KR20120054322A - 하이브리드 차량 - Google Patents

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KR20120054322A
KR20120054322A KR1020100115644A KR20100115644A KR20120054322A KR 20120054322 A KR20120054322 A KR 20120054322A KR 1020100115644 A KR1020100115644 A KR 1020100115644A KR 20100115644 A KR20100115644 A KR 20100115644A KR 20120054322 A KR20120054322 A KR 20120054322A
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현대모비스 주식회사
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Abstract

후진변속 실패가 없는 하이브리드 차량이 제공된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량은, 내연기관 엔진과, 전기 모터와, 제1 클러치 플레이트와, 상기 제1 클러치 플레이트와 접속 또는 접속해제되어, 상기 내연기관 엔진 및 전기 모터 상호간의 동력을 단속하는 제2 클러치 플레이트와, 상기 내연기관 엔진 및 전기 모터 중 어느 하나의 동력에 의해 회전되고, 복수의 기어가 회전가능하게 배치되는 축과, 상기 축에 배치되어 상기 축과 함께 회전되는 도그허브와, 상기 도그허브의 둘레면에 배치되어 상기 도그허브와 함께 회전되고, 후진 변속시 상기 도그허브에 대해 이동되어서 상기 복수의 기어 중 후진기어와 물림되는 도그슬리브를 포함하고, 차량이 적어도 상기 내연기관 엔진의 동력에 의해 주행하는 패러럴 모드이면, 상기 후진 변속시 상기 도그슬리브가 상기 후진기어와 물릴 수 있는 위치로 회전되도록, 상기 전기 모터를 회전시키거나 상기 제1 클러치 플레이트 및 제2 클러치 플레이트를 접속시킨다.

Description

하이브리드 차량{A hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주행 모드에 따라 후진 주행방법을 달리하는 하이브리드 차량에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 자체 엔진에서 동력을 생산해 바퀴에 전달하여 도로 상에서 승객이나 화물을 운반하는 교통 수단이다.
상기 엔진은 상기 차량을 달리게 하는 원동력이다. 대부분의 차량 엔진은 4행정 내연기관이다. 4행정 내연기관은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4행정에 의해 한 주기를 끝내는 내연기관으로 왕복운동 엔진의 가장 일반적인 예이다. 주로 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 연료를 공기 중의 산소와 완전연소가 이루어지도록 잘 혼합된 상태에서 압축을 한 다음 연소를 시킬 때 발생하는 열에너지를 직접 이용해 운동에너지를 얻는다.
이러한 휘발성 연료를 사용하는 내연기관 엔진은 배기 가스로 인한 환경 오염과 석유 자원의 고갈을 일으켜 그 대안으로 배터리의 전기로 구동되는 전기 모터의 동력으로 움직이는 전기차량이 대두되었다. 상기 전기차량은 배기 가스나 소음이 없는 무공해 차량이다. 그러나 높은 생산비용, 낮은 운행속도 그리고 짧은 운행거리를 가지는 단점이 있다.
이러한 단점을 보완하여 대두되는 차량이 하이브리드 차량이다. 상기 하이브리드 차량에는 상기 내연기관 엔진 및 전기 모터가 모두 탑재되어서, 주행상태에 따라 상기 전기 모터의 동력을 이용하거나, 상기 내연기관 엔진의 동력을 이용하거나, 또는 상기 내연기관 엔진의 동력과 전기 모터의 동력을 모두 이용하여 주행할 수 있다.
한편, 최근 자동변속기의 운전 편의성과 수동변속기의 연비와 동력 효율을 동시에 달성할 수 있는 자동화 수동변속기의 개발이 많이 이루어지고 있다. 자동화 수동변속기는 클러치가 있는 수동변속기를 기반으로 클러치 작동 및 기어 변속을 자동으로 수행하는 시스템으로써 이러한 작동은 유압 또는 모터로 구동되는 액추에이터를 이용하여 이루어진다.
즉, 운전자 조작에 의해 변속레버가 조작되면, 변속레버의 위치에 따라 TCU(Transmission Control Unit)가 상기 액추에이터를 제어하여 기어 연결/해제를 담당하는 변속핑거를 이동시킴으로서, 기어 변속이 이루어지는 것이다.
