KR20150060061A

KR20150060061A - 차량의 하이브리드 변속기

Info

Publication number: KR20150060061A
Application number: KR1020130144019A
Authority: KR
Inventors: 박종윤
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-06-03
Also published as: KR101550987B1

Abstract

본 발명은 컴팩트한 구성으로 차량에의 탑재성과 제조 비용의 저감 및 차량 연비의 향상에 기여할 수 있도록 하면서도, 구현할 수 있는 변속단이 상대적으로 많고, 구동 중 불필요한 동력소모를 방지하여 차량의 연비를 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량의 하이브리드 변속기{HYBRID TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 하이브리드 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진과 모터의 동력으로 구동력을 제공하는 변속기의 구조에 관한 기술이다.

차량의 하이브리드 변속기는 엔진과 모터로부터의 동력을 차량의 주행 상태에 적합하게 조합하여 구동륜으로 인출할 수 있도록 구성되어야 한다.

또한, 가급적 소요되는 부품의 수가 작고 중량이 작으며 컴팩트하게 구성되어야 제작에 소요되는 비용이 저감되고 차량의 연비를 향상시킬 수 있으며, 차량에의 탑재성이 용이해지며, 상기한 바와 같이 비교적 적은 부품과 중량으로 컴팩트하게 구성되어야 하면서도 가급적 많은 변속단을 구현할 수 있도록 구성되어야 엔진의 효율적인 운전이 가능하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 동력을 구동륜으로 전달하는 과정 중에 불필요하게 동력을 소모하게 되는 원인이 없어야 동력의 효율적인 사용으로 차량의 연비 향상을 극대화할 수 있게 된다.

상기의 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

1020080058388

A

본 발명은 컴팩트한 구성으로 차량에의 탑재성과 제조 비용의 저감 및 차량 연비의 향상에 기여할 수 있도록 하면서도, 구현할 수 있는 변속단이 상대적으로 많고, 구동 중 불필요한 동력소모를 방지하여 차량의 연비를 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 차량의 하이브리드 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 변속기는

제1클러치를 통해 엔진의 동력을 입력 받을 수 있도록 설치된 제1입력축과;

상기 제1입력축에 평행하게 배치되고 상기 제1입력축과는 다른 경로로 상기 엔진으로부터의 동력을 전달받도록 설치된 제2입력축과;

상기 제1입력축 및 제2입력축에 평행하게 배치된 출력축과;

상기 출력축에 구비된 다수의 기어들에 공통으로 외접하도록 상기 제1입력축 및 제2입력축에 배치되어 각각 하나의 변속단을 형성하도록 된 다수의 변속단기어들 및 상기 다수의 변속단기어들 각각을 상기 제1입력축 또는 제2입력축에 연결하거나 해제하도록 하는 다수의 동기장치를 구비하여 어느 한 변속단을 형성할 수 있도록 구성된 공통변속모듈과;

상기 제1입력축에 2개의 병렬적인 클러치수단으로 연결된 모터와;

