KR20160038125A - 차량의 하이브리드 변속기 - Google Patents

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KR20160038125A
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현대자동차주식회사
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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
엔진의 동력을 전달 받을 수 있도록 설치된 입력축과;
상기 입력축을 엔진과 연결하거나 차단할 수 있도록 설치된 입력클러치와;
상기 입력축에 직결된 모터와;
각각 상기 입력축에 설치된 다수의 구동기어와 치합되어 다수의 변속단을 형성하는 다수의 피동기어를 구비한 제1출력축 및 제2출력축과;
상기 엔진의 동력을 상기 제1출력축 또는 제2출력축에 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 동력단속수단;
을 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 발명의 차량의 하이브리드 변속기의 실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 변속기가 EV모드 1속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 3은 도 1의 변속기가 EV모드 2속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 4는 도 1의 변속기가 EV모드 3속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 5는 도 1의 변속기가 EV모드 4속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 6은 도 1의 변속기가 EV모드 5속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 7은 도 1의 변속기가 EV모드 6속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 8은 도 1의 변속기가 HEV모드 1속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 9는 도 1의 변속기가 HEV모드 2속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 10은 도 1의 변속기가 HEV모드 3속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 11은 도 1의 변속기가 HEV모드 4속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 12는 도 1의 변속기가 HEV모드 5속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 13은 도 1의 변속기가 HEV모드 6속을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 14는 도 1의 변속기가 도 8의 상태로부터 도 9의 상태로 변속하는 과정을 설명한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 하이브리드 변속기의 실시예는, 엔진(E)의 동력을 전달 받을 수 있도록 설치된 입력축(IN)과; 상기 입력축(IN)을 엔진(E)과 연결하거나 차단할 수 있도록 설치된 입력클러치(IC)와; 상기 입력축(IN)에 직결된 모터(M)와; 각각 상기 입력축(IN)에 설치된 다수의 구동기어와 치합되어 다수의 변속단을 형성하는 다수의 피동기어를 구비한 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)과; 상기 엔진(E)의 동력을 상기 제1출력축(OUT1) 또는 제2출력축(OUT2)에 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 동력단속수단을 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명은 상기 입력축(IN)이 엔진(E)의 동력과 모터의 동력을 모두 전달받을 수 있도록 구성되고, 상기 제1출력축(OUT1)과 제2출력축(OUT2)이 상기 입력축(IN)에 구비된 구동기어들과 결합하는 피동기어들을 구비하여 각 변속단들을 형성함과 아울러, 상기 엔진(E)의 동력을 상기 제1출력축(OUT1)과 제2출력축(OUT2) 중 어느 하나에 전달할 수 있는 상태를 상기 동력단속수단으로 전환할 수 있도록 함으로써, 변속시에는 엔진(E)의 동력을 지속적으로 구동륜으로 전달할 수 있도록 함으로써, 종래 변속시 구동륜으로의 동력전달이 차단되는 문제를 해결할 수 있도록 한 것이다.
본 실시예에서, 상기 동력단속수단은 회전축이 상기 입력축(IN)과 동심축을 이루어 배치된 제1연결기어(G1)와; 상기 제1연결기어(G1)와 치합되고 상기 제1출력축(OUT1)에 회전이 구속된 상태로 설치된 제2연결기어(G2)와; 상기 제1연결기어(G1)의 회전축에 상기 엔진(E)으로부터의 동력을 연결하거나 차단할 수 있도록 설치된 변속클러치(TC)를 포함하여 구성된다.
따라서, 변속시에 상기 변속클러치(TC)를 결합하면, 상기 엔진(E)의 동력은 상기 제1연결기어(G1)와 제2연결기어(G2)를 통해 바로 제1출력축(OUT1)으로 전달되는 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.