최근에는 상기 하이브리드 차량에 상기 자동화 수동변속기를 적용하는 연구가 활발해지고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 후진변속 실패가 없는 하이브리드 차량을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량은, 내연기관 엔진과, 전기 모터와, 제1 클러치 플레이트와, 상기 제1 클러치 플레이트와 접속 또는 접속해제되어, 상기 내연기관 엔진 및 전기 모터 상호간의 동력을 단속하는 제2 클러치 플레이트와, 상기 내연기관 엔진 및 전기 모터 중 적어도 하나의 동력에 의해 회전되고, 복수의 기어가 회전가능하게 배치되는 축과, 상기 축에 배치되어 상기 축과 함께 회전되는 도그허브와, 상기 도그허브의 둘레면에 배치되어 상기 도그허브와 함께 회전되고, 후진 변속시 상기 도그허브에 대해 이동되어서 상기 복수의 기어 중 후진기어와 물림되는 도그슬리브를 포함하고, 차량이 적어도 상기 내연기관 엔진의 동력에 의해 주행하는 패러럴 모드이면, 상기 후진 변속시 상기 도그슬리브가 상기 후진기어와 물릴 수 있는 위치로 회전되도록, 상기 전기 모터를 회전시키거나 상기 제1 클러치 플레이트 및 제2 클러치 플레이트를 접속시킨다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량은, 전기 모터의 동력으로 주행하는 시리즈 모드일 때는 변속실패 가능성이 없는 전진변속을 한 후 상기 전기 모터를 역회전시켜서 후진 주행을 하고, 적어도 내연기관 엔진의 동력으로 주행하는 패러럴 모드일 때는 상기 내연기관 엔진의 역회전이 불가하기 때문에 변속실패 가능성이 있는 후진변속을 하되, 후진변속 실패시에 상기 전기 모터를 회전시키거나 제1 클러치 플레이트 및 제2 클러치 플레이트를 서로 접속시켜서 후진변속이 성공되도록 함으로서, 후진변속 실패가 사라지는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 동력계를 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 자동화 수동변속기를 나타내는 도면,
도 3은 도 2에 도시된 자동화 수동변속기의 내부 기어구조를 나타내는 도면,
도 4는 도 3의 우측면도,
도 5는 도 2에 도시된 자동화 수동변속기의 내부 기어구조를 나타내는 도면으로서, 후진변속상태를 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 5의 우측면도,
도 7은 도 3 및 도 5에 도시된 전진변속기구를 나타내는 단면도,
도 8은 도 3 및 도 5에 도시된 후진변속기구를 나타내는 단면도,
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 후진주행 방법이 도시된 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량을 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 동력계를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량은, 내연기관 엔진(10)과, 클러치(20)와, 전기 모터(30)와, 배터리(40)와, 자동화 수동변속기(50)와, 좌측바퀴(60)와, 우측바퀴(70)를 포함한다.
내연기관 엔진(10)은 가스, 가솔린 또는 경유로 구동된다.
전기 모터(30)는 배터리(40)의 전류로 구동된다. 여기서, 전기 모터(30)는 발전기와 일체로 형성되어서, 내연기관 엔진(10)이 구동될 때 발전되고, 그 발전된 전류를 이용하여 구동될 수도 있다.
클러치(20)는 제1 클러치 플레이트(22)와 제2 클러치 플레이트(24)를 포함한다. 클러치(20)는 제1 클러치 플레이트(22) 및 제2 클러치 플레이트(24)가 서로 접속되거나 접속해제되는 것에 의해, 내연기관 엔진(10)과 전기 모터(30) 사이의 동력을 단속한다.
본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량은, 시리즈 모드와 패러럴 모드를 주행모드로 가진다.
상기 시리즈 모드는 전기 모터(30)의 동력으로 주행하는 모드이다.
상기 패러럴 모드는 내연기관 엔진(10)의 동력으로 주행하거나, 내연기관 엔진(10) 및 전기 모터(30) 모두의 동력으로 주행하는 모드이다. 즉, 상기 패러럴 모드는 적어도 내연기관 엔진(10)의 동력으로 주행하게 된다.
자동화 수동변속기(50)는 상기 시리즈 모드 또는 패러럴 모드에 따라 구동되는, 내연기관 엔진(10) 및 전기 모터(30) 중 적어도 하나의 동력에 의해 회전되어, 그 회전속도를 변속하여서 좌측바퀴(60) 및 우측바퀴(70)로 전달한다.