상기 제1입력축에 구비된 한 변속단기어와 상기 제1입력축에 각각 회전요소가 하나씩 연결되고 다른 한 회전요소는 고정하는 상태를 전환할 수 있도록 된 유성기어장치;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 변속기의 구성을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 변속기에서 엔진에 의해 제1입력축이 구동되는 상황을 설명한 도면,
도 3은 도 1의 변속기에서 모터에 의해 제1입력축이 구동되는 상황을 설명한 도면,
도 4는 도 1의 변속기에서 회생제동 작용을 설명한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 하이브리드 변속기의 실시예는, 제1클러치(CL1)를 통해 엔진의 동력을 입력 받을 수 있도록 설치된 제1입력축(IN-1)과; 상기 제1입력축(IN-1)에 평행하게 배치되고 상기 제1입력축(IN-1)과는 다른 경로로 상기 엔진으로부터의 동력을 전달받도록 설치된 제2입력축(IN-2)과; 상기 제1입력축(IN-1) 및 제2입력축(IN-2)에 평행하게 배치된 출력축(OUT)과; 상기 출력축(OUT)에 구비된 다수의 기어들에 공통으로 외접하도록 상기 제1입력축(IN-1) 및 제2입력축(IN-2)에 배치되어 각각 하나의 변속단을 형성하도록 된 다수의 변속단기어들 및 상기 다수의 변속단기어들 각각을 상기 제1입력축(IN-1) 또는 제2입력축(IN-2)에 연결하거나 해제하도록 하는 다수의 동기장치를 구비하여 어느 한 변속단을 형성할 수 있도록 구성된 공통변속모듈(MD)과; 상기 제1입력축(IN-1)에 2개의 병렬적인 클러치수단으로 연결된 모터(M)와; 상기 제1입력축(IN-1)에 구비된 한 변속단기어와 상기 제1입력축(IN-1)에 각각 회전요소가 하나씩 연결되고 다른 한 회전요소는 고정하는 상태를 전환할 수 있도록 된 유성기어장치(PG)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명 실시예는 상기 공통변속모듈(MD)에서 출력축(OUT)에 구비된 하나의 기어에 대하여 제1입력축(IN-1)과 제2입력축(IN-2)에 각각 하나씩의 변속단기어가 치합되어 2개의 서로 다른 변속단을 형성하도록 함으로써 일반적으로 외접기어 한 쌍이 하나의 변속단을 형성하는 것보다 소요되는 기어의 개수를 줄일 수 있도록 하면서, 또한 상기 유성기어장치(PG)를 사용하여 상기 제1입력축(IN-1)에 배치된 하나의 변속단기어는 또 다른 하나의 변속단을 더 구현할 수 있도록 구성함으로써, 소요되는 축의 개수 및 부품들의 개수를 축소하면서도 상대적으로 많은 변속단을 구현할 수 있도록 함에 의해 컴팩트하고 중량이 작은 탑재성 좋은 변속기를 제공함과 아울러 차량의 연비 향상에 크게 기여할 수 있도록 한 것이다.

상기 모터(M)와 제1입력축(IN-1) 사이의 병렬적인 클러치수단은 상기 모터(M)와 상기 제1입력축(IN-1) 사이에 설치되어 상기 모터(M)로부터 상기 제1입력축(IN-1) 방향의 동력전달만 가능하게 하는 원웨이클러치(OWC)와, 상기 제1입력축(IN-1)을 상기 모터(M)에 연결하거나 차단하도록 된 도그클러치(DC)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 도그클러치(DC)는 동기장치 등으로 대체될 수도 있다.

상기와 같이 제1입력축(IN-1)과 모터(M) 사이를 원웨이클러치(OWC)로 연결함에 따라 엔진에 의해 상기 제1입력축(IN-1)이 구동되어 차량이 주행하는 동안에는 상기 모터(M)로 엔진으로부터의 동력이 유출되지 않고 모터(M)는 구동 저항으로 작용하지 않아서, 엔진으로부터의 동력을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 됨에 따라 차량의 연비를 더욱 향상시킬 수 있도록 된 것이다.

한편, 상기 제2입력축(IN-2)은 상기 제1입력축(IN-1)과 동심축으로 설치되어 상기 엔진으로부터의 동력을 제2클러치(CL2)를 통해 전달받는 제1전달기어(T1)와, 상기 제1전달기어(T1)에 치합된 제2전달기어(T2)와, 상기 제2전달기어(T2)에 치합되고 상기 제1입력축(IN-1)에 일체로 설치된 제3전달기어(T3)를 통하여 상기 엔진으로부터의 동력을 전달받도록 구성된다.

상기 제1입력축(IN-1)과 출력축(OUT) 사이에는 일련의 변속단들 중 홀수단들이 배치되고, 상기 제2입력축(IN-2)과 출력축(OUT) 사이에는 상기 일련의 변속단들 중 짝수단들이 배치되도록 하였는 바, 본 실시예에서, 상기 제1입력축(IN-1)에는 3, 5, 7단 변속단기어가 구비되고, 상기 제2입력축(IN-2)에는 2, 4, 6단 변속단기어가 구비되도록 하였다.

