KR20170110495A - 하이브리드 차량용 트랜스미션 - Google Patents

하이브리드 차량용 트랜스미션 Download PDF

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KR20170110495A
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게이지 사토
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가부시키가이샤 에쿠세디
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Abstract

경량이고 또한 컴팩트하며, 저렴한 하이브리드 차량용 트랜스미션을 실현한다. 이 트랜스미션은, 입력축(1)과, 출력축(2)과, 복수의 입력 기어(Gi1∼Gi4)와, 복수의 출력 기어(Go1∼Go4)와, 모터용 기어(Gm)와, 입력측 및 출력측의 싱크로 기구(12, 13)를 구비하고 있다. 복수의 입력 기어는, 각각 입력축(1)에 지지되어 있다. 복수의 출력 기어는, 각각 출력축(2)에 지지되고, 대응하는 입력 기어로부터의 토크가 전달된다. 모터용 기어(Gm)는, 모터(M)의 토크를 복수의 입력 기어 중 어느 하나에 전달한다. 입력측의 싱크로 기구(12)는, 모터용 기어(Gm)에 맞물리는 하이브리드 입력 기어와, 입력축(1)의 사이를 연결 및 연결 해제한다. 출력측의 싱크로 기구(13)는, 하이브리드 입력 기어로부터 토크가 전달되는 출력 기어와 출력축(2) 사이를 연결 및 연결 해제한다.

Description

하이브리드 차량용 트랜스미션{TRANSMISSION FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은, 트랜스미션, 특히, 복수의 변속단(變速段)을 가지고, 엔진 및 전동 모터의 회전 속도를 변속하여 출력하는 하이브리드 차량용 트랜스미션에 관한 것이다.
엔진과 전동 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 차량이 이미 제공되어 있고, 하이브리드 차량용의 전력 전달 제어 장치(트랜스미션)로서 특허 문헌 1에 나타낸 것이 있다. 이 특허 문헌 1에 나타낸 장치는, 복수의 엔진측의 변속단과, 복수의 전동 모터측의 변속단을 구비하고 있다. 그리고, 엔진측의 변속단 및 전동 모터측의 변속단의 양쪽에 변속 요구가 있고, 그 변속 요구의 조합이 특정한 조합의 경우에 특수한 제어가 행해지게 되어 있다. 그리고, 이 특수한 제어에 의해, 중단이 없는 토크 어시스트를 실현하고 있다.
일본 공개특허 제2014-136495호 공보
특허 문헌 1의 트랜스미션에서는, 전체의 구성이 복잡하므로 장치가 대형화되고, 또한 염가로 구성하는 것이 곤란하다.
본 발명의 과제는, 경량이고 또한 컴팩트하며, 저렴한 하이브리드 차량용 트랜스미션을 실현하는 것에 있다.
(1) 본 발명의 일측면에 관한 하이브리드 차량용 트랜스미션은, 복수의 변속단을 가지고, 엔진 및 전동 모터의 회전 속도를 변속하여 출력한다. 이 트랜스미션은, 엔진으로부터의 토크가 입력되는 입력축과, 입력축과 평행하게 배치된 출력축과, 복수의 입력 기어와, 복수의 출력 기어와, 모터 토크 전달 부재와, 입력측 연결 수단과, 출력측 연결 수단을 구비하고 있다. 복수의 입력 기어는, 복수의 변속단에 대응하여 설치되고, 각각 입력축에 지지되어 있다. 복수의 출력 기어는, 복수의 변속단에 대응하여 설치되고, 각각 출력축에 지지되고, 복수의 입력 기어로부터의 토크가 전달된다. 모터 토크 전달 부재는, 전동 모터의 토크를 복수의 입력 기어 중 어느 하나에 전달한다. 입력측 연결 수단은, 모터 토크 전달 부재에 의해 토크가 전달되는 하이브리드 입력 기어와 입력축 사이를 연결 및 연결 해제한다. 출력측 연결 수단은, 하이브리드 입력 기어로부터 토크가 전달되는 출력 기어와 출력축 사이를 연결 및 연결 해제한다.