도 2는 도 1에 도시된 자동화 수동변속기를 나타내는 도면, 도 3은 도 2에 도시된 자동화 수동변속기의 내부 기어구조를 나타내는 도면, 도 4는 도 3의 우측면도, 도 5는 도 2에 도시된 자동화 수동변속기의 내부 기어구조를 나타내는 도면으로서, 후진변속상태를 설명하기 위한 도면, 도 6은 도 5의 우측면도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 자동화 수동변속기(50)는 변속케이스(51)와, 입력축(52)과, 부축(53)과, 출력축(54)과, 리버스아이들러축(55)을 포함한다.
변속케이스(51)의 외측에는 변속을 자동으로 수행하기 위한 제어장치(51a,51b,51c)가 배치된다. 제어장치(51a,51b,51c)는 차속, 악셀레이터의 위치, 변속레버의 위치 및 주행모드가 상기 시리즈 모드인지 패러럴 모드인지에 따라 최적의 변속단 및 변속 시점을 결정하는 TCU(Transmission Control Unit;51a)와, 클러치(20)를 제어하는 클러치제어장치(51b)와, 변속케이스(51) 내부의 기어변속을 위한 전진변속기구(56) 및 후진변속기구(57)를 제어하는 기어제어장치(51c)를 포함한다.
입력축(52)은 베어링(52a)에 의해 지지되어 변속케이스(51) 내에 회전 가능하게 배치되고, 출력축(54)은 베어링(54a)에 의해 지지되어 변속케이스(51) 내에 회전 가능하게 배치되며, 부축(53)도 베어링(미도시)에 의해 지지되어 변속케이스(51) 내에 회전 가능하게 배치된다. 한편, 리버스아이들러축(55)은 변속케이스(51) 내에 시프트포크(미도시)에 의해 지지되어 배치된다. 여기서, 상기 시프트포크는 운전자가 차실 내에서 변속을 위해 변속레버의 위치를 '후진(Reverse) 위치'로 하면 리버스아이들러축(55)을 이동시키게 된다. 상기 쉬프트포크는 복수개 구비되어서, 리버스아이들러축(55)뿐만 아니라, 후술할 전진변속기구(56) 및 후진변속기구(57)에도 각각 물림되어서 상기 운전자가 선택한 상기 변속레버의 위치에 대응되는 변속이 이루어지도록 한다.
입력축(52) 및 출력축(54)은 동일선 상에 배치되고, 부축(53)은 입력축(52) 및 출력축(54)에 대해 평행하게 배치된다.
변속케이스(51)에는 입력축(52)이 관통하는 홀(미도시)과 출력축(54)이 관통하는 홀(51d)이 형성된다. 도 2에는 입력축(52)이 관통하는 홀이 보이지 않으나, 입력축(52) 및 출력축(54)은 동일선 상에 배치되기 때문에, 출력축(54)이 관통하는 홀(51d)의 맞은편에 입력축(52)이 관통하는 홀이 형성되는 것은 당연한 것이다.
입력축(52)은 상기 시리즈 모드 또는 패러럴 모드에 따라, 내연기관 엔진(10) 및 전기 모터(30) 중 적어도 하나의 동력을 입력받아서, 그 동력에 의해 회전되도록 배치된다.
입력축(52)에는 구동기어(52b)가 입력축(52)과 함께 회전되도록 배치된다.
부축(53)에는 복수의 기어(53a,53b,53c,53d,53e)가 부축(53)과 함께 회전되도록 배치된다. 또한, 출력축(54)에도 복수의 기어(54b,54c,54d,54e)가 배치되는데, 이 기어들(54b,54c,54d,54e)들은 출력축(54)에 대해 회전 가능하게 배치되어서, 상기 운전자가 상기 변속레버의 위치를 중립(Neutral) 위치에서 전진 위치나 후진 위치로 조작하지 않는 한, 기어들(54b,54c,54d,54e)이 회전되어도 출력축(54)은 회전되지 않는다. 즉, 상기 운전자가 변속을 한다는 것은 출력축(54)에 배치된 기어들(54b,54c,54d,54e) 중 하나를 출력축(54)과 함께 회전되도록 한다는 것을 의미한다.