본 실시예에서, 상기 입력축(IN)은 중공축으로 형성되고, 상기 변속클러치(TC)는 상기 입력축(IN)의 중심을 관통하여 엔진(E)으로 연결되며, 상기 변속클러치(TC)는 상기 모터의 중심부 공간에 위치하도록 하여, 보다 컴팩트한 변속기의 구성이 가능하도록 함으로써, 차량의 탑재성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
상기 제1출력축(OUT1)에 구비된 피동기어들은 상기 입력축(IN)의 구동기어들과 치합되어 일련의 변속단들 중 홀수단을 형성하도록 구성되고, 상기 제2출력축(OUT2)에 구비된 피동기어들은 상기 입력축(IN)의 구동기어들과 치합되어 일련의 변속단들 중 짝수단을 형성하도록 구성된다.
본 실시예에서, 상기 입력축(IN)에는 제1구동기어(D1)와 제2구동기어(D2) 및 제3구동기어(D3)가 구비되고, 상기 제1출력축(OUT1)에는 상기 제1구동기어(D1)에 치합되어 1단 변속단을 구현하는 1단피동기어(P1)와, 상기 제2구동기어(D2)에 치합되어 3단 변속단을 구현하는 3단피동기어(P3)와, 상기 제3구동기어(D3)에 치합되어 5단 변속단을 구현하는 5단피동기어(P5)가 구비된다.
상기 제2출력축(OUT2)에는 상기 제1구동기어(D1)에 치합되어 2단 변속단을 구현하는 2단피동기어(P2)와, 상기 제2구동기어(D2)에 치합되어 4단 변속단을 구현하는 4단피동기어(P4)와, 상기 제3구동기어(D3)에 치합되어 6단 변속단을 구현하는 6단피동기어(P6)가 구비된다.
또한, 상기 제1출력축(OUT1)에는 상기 1단피동기어(P1) 또는 3단피동기어(P3)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시키거나 해제할 수 있도록 하는 1＆3단동기장치(1＆3S)와, 상기 5단피동기어(P5)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시키거나 해제할 수 있도록 하는 5단동기장치(5S)가 구비된다.
상기 제2출력축(OUT2)에는 상기 2단피동기어(P2) 또는 4단피동기어(P4)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시키거나 해제할 수 있도록 하는 2＆4단동기장치(2＆4S)와, 상기 6단피동기어(P6)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시키거나 해제할 수 있도록 하는 6단동기장치(6S)가 구비된다.
한편, 상기 입력클러치(IC)는 노멀 클로즈 타입(NORMAL CLOSE TYPE)으로 구성하고, 상기 변속클러치(TC)는 노멀 오픈 타입(NORMAL OPEN TYPE)으로 구성하여, 통상적인 차량의 주행상황에서 각 클러치의 작동에 소요되는 에너지를 상대적으로 저감시키도록 하면, 차량의 연비 향상에 도움이 될 수 있다.
즉, 상기 입력클러치(IC)는 후술하는 HEV모드에서 체결되어 있어야 하고, 차량의 주행이 대체로 HEV모드로 이루어지게 되는 것을 전제로, 상기 입력클러치(IC)가 노멀 클로즈 타입으로 구성되면, 대부분의 경우 별도의 작동력을 요하지 않고, 후술하는 변속중이나 EV모드에서만 해제하기 위한 작동력을 소모하며, 반대로 변속클러치(TC)는 변속시에만 사용되므로, 노멀 오픈 타입으로 구성되어 그 작동에 소요되는 에너지를 최소화할 수 있는 것이다.
물론, 상기 제1출력축(OUT1)에는 제1출력기어(OG1)가 구비되고, 제2출력축(OUT2)에는 제2출력기어(OG2)가 구비되어, 상기 제1출력기어(OG1) 및 제2출력기어(OG2)가 디퍼렌셜의 링기어(R)에 치합됨으로써, 동력을 각 구동륜으로 전달할 수 있도록 구성되어 있다.