이 트랜스미션에서는, 엔진으로부터의 토크는, 입력축→입력 기어 및 출력 기어의 쌍→출력축의 경로로 전달된다.
또한, 전동 모터로부터의 토크는, 하이브리드 입력 기어로부터 토크가 전달되는 출력 기어가 출력측 연결 수단에 의해 출력축에 연결되고, 이하의 경로로 전달된다.
(a) 하이브리드 입력 기어가 입력측 연결 수단에 의해 입력축에 연결되는 경우에는, 모터 토크 전달 부재→하이브리드 입력 기어→입력축→다른 입력 기어 및 출력 기어의 쌍→출력축의 경로로 전달된다.
(b) 하이브리드 입력 기어가 입력축에 연결되지 않을 경우에는, 모터 토크 전달 부재→하이브리드 입력 기어 및 대응하는 출력 기어의 쌍→출력축의 경로로 전달된다.
여기서는, 장치 전체의 구성을 간단하게 실현할 수 있고, 경량이고 또한 컴팩트하며, 저렴한 장치를 실현할 수 있다.
(2) 본 발명의 다른 측면에 관한 하이브리드 차량용 트랜스미션에서는, 하이브리드 입력 기어는, 복수의 변속단 중 최고속단보다도 저속측의 변속단용의 입력 기어이다.
(3) 본 발명의 또 다른 측면에 관한 하이브리드 차량용 트랜스미션에서는, 입력측 연결 수단은, 하이브리드 입력 기어 및 하이브리드 입력 기어보다 1단 고속측의 변속단용 입력 기어 중 어느 하나와, 입력축을 선택적으로 연결 및 연결 해제한다.
(4) 본 발명의 또 다른 측면에 관한 하이브리드 차량용 트랜스미션에서는, 하이브리드 입력 기어는, 복수의 변속단 중 최저속단 이외의 고속단측의 변속단용의 입력 기어이다.
(5) 본 발명의 또 다른 측면에 관한 하이브리드 차량용 트랜스미션에서는, 하이브리드 입력 기어는, 복수의 변속단 중 최고속단의 1단 저속측으로서 또한 3속용 이상의 변속단용의 입력 기어이다.
(6) 본 발명의 또 다른 측면에 관한 하이브리드 차량용 트랜스미션에서는, 복수의 입력 기어는, 각각 입력축에 회전 가능하게 지지된 1속용 입력 기어, 2속용 입력 기어, 3속용 입력 기어, 및 4속용 입력 기어를 포함한다. 또한, 복수의 출력 기어는, 각각 출력축에 고정된 1속용 출력 기어, 2속용 출력 기어, 및 4속용 출력 기어와, 출력축에 회전 가능하게 지지된 3속용 출력 기어를 포함한다. 그리고, 하이브리드 입력 기어는, 3속용 입력 기어이다.
(7) 본 발명의 또 다른 측면에 관한 하이브리드 차량용 트랜스미션에서는, 모터 토크 전달 부재는, 전동 모터의 출력축에 연결되고, 하이브리드 입력 기어에 맞물리는 모터용 기어이다.
이상과 같은 본 발명에서는, 경량이고 또한 컴팩트하며, 저렴한 하이브리드 차량용 트랜스미션을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 트랜스미션의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 2는 변속 패턴의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3은 변속 패턴 1의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 4는 변속 패턴 2의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 5는 변속 패턴 3의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 6은 변속 패턴 4의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 7은 변속 패턴 5의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 8은 변속 패턴 6의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 9는 변속 패턴 7의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 10은 변속 패턴 8의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 11은 변속 패턴 9의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 12는 변속 패턴 10의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 13은 변속 패턴 11의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 트랜스미션의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 15는 도 14의 트랜스미션의 변속 패턴의 일례를 나타낸 도면이다.
도 16은 변속 패턴 1의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 17은 변속 패턴 2의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 18은 변속 패턴 3의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 19는 변속 패턴 4의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 20은 변속 패턴 5의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 21은 변속 패턴 6의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 22는 변속 패턴 7의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 23은 변속 패턴 8의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
도 24는 변속 패턴 9의 토크 플로우를 나타낸 도면이다.