자세히 살펴보면, 부축(53)에는 입력축(52)의 구동기어(52b)와 항시 치합되는 종동기어(53a)가 배치된다. 또한, 부축(53)에는 전진변속을 위한 전진기어들(53b,53c,53d)이 배치되고, 출력축(54)에도 전진변속을 위해 부축(53)의 전진기어들(53b,53c,53d)과 각각 항시 치합되는 전진기어들(54b,54c,54d)이 배치된다. 도 5에는 입력축(52)에 배치된 구동기어(52b)와 부축(53)에 배치된 종동기어(53a)가 서로 떨어져 있고, 부축(53)에 배치된 전진기어들(53b,53c,53d)과 출력축(54)에 배치된 전진기어들(54b,54c,54d)이 서로 떨어져 있는 것으로 도시되어져 있으나, 이는 후진변속을 설명하기 위한 도면으로서, 후진변속시에도 실제적으로는 도 3과 같이 항시 치합되어 있다.
또한, 부축(53)에는 후진변속을 위한 후진기어(53e)가 배치되고, 출력축(54)에도 후진변속을 위해 후진기어(54e)가 배치된다. 여기서, 부축(53)의 전진기어들(53b,53c,53d)과 출력축(54)의 전진기어들(54b,54c,54d)이 각각 항시 치합되는 데 반해, 부축(53)의 후진기어(53e)와 출력축(54)의 후진기어(54e)는 치합되지 않고, 서로 약간 떨어져서 배치되며, 리버스아이들러축(55)에 회전 가능하게 배치된 리버스스퍼기어(55a)가 도 4와 같이 부축(53)의 후진기어(53e)에만 항시 치합되어 배치되어 있다가, 후진변속시에 리버스스퍼기어(55a)가 도 6에 도시된 바와 같이 출력축(54)의 후진기어(54e)에 치합하게 되어서, 출력축(54)이 전진변속시와 반대방향으로 회전하게 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 운전자가 전진변속 또는 후진변속을 한다는 것은 출력축(54)에 회전 가능하게 배치된 기어들(54b,54c,54d,54e) 중 하나를 출력축(54)과 함께 회전되도록 한다는 것을 의미하는 바, 출력축(54)에는 출력축(54)에 회전 가능하게 배치된 기어들(54b,54c,54d,54e) 중 하나를 출력축(54)과 함께 회전될 수 있도록 하는 전진변속기구(56) 및 후진변속기구(57)가 배치된다.
전진변속기구(56)는 2개로 구비되어, 하나는 입력축(52)의 구동기어(52b)와 출력축(54)의 전진기어(54b) 사이에 배치되고, 다른 하나는 출력축(54)의 전진기어(54c,54d) 사이에 하나가 배치된다. 이 2개의 전진변속기구(56)는 동일한 구조로 이루어지기 때문에, 설명의 이해를 위해 출력축(54)의 전진기어(54c,54d) 사이에 배치된 전진변속기구(56)만을 예로 들어 도 7에서 살펴보기로 한다.
도 7은 도 3 및 도 5에 도시된 전진변속기구를 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 출력축(54)에 회전 가능하게 배치된 전진기어(54c,54d) 중 하나를 1단기어(54d)라고 하고, 다른 하나를 2단기어(54c)라고 하면, 전진변속기구(56)는 1단기어(54d)와 2단기어(54c) 사이에 배치되어 전진변속시에 두 기어(54c,54d) 중 하나를 출력축(54)과 함께 회전되도록 한다. 설명의 이해를 위해, 1단변속시만을 예로 들어 설명하기로 한다.
1단기어(54d)는 출력축(54)에 회전 가능하게 배치되고 부축(53)의 전진기어(53d)와 항시 치합되는 스피드기어(54f)와, 스피드기어(54f)와 일체로 형성되는 클러치기어(54g)를 포함한다.
전진변속기구(56)는 출력축(54)의 둘레면에 고정되어 출력축(54)과 함께 회전되는 싱크로허브(56a)와, 싱크로허브(56a)의 둘레면에 배치되어 싱크로허브(56a)와 함께 회전되고, 전진변속(여기서는 1단변속)시에 싱크로허브(56a)에 대해 이동되는 싱크로슬리브(56b)와, 싱크로슬리브(56b)와 클러치기어(54g) 사이에 배치되어 싱크로슬리브(56b)가 이동될 때 싱크로슬리브(56b)에 의해 밀려서 클러치기어(54g)와 마찰되는 싱크로나이저링(56c)을 포함한다.