도 2 내지 도 7은 EV모드 1속 내지 6속을 차례로 도시한 것으로서, 도 2의 1속에서는 1＆3단동기장치(1＆3S)가 1단피동기어(P1)를 제1출력축(OUT1)에 연결하고, 도 3의 2속에서는 2＆4단동기장치(2＆4S)가 2단피동기어(P2)를 제2출력축(OUT2)에 연결하며, 도 4의 3속에서는 1＆3단동기장치(1＆3S)가 3단피동기어(P3)를 제1출력축(OUT1)에 연결하고, 도 5의 4속에서는 2＆4단동기장치(2＆4S)가 4단피동기어(P4)를 제2출력축(OUT2)에 연결하며, 도 6의 5속에서는 5단동기장치(5S)가 5단피동기어(P5)를 제1출력축(OUT1)에 연결하고, 도 7의 6속에서는 6단동기장치(6S)가 6단피동기어(P6)를 제2출력축(OUT2)에 연결한 상태에서, 상기 모터를 구동함으로써, 각각의 변속단이 구현된다.
도 8 내지 도 13은 HEV모드 1속 내지 6속을 차례로 도시한 것으로서, 도 8의 1속에서는 1＆3단동기장치(1＆3S)가 1단피동기어(P1)를 제1출력축(OUT1)에 연결하고, 도 9의 2속에서는 2＆4단동기장치(2＆4S)가 2단피동기어(P2)를 제2출력축(OUT2)에 연결하며, 도 10의 3속에서는 1＆3단동기장치(1＆3S)가 3단피동기어(P3)를 제1출력축(OUT1)에 연결하고, 도 11의 4속에서는 2＆4단동기장치(2＆4S)가 4단피동기어(P4)를 제2출력축(OUT2)에 연결하며, 도 12의 5속에서는 5단동기장치(5S)가 5단피동기어(P5)를 제1출력축(OUT1)에 연결하고, 도 13의 6속에서는 6단동기장치(6S)가 6단피동기어(P6)를 제2출력축(OUT2)에 연결한 상태에서, 상기 모터(M)를 구동함과 아울러 상기 입력클러치(IC)를 체결하여 상기 엔진(E)의 동력이 상기 입력축(IN)으로 전달되도록 하면, 상기 모터(M)의 동력과 엔진(E)의 동력이 상기 입력축(IN)에서 합쳐진 후 각 변속단에서 변속되어 상기 디퍼렌셜의 링기어(R)로 인출되게 되는 것이다.
한편, 예컨대 도 8의 HEV모드 1속 상태로부터 도 9의 HEV 2속 상태로 변속하는 과정을 도 14를 참고하여 살펴보면, 먼저 도 8의 상태로부터 도 14와 같이 상기 변속클러치(TC)를 체결하면서 상기 입력클러치(IC)를 해제하면, 상기 입력축(IN)으로의 엔진(E)동력은 차단되고, 상기 엔진(E)의 동력은 상기 변속클러치(TC)와 제1연결기어(G1) 및 제2연결기어(G2)를 통해 상기 제1출력축(OUT1)으로 계속해서 전달된다.
따라서, 구동륜에는 엔진(E)으로부터의 동력이 계속해서 전달되고, 상기 입력축(IN)은 엔진(E)으로부터 자유로운 상태여서, 상기 1＆3단동기장치(1＆3S)를 해제하고 2＆4단동기장치(2＆4S)로 2단피동기어(P2)를 제2출력축(OUT2)에 연결한 후, 상기 입력클러치(IC)를 접합시키면 도 9의 HEV 2속상태로 전환되며, 이러한 과정 중에 구동륜으로의 동력 단절 없이 지속적으로 동력이 구동륜으로 제공되어, 차량의 주행감과 변속감이 크게 향상되게 된다.