I. 제1 실시형태
[전체 구성]
도 1에, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 하이브리드 차량용 트랜스미션의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 이 트랜스미션(10)은, 4단의 변속단을 가지고, 엔진(도시하지 않음) 및 전동 모터(이하, 단지 「모터」라고 함)(M)의 회전 속도를 변속하여 차축에 출력하는 것이다.
트랜스미션(10)은, 입력축(1)과, 출력축(2)과, 아이들러축(3)과, 입력축(1)에 지지된 입력 기어열(4)과, 출력축(2)에 지지된 출력 기어열(5)과, 제1∼제3 싱크로 기구(機構)(연결 수단의 일례)(11, 12, 13)와, 모터용 기어(모터 토크 전달 부재의 일례)(Gm)를 가지고 있다. 또한, 트랜스미션(10)은, 파이널(final) 기어열(15)과, 디퍼렌셜 기어(16)와, 리버스용 기어열(17)을 가지고 있다.
[입력축(1)]
입력축(1)의 선단은, 클러치 장치(7)의 출력부에 연결되어 있다. 엔진으로부터의 토크는, 클러치 장치(7)를 통하여 입력축(1)에 입력된다. 그리고, 입력축(1)은, 도시하지 않은 트랜스미션 케이스에 회전 가능하게 지지되어 있다.
[출력축(2)]
출력축(2)은, 입력축(1)과 평행하게 배치되고, 도시하지 않은 트랜스미션 케이스에 회전 가능하게 지지되어 있다.
[아이들러축(3)]
아이들러축(3)은, 입력축(1) 및 출력축(2)과 평행하게 배치되고, 도시하지 않은 트랜스미션 케이스에 회전 가능하게 지지되어 있다.
[입력 기어열(4)]
입력 기어열(4)은, 엔진측으로부터 순차로, 1속용 입력 기어(Gi1)와, 2속용 입력 기어(Gi2)와, 4속용 입력 기어(Gi4)와, 3속용 입력 기어(하이브리드 입력 기어의 일례)(Gi3)를 가지고 있다. 각 입력 기어(Gi1∼Gi4)는 입력축(1)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 각 입력 기어(Gi1∼Gi4)의 톱니수는, 1속용 입력 기어(Gi1)가 가장 작고, 고속단측으로 갈수록 크게 되어 있다.
[출력 기어열(5)]
출력 기어열(5)은, 엔진측으로부터 순차로, 1속용 출력 기어(Go1)와, 2속용 출력 기어(Go2)와, 4속용 출력 기어(Go4)와, 3속용 출력 기어(Go3)를 가지고 있다. 각각의 출력 기어(Go1∼Go4)의 톱니수는, 1속용 출력 기어(Go1)가 가장 크고, 고속단측으로 갈수록 작아지게 되어 있다.
1속용 출력 기어(Go1)는, 출력축(2)에 회전 불가능하게 지지되고, 1속용 입력 기어(Gi1)에 맞물려 있다. 2속용 출력 기어(Go2)는, 출력축(2)에 회전 불가능하게 지지되고, 2속용 입력 기어(Gi2)에 맞물려 있다. 3속용 출력 기어(Go3)는, 출력축(2)에 회전 가능하게 지지되고, 3속용 입력 기어(Gi3)에 맞물려 있다. 4속용 출력 기어(Go4)는, 출력축(2)에 회전 불가능하게 지지되고, 4속용 입력 기어(Gi4)에 맞물려 있다.
[리버스용 기어열(17)]
리버스용 기어열(17)은, 리버스용 입력 기어(Gib)와, 리버스용 아이들러 기어(Gab)와, 리버스용 출력 기어(Gob)를 가지고 있다. 리버스용 입력 기어(Gib)는 입력축(1)에 회전 불가능하게 지지되어 있다. 리버스용 출력 기어(Gob)는 출력축에 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 리버스용 아이들러 기어(Gab)는, 아이들러축(3)에 회전 불가능하게 지지되고, 리버스용 입력 기어(Gib) 및 리버스용 출력 기어(Gob)에 맞물려 있다.