싱크로슬리브(56b)의 둘레면에는 상기 쉬프크포크가 삽입되어 물림되는 홈(56d)이 형성되어 있어서, 상기 운전자가 상기 변속레버를 1단 위치로 하면 상기 쉬프크포크가 싱크로슬리브(56b)를 1단기어(54d)를 향해 이동시키게 된다. 물론, 운전자가 상기 변속레버를 2단 위치로 하면 상기 쉬프트포크가 싱크로슬리브(56b)를 2단기어(54c)를 향해 이동시키게 된다.
1단변속 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다. 입력축(52)이 회전되면 구동기어(52b)가 회전되고, 구동기어(52b)와 항시 치합된 부축(53)의 종동기어(53a)도 회전되며, 이에 따라 출력축(54)의 전진기어들(54b,54c,54d)과 항시 치합된 부축(53)의 전진기어들(53b,53c,53d)도 회전되어 전진기어들(54b,54c,54d)이 회전되지만, 출력축(54)에 배치된 전진기어들(54b,54c,54d)은 출력축(54)에 회전 가능하게 배치되어 있기 때문에 출력축(54)은 회전되지 않는다. 이때, 상기 운전자가 상기 변속레버를 1단 위치로 하면 싱크로슬리브(56b)가 1단기어(54d)를 향해 이동되어 싱크로나이저링(56c)과 물림되면서 싱크로나이저링(56c)을 클러치기어(54g)로 밀착시킨다. 이에 따라 싱크로나이저링(56c)이 클러치기어(54g)와 마찰되면서 점차적으로 동일한 회전수로 회전하게 된다. 이윽고, 싱크로슬리브(56b)가 클러치기어(54g)와 동일한 회전수로 회전되는 상태에서 물림되는 것에 의해 1단기어(54d)가 출력축(54)과 함께 회전되게 되어, 1단 변속이 완료된다. 이와 같이, 전진변속기구(56)는 전진변속시에 전진기어와 마찰되다가 동일한 회전수로 회전되면서 물림되기 때문에, 동력전달의 손실이 있기는 하나 기어변속이 부드럽게 된다.
이와 같이, 자동화 수동변속기(50)는 상기 시리즈 모드 또는 패러럴 모드에 따라 내연기관 엔진(10) 및 전기 모터(30)의 중 적어도 하나의 회전 동력을 입력축(52)으로 전달받아서 회전속도를 변속하여 출력축(54)으로 출력하여서, 좌우바퀴(60,70)로 전달한다.
한편, 전진변속기구(56)가 상기와 같이 전진기어와 동일한 회전수로 회전되면서 물림되는 동기 물림식(Synchromesh Type)인데 반해, 후진변속기구(57)는 상시 물림식(Constantmesh Type) 구조를 가진다. 즉, 전진변속기구(56)가 전진기어(54b,54c,54d) 중 하나와 동일한 회전수로 회전되면서 물림되는 데 반해, 후진변속기구(57)는 후진기어(54e)와 갑작스럽게 물리는 방식이다. 후진변속기구(57)에 대해 도 8을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 8은 도 3 및 도 5에 도시된 후진변속기구를 나타내는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 후진변속기구(57)는 후진기어(54e)의 일측에 배치된다. 후진변속기구(57)는 출력축(54)의 둘레면에 고정되어 출력축(54)과 함께 회전되는 도그허브(57a)와, 도그허브(57a)의 둘레면에 배치되어 도그허브(57a)와 함께 회전되고, 후진변속시에 도그허브(57a)에 대해 이동되어서 후진기어(54e)와 물림되는 도그슬리브(57b)를 포함한다.
도그슬리브(57b)의 둘레면에는 상기 쉬프크포크가 삽입되어 물림되는 홈(57c)이 형성되어 있어서, 상기 운전자가 상기 변속레버를 후진 위치로 하면 상기 쉬프크포크가 도그슬리브(57b)를 후진기어(54e)를 향해 이동시키게 된다.
도그슬리브(57b) 및 후진기어(54e)는, 마주보는 면에 서로 물림되는 복수의 돌출부(57d,54h)가 각각 형성된다. 당업계에서 이 돌출부(57d,54h)는 개 이빨 형상을 가지고 있기 때문에 '도그클러치'라고 불리어지고 있으며, 상기 동기물림식에 비해 변속조작감이 좋지는 않으나 동력손실이 없기 때문에 신속한 변속이 가능하게 되어, 주로 레이싱 차량에 이용된다.