물론, 상기 제1입력축(IN-1)에는 상기 3단변속단기어(3D) 또는 7단변속단기어(7D)를 상기 제1입력축(IN-1)에 연결하거나 해제하는 상태를 전환하도록 3＆7단동기장치(3＆7S)가 구비되고, 상기 5단변속단기어(5D)를 상기 제1입력축(IN-1)에 연결하거나 해제하도록 5단동기장치(5S)가 구비되며, 상기 제2입력축(IN-2)에는 상기 2단변속단기어(2D) 또는 6단변속단기어(6D)를 상기 제2입력축(IN-2)에 연결하거나 해제하는 상태를 전환할 수 있도록 2＆6단동기장치(2＆6S)가 구비되고, 상기 4단변속단기어(4D)를 상기 제2입력축(IN-2)에 연결하거나 해제할 수 있도록 4단동기장치(4S)가 구비되어 있다.

또한, 별도의 후진아이들러축(IS)에 후진아이들러기어(IDG)가 R단동기장치(RS)에 의해 후진아이들러축(IS)에 연결되거나 해제됨으로써 후진단인 R단을 구현할 수 있도록 하고 있다.

상기 유성기어장치(PG)는 선기어(S)가 상기 제1입력축(IN-1)에 연결되고, 캐리어(C)가 3단변속단기어에 연결되며, 링기어(R)는 고정 가능하도록 구성되는 바, 본 실시예에서 상기 유성기어장치(PG)의 링기어(R)는 싱크로기구인 고정동기장치(FS)에 의해 고정 가능하게 설치되는 구조로 하였다.

도 2를 참조하면, 엔진으로부터의 동력이 제1클러치(CL1)를 통해 상기 제1입력축(IN-1)으로 제공되면 상기 원웨이클러치(OWC)에 의해 상기 모터(M)로는 동력이 누출되지 않고 3단변속단기어(3D)를 통해 출력축(OUT)으로 3단의 출력이 인출되게 된다.

즉, 엔진에 의해 차량이 구동되는 동안에는 모터(M)에 의한 불필요한 드래그 토크가 발생하지 않아서 엔진 동력의 효율이 향상됨에 의해 연비를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 3단변속단기어(3D)는 1단을 구현하는 데에 겸용으로 사용되는 바, 도 2의 상태에서 만약 상기 고정동기장치(FS)로 상기 유성기어장치(PG)의 링기어(R)를 고정시키면, 상기 제1입력축(IN-1)과 일체인 선기어(S)의 회전력이 상기 캐리어(C)로 감속되어 상기 3단변속단기어(3D)를 구동시킴에 따라 1단의 변속단이 출력축(OUT)으로 인출되게 되는 것이다.

도 3은 모터(M)에 의해 상기 제1입력축(IN-1)이 구동되는 상태를 설명한 것으로서, 모터(M)가 구동되고 상기 제1클러치(CL1)는 해제된 상태이면, 상기 모터(M)의 구동력이 원웨이클러치(OWC)를 통해 상기 제1입력축(IN-1)으로 전달되어 3＆7단동기장치를 통해 3단변속단기어(3D)를 구동함에 의해 3단의 출력이 상기 출력축(OUT)으로 인출되게 되는 것이다.

도 4는 회생제동 상태를 설명한 것으로서, 구동륜으로부터 역으로 입력되는 동력이 상기 3단변속단기어(3D)를 통해 제1입력축(IN-1)으로 입력될 때, 상기 원웨이클러치(OWC)에 의해 모터(M)로 전달되지 않는 것을 방지하기 위하여 상기 도그클러치(DC)를 체결함에 의해 상기 제1입력축(IN-1)으로 유입된 동력이 상기 도그클러치(DC)를 통해 상기 모터(M)를 구동하여 발전을 수행하도록 하는 것이다.

즉, 본 발명은 통상의 주행시에는 상기 도그클러치(DC)를 해제한 상태로서, 엔진에 의해 상기 제1입력축(IN-1)이 구동되는 상황이면 상기 모터(M)로 불필요한 엔진 동력이 소모되지 않도록 하고, 모터(M)에 의해 상기 제1입력축(IN-1)이 구동되어야 하는 상황이 되면 상기 원웨이클러치(OWC)가 구조적으로 이를 허용하도록 하다가, 회생제동이 필요한 상황에서만 상기 도그클러치(DC)로 상기 제1입력축(IN-1)을 상기 모터(M)에 직결시켜서 회생제동 작용이 이루어질 수 있도록 하는 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.