[싱크로 기구(11∼13)]
제1 싱크로 기구(11)는 입력축(1)에 배치되어 있다. 제1 싱크로 기구(11)는, 1속용 입력 기어(Gi1) 및 2속용 입력 기어(Gi2) 중 어느 하나를 선택적으로 입력축(1)에 연결하고, 또한 그 연결을 해제한다.
제2 싱크로 기구(12)는 입력축(1)에 배치되어 있다. 제2 싱크로 기구(12)는, 3속용 입력 기어(Gi3) 및 4속용 입력 기어(Gi4) 중 어느 하나를 선택적으로 입력축(1)에 연결하고, 또한 그 연결을 해제한다.
제3 싱크로 기구(13)는 출력축(2)에 배치되어 있다. 제3 싱크로 기구(13)는, 3속용 출력 기어(Go3) 및 리버스용 출력 기어(Gob) 중 어느 하나를 선택적으로 출력축(2)에 연결하고, 또한 그 연결을 해제한다.
[모터용 기어(Gm)]
모터용 기어(Gm)는, 모터(M)의 출력축(18)에 연결되어 있다. 모터용 기어(Gm)는 3속용 입력 기어(Gi3)에 맞물려 있다. 따라서, 모터(M)의 토크는 3속용 입력 기어(Gi3)에 입력된다.
[파이널 기어열(15)]
파이널 기어열(15)은, 파이널 드라이브 기어(Gfi)와, 파이널 드리븐(driven) 기어(Gfo)를 가지고 있다. 파이널 드라이브 기어(Gfi)는 출력축(2)에 회전 불가능하게 지지되어 있다. 파이널 드리븐 기어(Gfo)는, 디퍼렌셜 기어(16)의 입력축(차축)(19)에 고정되고, 파이널 드라이브 기어(Gfi)에 맞물려 있다.
[변속 패턴]
도 2에, 변속 패턴의 일례, 및 각 변속 패턴을 선택하기 위한 싱크로 기구(11∼13)의 작동과, 각 변속 패턴의 변속비를 나타내고 있다.
그리고, 도면에 있어서, 「syn1··○」은, 1속용 입력 기어(Gi1)와 입력축(1)을 연결하도록 제1 싱크로 기구(11)를 작동시키는 것을 나타내고 있다. 마찬가지로, 「syn2··○」은 2속용 입력 기어(Gi2)와 입력축(1)을 연결하도록 제1 싱크로 기구(11)를 작동시키는 것을 나타내고, 「syn3··○」은 3속용 입력 기어(Gi3)과 입력축(1)을 연결하도록 제2 싱크로 기구(12)를 작동시키는 것을 나타내고, 「syn4··○」은 4속용 입력 기어(Gi4)와 입력축(1)을 연결하도록 제2 싱크로 기구(12)를 작동시키는 것을 나타내고 있다. 또한, 「Dn-syn··○」은 3속용 출력 기어(Go3)과 출력축(2)을 연결하도록 제3 싱크로 기구(13)를 작동시키는 것을 나타내고, 「R-syn··○」은 리버스용 출력 기어(Gob)와 출력축(2)을 연결하도록 제3 싱크로 기구(13)를 작동시키는 것을 나타내고 있다.
변속비(「기어」, 「ex. 기어비」)의 난에 있어서, 「1··3.5」는, 1속용 변속비[1속용 출력 기어(Go1)의 톱니수/1속용 입력 기어(Gi1)의 톱니수]가 「3.5」인 것을 나타내고, 이하 마찬가지로, 2∼4속용 변속비가, 「2.4」, 「1.2」, 「0.8」인 것을 나타내고 있다. 「e··2」는 「3속용 입력 기어(Gi3)의 톱니수/모터용 기어(Gm)의 톱니수」가 「2」인 것을 나타내고, [F··3」은 파이널 기어열(15)의 변속비가 「3」인 것을 나타내고 있다. 또한, 「Rev··4」는 리버스시의 변속비[리버스용 출력 기어(Gob)의 톱니수/리버스용 입력 기어(Gib)의 톱니수]가 「4」인 것을 나타내고 있다. 그리고, 각 변속비는 일례로서, 이들 변속비에 한정되는 것은 아니다.