후진변속 과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다. 입력축(52)이 회전되면 구동기어(52b)가 회전되고, 구동기어(52b)와 항시 치합된 부축(53)의 종동기어(53a)도 회전되며, 이에 따라 출력축(54)의 전진기어들(54b,54c,54d)과 항시 치합된 부축(53)의 전진기어들(53b,53c,53d)도 회전되어 전진기어들(54b,54c,54d)이 회전되지만, 출력축(54)에 배치된 전진기어들(54b,54c,54d)은 출력축(54)에 회전 가능하게 배치되어 있기 때문에 출력축(54)은 회전되지 않는다. 또한, 부축(53)의 종동기어(53a)가 회전되면 부축(53)의 후진기어(53e)도 회전되고, 이에 따라, 부축(53)의 후진기어(53e)와 항시 치합된 리버스아이들러축(55)에 회전가능하게 배치된 리버스스퍼기어(55a)도 회전된다. 이때, 상기 운전자가 상기 변속레버를 후진 위치로 하면, 리버스스퍼기어(55a)가 출력축(54)에 회전가능하게 배치된 후진기어(54e)와 물림되어, 출력축(54)의 후진기어(54e)는 전진기어들(54b,54c,54d)들과 반대방향으로 회전되게 되고, 도그슬리브(57b)가 후진기어(54e)를 향해 이동되어 도그슬리브(57b)에 형성된 돌출부(57d)가 후진기어(54e)에 형성된 돌출부(54h)와 서로 맞물리는 것에 의해, 후진기어(54e)가 출력축(54)과 함께 회전되게 되어, 후진 변속이 완료된다.
그런데, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량은, 전진변속시에는 상기와 같이 전진변속기구(56)가 전진기어(54b,54c,54d) 중 하나와 회전수가 동일하게 된 후 물림되기 때문에 변속실패가 없으나, 후진변속시에는 후진변속기구(57)의 돌출부(57d)와 후진기어(54e)의 돌출부(54h)가 서로 맞물리는 것에 의해 변속이 이루어지기 때문에, 돌출부(57d)와 돌출부(54h)가 서로 같은 선상에 있게 되면 서로 맞물리지 않아서 변속실패가 될 우려가 있다. 실제적으로 실험을 통해 분석한 결과, 100회 중 2~3회 후진변속이 실패함을 알 수 있었다. 이러한 후진변속 실패는, 일반적인 수동변속기에서는 운전자가 변속레버의 조작을 통해 해결이 가능하지만, 본 발명처럼 자동화 수동변속기(50)를 사용하는 경우에는 후진변속이 실패하게 된다.
본 발명의 핵심기술은 자동화 수동변속기(50)를 사용하는 하이브리드 차량에서 후진변속 실패가 되지 않도록 하기 위한 발명이다.
본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량은, 상기 시리즈 모드와 패러럴 모드에 따라 후진주행 방법을 달리한다. 아래에서 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 후진주행 방법을 도 9를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량의 후진주행 방법이 도시된 순서도이다.
설명에 앞서, 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 차량에는 상기 TCU(51a)와, 클러치제어장치(51b)와, 기어제어장치(51c)뿐만 아니라, 전기 모터(30)를 제어하기 위한 장치, 상기 시리즈 모드 또는 패러럴 모드를 선택하기 위한 제어장치, 및 차량의 전반적인 제어를 위한 ECU(Electronic Control Unit) 등의 각종 제어장치가 구비된다. 이러한 제어장치들은 하나의 제어장치로 통합될 수 있으므로, 이하 제어장치로 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 먼저 상기 제어장치는 차속이 설정속도보다 작은지를 확인한다(S1). 여기서, 상기 설정속도는 후진변속이 가능한 속도를 의미한다.
이후, 상기 제어장치는 브레이크 신호가 입력되었는지를 확인한다(S2). 여기서, 상기 브레이크 신호가 입력되었다는 것은 운전자가 브레이크를 밟았다는 것을 의미한다.
이후, 상기 제어장치는 변속레버의 위치가 후진(Reverse) 위치에 있는지를 확인한다(S3).
이후, 상기 제어장치는 상기 주행모드가 상기 시리즈 모드인지, 상기 패러럴 모드인지 확인한다(S4).
이후, 상기 제어장치는 상기 시리즈 모드이면, 변속 실패가 없는 전진변속기구(56)를 이동시켜서 1단 변속을 한다(S5). 여기서, 1단 변속은 일 실시예일 뿐이고, 전진변속기구(56)는 변속 실패가 없기 때문에 전진변속기구(56)로 변속되는 전진변속이면 가능하다. 예를 들어, 1단 변속 대신에 2단 변속을 한 후, 전기 모터(30)의 회전수를 제어하여 1단변속과 같은 속도를 낼 수도 있다.
