력축에 장착되는 제2,4,6구동기어로 구성되어, 엔진측으로부터 제2구동기어, 제4구동기어, 제6구동기어의 순서로 배열되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1출력장치는:
    상기 제1 및 제2입력축의 일측쪽에 평행하게 배열되는 제1출력축과;
    상기 제1,2,3,4구동기어에 각각 치합되도록 제1출력축에 배치되는 제1,2,3,4피동기어와;
    상기 제1,3피동기어중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제1싱크로나이져와;
    상기 제2,4피동기어중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제2싱크로나이져와;
    상기 제1출력축 끝에 연결되는 제1출력기어;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2출력장치는:
    상기 제1 및 제2입력축의 타측쪽에 평행하게 배열되는 제2출력축과;
    상기 제5,6구동기어에 각각 치합되도록 제2출력축에 배치되는 제5,6피동기어와;
    상기 제5피동기어의 회전력을 상기 제2출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제3싱크로나이져와;
    상기 제1구동기어와 매개기어로 연결되면서 상기 제2출력축에 배치되는 후진 피동기어와;
    상기 제6피동기어 및 후진 피동기어중 어느 하나의 회전력을 상기 제2출력축에 전달하기 위한 제4싱크로나이져와;
    상기 제2출력축 끝에 연결되는 제2출력기어;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 싱글 피니언과 더블 피니언 혼합형 유성기어셋트는:
    상기 동력전달용 제1모터의 축에 연결되는 제1선기어와;
    상기 브레이크용 제2모터의 제1모터입력기어와 연결되는 제2선기어와;
    상기 제1선기어에 치합되는 싱글 피니언 구조의 제1유성기어와;
    상기 제1유성기어와 동축을 이루며 상기 제2선기어에 치합되는 더블 피니언 구조의 제2유성기어와;
    상기 제1 및 제2유성기어에 치합되는 링기어와;
    상기 제1출력축에 상기 제1모터의 회전력을 전달하기 위하여 상기 제1출력장치에 연결되는 캐리어;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 캐리어는 제1출력장치의 제3피동기어와 연결되고, 상기 링기어는 제2피동기어와 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차용 듀얼 클러치 변속기.
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