<변속 패턴 1(EL)>
변속 패턴 1(EL)은 초저속의 변속단이다. 변속 패턴 1에서는, 제1 싱크로 기구(11)에 의해, 1속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 제2 싱크로 기구(12)에 의해, 3속용 입력 기어(Gi3)가 입력축(1)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 3의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(1)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=10.5
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 도 3의 파선(破線)으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→입력축(1)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달되고, 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=21
이며, 엔진의 토크 플로우의 변속비보다도 커지게 된다.
따라서, 발진 시 등의 회전수의 낮은 조건 하에서, 모터의 최대 토크에 큰 변속비를 걸어 맞추어 큰 출력 토크를 얻을 수 있다.
<변속 패턴 2(1st)>
변속 패턴 2에서는, 제1 싱크로 기구(11)에 의해, 1속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(13)에 의해, 3속 출력 기어(Go3)가 출력축(2)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 변속 패턴 1과 같고, 도 4의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(1)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=10.5
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 도 4의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→3속용 출력 기어(Go3)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로, 직접 출력축(2)에 전달되어 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 3:1.2)×(기어 F:3)=7.2
이다.
<변속 패턴 3(2L)>
변속 패턴 3에서는, 제1 싱크로 기구(11)에 의해, 2속용 입력 기어(Gi2)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 제2 싱크로 기구(12)에 의해, 3속용 입력 기어(Gi3)가 입력축(1)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 5의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(1)→2속용 입력 기어(Gi2)→2속용 출력 기어(Go2)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 2:2.4)×(기어 F:3)=7.2
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 도 5의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→입력축(1)→2속용 입력 기어(Gi2)→2속용 출력 기어(Go2)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달되고, 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 2:2.4)×(기어 F:3)=14.4
이다.
따라서, 모터(M)를 비교적 큰 변속비로 작동시킴으로써, 중속(中速)으로 비교적 큰 토크의 변속단을 얻을 수 있다.
<변속 패턴 4(2nd)>
변속 패턴 4에서는, 제1 싱크로 기구(11)에 의해, 2속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(13)에 의해, 3속 출력 기어(Go3)가 출력축(2)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 6의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(1)→2속용 입력 기어(Gi2)→2속용 출력 기어(Go2)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 2:2.4)×(기어 F:3)=7.2
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 도 6의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→3속용 출력 기어(Go3)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로, 직접 출력축(2)에 전달되어 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 3:1.2)×(기어 F:3)=7.2
이다.
<변속 패턴 5(3rd)>
변속 패턴 5에서는, 제2 싱크로 기구(12)에 의해, 3속용 입력 기어(Gi3)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(13)에 의해, 3속용 출력 기어(Go3)가 출력축(2)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 7의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(1)→3속용 입력 기어(Gi3)→3속용 출력 기어(Go3)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 3:1.2)×(기어 F:3)=3.6
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 변속 패턴 4과 같고, 도 7의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→3속용 출력 기어(Go3)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로, 출력축(2)에 직접 전달되고, 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 3:1.2)×(기어 F:3)=7.2
이다.
<변속 패턴 6(4th)>
변속 패턴 6에서는, 제2 싱크로 기구(12)에 의해, 4속용 입력 기어(Gi4)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(13)에 의해, 3속용 출력 기어(Go3)가 출력축(2)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 8의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(1)→4속용 입력 기어(Gi4)→4속용 출력 기어(Go4)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 4:0.8)×(기어 F:3)=2.4
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 변속 패턴 4 및 5와 같고, 도 8의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→3속용 출력 기어(Go3)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로, 출력축(2)에 직접 전달되어 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 3:1.2)×(기어 F:3)=7.2
이다.