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
IN; 입력축
IC; 입력클러치
M; 모터
OUT1; 제1출력축
OUT2; 제2출력축
G1; 제1연결기어
G2; 제2연결기어
TC; 변속클러치
D1; 제1구동기어
D2; 제2구동기어
D3; 제3구동기어
P1; 1단피동기어
P3; 3단피동기어
P5; 5단피동기어
P2; 2단피동기어
P6; 6단피동기어
P4; 4단피동기어
1＆3S; 1＆3단동기장치
5S; 5단동기장치
2＆4S; 2＆4단동기장치
6S; 6단동기장치
OG1; 제1출력기어
OG2; 제2출력기어
R; 링기어

Claims (8)

  1. 엔진(E)의 동력을 전달 받을 수 있도록 설치된 입력축(IN)과;
    상기 입력축(IN)을 엔진(E)과 연결하거나 차단할 수 있도록 설치된 입력클러치(IC)와;
    상기 입력축(IN)에 직결된 모터(M)와;
    각각 상기 입력축(IN)에 설치된 다수의 구동기어와 치합되어 다수의 변속단을 형성하는 다수의 피동기어를 구비한 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)과;
    상기 엔진(E)의 동력을 상기 제1출력축(OUT1) 또는 제2출력축(OUT2)에 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 동력단속수단;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력단속수단은
    회전축이 상기 입력축(IN)과 동심축을 이루어 배치된 제1연결기어(G1)와;
    상기 제1연결기어(G1)와 치합되고 상기 제1출력축(OUT1)에 회전이 구속된 상태로 설치된 제2연결기어(G2)와;
    상기 제1연결기어(G1)의 회전축에 상기 엔진(E)으로부터의 동력을 연결하거나 차단할 수 있도록 설치된 변속클러치(TC);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 입력축(IN)은 중공축으로 형성되고;
    상기 변속클러치(TC)는 상기 입력축(IN)의 중심을 관통하여 엔진(E)으로 연결되는 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 변속클러치(TC)는 상기 모터(M)의 중심부 공간에 위치하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1출력축(OUT1)에 구비된 피동기어들은 상기 입력축(IN)의 구동기어들과 치합되어 일련의 변속단들 중 홀수단을 형성하도록 구성되고;
    상기 제2출력축(OUT2)에 구비된 피동기어들은 상기 입력축(IN)의 구동기어들과 치합되어 일련의 변속단들 중 짝수단을 형성하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 입력축(IN)에는 제1구동기어(D1)와 제2구동기어(D2) 및 제3구동기어(D3)가 구비되고;
    상기 제1출력축(OUT1)에는 상기 제1구동기어(D1)에 치합되어 1단 변속단을 구현하는 1단피동기어(P1)와, 상기 제2구동기어(D2)에 치합되어 3단 변속단을 구현하는 3단피동기어(P3)와, 상기 제3구동기어(D3)에 치합되어 5단 변속단을 구현하는 5단피동기어(P5)가 구비되며;
    상기 제2출력축(OUT2)에는 상기 제1구동기어(D1)에 치합되어 2단 변속단을 구현하는 2단피동기어(P2)와, 상기 제2구동기어(D2)에 치합되어 4단 변속단을 구현하는 4단피동기어(P4)와, 상기 제3구동기어(D3)에 치합되어 6단 변속단을 구현하는 6단피동기어(P6)가 구비되는 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1출력축(OUT1)에는 상기 1단피동기어(P1) 또는 3단피동기어(P3)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시키거나 해제할 수 있도록 하는 1＆3단동기장치(1＆3S)와, 상기 5단피동기어(P5)를 상기 제1출력축(OUT1)에 회전 구속시키거나 해제할 수 있도록 하는 5단동기장치(5S)가 구비되고;
    상기 제2출력축(OUT2)에는 상기 2단피동기어(P2) 또는 4단피동기어(P4)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시키거나 해제할 수 있도록 하는 2＆4단동기장치(2＆4S)와, 상기 6단피동기어(P6)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속시키거나 해제할 수 있도록 하는 6단동기장치(6S)가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 입력클러치(IC)는 노멀 클로즈 타입으로 구비되고, 상기 변속클러치(TC)는 노멀 오픈 타입으로 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 변속기.
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