이후, 전기 모터(30)를 역회전시켜서 후진주행을 할 수 있다(S6).
한편, 상기 시리즈모드이면 전기 모터(30)를 역회전시켜서 후진주행을 할 수 있으나, 상기 패러럴모드이면 내연기관 엔진(10)의 역회전이 불가하다. 따라서, 상기 패러럴모드일 때는 후진변속시에 후진변속기구(57)를 이용하여 도그슬리브(57b)의 돌출부(57d)와 후진기어(54e)의 돌출부(54h)를 맞물리게 해야 한다.
본 실시예에서는 도그슬리브(57b)의 돌출부(57d)와 후진기어(54e)의 돌출부(54h)가 동일선상에 위치하여 후진변속이 되지 않는 것을 방지하기 위해, 후진변속시 도그슬리브(57b)가 후진기어(54e)와 물릴 수 있는 위치로 회전되도록, 전기 모터(30)를 회전시키거나, 제1 클러치 플레이트(22) 및 제2 클러치 플레이트(24)를 접속시키게 된다. 즉, 전기 모터(30)가 회전되거나, 제1 클러치 플레이트(22) 및 제2 클러치 플레이트(24)가 접속되면, 입력축(52)이 회전되게 되므로, 도그슬리브(57b)의 돌출부(57d)와 후진기어(54e)의 돌출부(54h)가 맞물릴 수 있는 위치로 도그슬리브(57b)가 회전될 수 있는 것이다.
자세히 살펴보면, 상기 패러럴모드이면 전기 모터(30)가 사용가능한지를 확인한다(S7). 여기서, 전기 모터(30)의 사용여부는 배터리(40)의 충전상태를 확인하거나, 전기 모터(30)가 발전기와 일체형일 경우에는 상기 발전기의 발전상태를 통해 알 수 있다.
이후, 전기 모터(30)가 사용가능하면 후진변속을 한다(S8).
이후, 도그슬리브(57b)의 돌출부(57d)와 후진기어(54e)의 돌출부(54h)가 동일선상에 위치되어 후진변속이 되지 않으면, 도그슬리브(57b)의 돌출부(57d)와 후진기어(54e)의 돌출부(54h)가 맞물릴 수 있는 위치로 도그슬리브(57b)가 회전되도록 전기 모터(30)를 회전시킨다(S9). 이후, 다시 후진변속을 하여 후진변속을 완료할 수 있다.
한편, 전기 모터(30)가 사용불가능하면 후진변속을 한다(S10).
이후, 도그슬리브(57b)의 돌출부(57d)와 후진기어(54e)의 돌출부(54h)가 동일선상에 위치되어 후진변속이 되지 않으면, 도그슬리브(57b)의 돌출부(57d)와 후진기어(54e)의 돌출부(54h)가 맞물릴 수 있는 위치로 도그슬리브(57b)가 회전되도록 제1 클러치 플레이트(22) 및 제2 클러치 플레이트(24)를 접속시킨다(S11). 제1 클러치 플레이트(22) 및 제2 클러치 플레이트(24)가 접속되면 내연기관 엔진(10)의 동력에 의해 입력축(52)이 회전되므로 도그슬리브(57b)가 회전된다. 여기서, 제1 클러치 플레이트(22) 및 제2 클러치 플레이트(24)를 완전하게 접속시키면 지나치게 많은 동력이 입력축(52)에 전달되어 도그슬리브(57b)가 지나치게 빠르게 회전되므로, 제2 클러치 플레이트(24)가 제1 클러치 플레이트(22)에 대해 미끄러지면서 회전될 수 있는 정도로 슬립제어하여 입력축(52)이 매우 작은 속도로 회전되도록 하여서, 도그슬리브(57b)가 매우 작은 속도로 회전되도록 한다. 이와 같은 클러치(20)의 슬립제어는 내연기관 엔진(10)으로부터 입력축(52)에 전달되는 토크값이나, 내연기관 엔진(10)과 입력축(52)의 속도차에 따라 제1 클러치 플레이트(22) 및 제2 클러치 플레이트(24)의 접속시키는 정도를 달리하여서 제어할 수 있다. 이와 같이, 도그슬리브(57b)가 후진기어(54e)와 맞물릴 수 있는 위치로 회전된 후, 다시 후진변속을 하여 후진변속을 완료할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 차량은, 전기 모터(30)의 동력으로 주행하는 시리즈 모드일 때는 변속실패 가능성이 없는 전진변속을 한 후 전기 모터(30)를 역회전시켜서 후진 주행을 하고, 적어도 내연기관 엔진(10)의 동력으로 주행하는 패러럴 모드일 때는 내연기관 엔진(10)의 역회전이 불가하기 때문에 변속실패 가능성이 있는 후진변속을 하되, 후진변속 실패시에 전기 모터(30)를 회전시키거나 제1 클러치 플레이트(22) 및 제2 클러치 플레이트(24)를 서로 접속시켜서 후진변속이 성공되도록 함으로서, 후진변속 실패가 사라진다.