CL1; 제1클러치
IN-1; 제1입력축
IN-2; 제2입력축
OUT; 출력축
MD; 공통변속모듈
M; 모터
PG; 유성기어장치
OWC; 원웨이클러치
DC; 도그클러치
CL2; 제2클러치
T1; 제1전달기어
T2; 제2전달기어
T3; 제3전달기어
3D; 3단변속단기어
7D; 7단변속단기어
3＆7S; 3＆7단동기장치
5D; 5단변속단기어
5S; 5단동기장치
2D; 2단변속단기어
6D; 6단변속단기어
2＆6S; 2＆6단동기장치
4D; 4단변속단기어
4S; 4단동기장치
IS; 후진아이들러축
IDG; 후진아이들러기어
RS; R단동기장치
S; 선기어
C; 캐리어
R; 링기어
FS; 고정동기장치

Claims

제1클러치(CL1)를 통해 엔진의 동력을 입력 받을 수 있도록 설치된 제1입력축(IN-1)과;
상기 제1입력축(IN-1)에 평행하게 배치되고 상기 제1입력축(IN-1)과는 다른 경로로 상기 엔진으로부터의 동력을 전달받도록 설치된 제2입력축(IN-2)과;
상기 제1입력축(IN-1) 및 제2입력축(IN-2)에 평행하게 배치된 출력축(OUT)과;
상기 출력축(OUT)에 구비된 다수의 기어들에 공통으로 외접하도록 상기 제1입력축(IN-1) 및 제2입력축(IN-2)에 배치되어 각각 하나의 변속단을 형성하도록 된 다수의 변속단기어들 및 상기 다수의 변속단기어들 각각을 상기 제1입력축(IN-1) 또는 제2입력축(IN-2)에 연결하거나 해제하도록 하는 다수의 동기장치를 구비하여 어느 한 변속단을 형성할 수 있도록 구성된 공통변속모듈(MD)과;
상기 제1입력축(IN-1)에 2개의 병렬적인 클러치수단으로 연결된 모터(M)와;
상기 제1입력축(IN-1)에 구비된 한 변속단기어와 상기 제1입력축(IN-1)에 각각 회전요소가 하나씩 연결되고 다른 한 회전요소는 고정하는 상태를 전환할 수 있도록 된 유성기어장치(PG);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 모터(M)와 제1입력축(IN-1) 사이의 병렬적인 클러치수단은
상기 모터(M)와 상기 제1입력축(IN-1) 사이에 설치되어 상기 모터(M)로부터 상기 제1입력축(IN-1) 방향의 동력전달만 가능하게 하는 원웨이클러치(OWC)를 포함하여 구성되는 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 2에 있어서,
상기 모터(M)와 제1입력축(IN-1) 사이의 병렬적인 클러치수단은
상기 원웨이클러치(OWC)와 상기 제1입력축(IN-1)을 상기 모터(M)에 연결하거나 차단하도록 된 도그클러치(DC);
로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제2입력축(IN-2)은
상기 제1입력축(IN-1)과 동심축으로 설치되어 상기 엔진으로부터의 동력을 제2클러치(CL2)를 통해 전달받는 제1전달기어(T1)와;
상기 제1전달기어(T1)에 치합된 제2전달기어(T2)와;
상기 제2전달기어(T2)에 치합되고 상기 제1입력축(IN-1)에 일체로 설치된 제3전달기어(T3);
를 통하여 상기 엔진으로부터의 동력을 전달받도록 된 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1입력축(IN-1)과 출력축(OUT) 사이에는 일련의 변속단들 중 홀수단들이 배치되고;
상기 제2입력축(IN-2)과 출력축(OUT) 사이에는 상기 일련의 변속단들 중 짝수단들이 배치된 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 5에 있어서,
상기 유성기어장치(PG)는 선기어(S)가 상기 제1입력축(IN-1)에 연결되고, 캐리어(C)가 3단변속단기어(3D)에 연결되며, 링기어(R)는 고정 가능하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
청구항 6에 있어서,
상기 유성기어장치(PG)의 링기어(R)는 싱크로기구인 고정동기장치(FS)에 의해 고정 가능하게 설치되는 것
을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.