이상에서는 출력축(54)에 전진기어(54b,54c,54d) 및 후진기어(54e)가 회전 가능하게 배치되고, 전진변속기구(56) 및 후진변속기구(57)가 배치되는 것으로 설명하였으나, 출력축(54)은 변속을 위한 복수의 기어가 회전가능하게 배치되고, 전진변속기구(56) 및 후진변속기구(57)가 배치되는 자동화 수동변속기(50) 내부의 축을 의미하는 것으로서, 반드시 출력축(54)일 필요는 없으며, 회전이 입력되는 입력축(52), 입력축(52)과 함께 회전되는 부축(53) 및 동력이 출력되는 출력축(54) 중 적어도 하나의 축일 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 내연기관 엔진 20: 클러치
22: 제1 클러치 플레이트 24: 제2 클러치 플레이트
30: 전기 모터 40: 배터리
50: 자동화 수동변속기 52: 입력축
53: 부축 54: 출력축
54b,54c,54d: 전진기어 54e: 후진기어
56a: 싱크로허브 56b: 싱크로슬리브
57a: 도그허브 57b: 도그슬리브
57d, 54h: 돌출부

Claims (5)

  1. 내연기관 엔진;
    전기 모터;
    제1 클러치 플레이트;
    상기 제1 클러치 플레이트와 접속 또는 접속해제되어, 상기 내연기관 엔진 및 전기 모터 상호간의 동력을 단속하는 제2 클러치 플레이트;
    상기 내연기관 엔진 및 전기 모터 중 적어도 하나의 동력에 의해 회전되고, 복수의 기어가 회전가능하게 배치되는 축;
    상기 축에 배치되어 상기 축과 함께 회전되는 도그허브; 및
    상기 도그허브의 둘레면에 배치되어 상기 도그허브와 함께 회전되고, 후진 변속시 상기 도그허브에 대해 이동되어서 상기 복수의 기어 중 후진기어와 물림되는 도그슬리브;를 포함하고,
    차량이 적어도 상기 내연기관 엔진의 동력에 의해 주행하는 패러럴 모드이면, 상기 후진 변속시 상기 도그슬리브가 상기 후진기어와 물릴 수 있는 위치로 회전되도록, 상기 전기 모터를 회전시키거나 상기 제1 클러치 플레이트 및 제2 클러치 플레이트를 접속시키는 하이브리드 차량.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도그슬리브 및 후진기어는, 마주보는 면에 서로 물림되는 복수의 돌출부가 각각 형성된 하이브리드 차량.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 클러치 플레이트 및 제2 클러치 플레이트를 접속시킬 때는, 상기 내연기관 엔진으로부터 상기 축에 전달되는 토크값이나, 상기 내연기관 엔진과 상기 축의 속도차에 따라 접속시키는 정도를 달리하는 하이브리드 차량.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 축에 배치되어 상기 축과 함께 회전되는 싱크로허브와,
    상기 싱크로허브의 둘레면에 배치되어 상기 싱크로허브와 함께 회전되고, 전진 변속시 상기 싱크로허브에 대해 이동되어서 상기 복수의 기어 중 전진기어와 동일한 속도로 회전되면서 물림되는 싱크로슬리브를 더 포함하고,
    상기 차량이 상기 전기 모터의 동력에 의해 주행하는 시리즈 모드이면, 상기 전진 변속 후 상기 전기 모터를 역회전시켜서 후진 주행을 하는 하이브리드 차량.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 차량이 상기 시리즈 모드이면, 1단 변속 후 상기 전기 모터를 역회전시켜서 후진 주행을 하는 하이브리드 차량.
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