<변속 패턴 7(후진: Rev)>
변속 패턴 7은 엔진 및 모터(M)의 구동에 의해 후진하는 경우에 사용된다. 이 변속 패턴 7에서는, 제2 싱크로 기구(12)에 의해, 3속용 입력 기어(Gi3)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(13)에 의해, 리버스용 출력 기어(Gob)가 출력축(2)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 9의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(1)→리버스용 입력 기어(Gib)→리버스용 아이들러 기어(Gia)→리버스용 출력 기어(Gob)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 Rev:4)×(기어 F:3)=12
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 도 9의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→입력축(1)→리버스용 입력 기어(Gib)→리버스용 아이들러 기어(Gia)→리버스용 출력 기어(Gob)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 출력축(2)에 전달되고, 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 Rev:4)×(기어 F:3)=24
이다.
<변속 패턴 8(EVmax)>
변속 패턴 8에서는, 클러치 장치(7)는 연결되어 있지 않다. 즉, 모터(M) 만의 토크로 구동된다. 이 변속 패턴 8에서는, 제1 싱크로 기구(11)에 의해, 1속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 제2 싱크로 기구(12)에 의해, 3속용 입력 기어(Gi3)가 입력축(1)에 연결된다.
이 경우에는, 모터(M)의 토크는, 도 10의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→입력축(1)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=21
이다.
<변속 패턴 9(EVmin)>
변속 패턴 9에서는, 클러치 장치(7)는 연결되어 있어도, 연결이 해제되어 있어도 된다. 어느 것으로 해도, 엔진의 토크는 출력측으로 전달되지 않는다. 이 변속 패턴 9에서는, 제3 싱크로 기구(13)만이 작동하고, 3속용 출력 기어(Go3)가 출력축(2)에 연결된다.
이 경우에는, 모터(M)의 토크는, 도 11의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→3속용 출력 기어(Go3)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 3:1.2)×(기어 F:3)=7.2
이다.
<변속 패턴 10(EVRev)>
변속 패턴 10은, 모터(M)의 구동만에 의해 후진하는 경우에 사용된다. 이 경우, 클러치 장치(7)는 연결이 해제되어 있다. 또한, 이 변속 패턴 10에서는, 제2 싱크로 기구(12)에 의해, 3속용 입력 기어(Gi3)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(13)에 의해, 리버스용 출력 기어(Gob)가 출력축(2)에 연결된다.
이 경우에는, 모터(M)의 토크는, 도 12의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→입력축(1)→리버스용 입력 기어(Gib)→리버스용 아이들러 기어(Gia)→리버스용 출력 기어(Gob)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:2)×(기어 Rev:4)×(기어 F:3)=24
이다.
<변속 패턴 11[시동(始動)]>
변속 패턴 11은, 엔진 시동 시에 사용된다. 이 경우에는, 제2 싱크로 기구(12)만이 작동하고, 3속용 입력 기어(Gi3)가 입력축(1)에 연결된다. 또한, 클러치 장치(7)는 연결되어 있다. 이 상태에서 모터(M)를 작동시키면, 모터(M)의 토크는, 도 13의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→3속용 입력 기어(Gi3)→입력축(1)→클러치 장치(7)→엔진
에 전달되고, 엔진을 회전시켜 시동할 수 있다.
[회생 및 발전]
이상의 각 변속 패턴에서의 역경로로, 즉 차륜측으로부터, 디퍼렌셜 기어(16)→파이널 기어열(15)→출력 기어열(5)→입력 기어열(4)→모터용 기어(Gm)의 경로로 모터(M)를 회전시킴으로써 회생을 행할 수 있다.
또한, 엔진으로부터의 토크를, 입력축(1), 3속용 입력 기어(Gi3), 및 모터용 기어(Gm)를 통하여 모터(M)에 전달하고, 모터(M)를 회전시킴으로써, 발전을 행할 수 있다.
II. 제2 실시형태
[전체 구성]
도 14에, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 하이브리드 차량용 트랜스미션의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 이 트랜스미션(20)은, 4단의 변속단을 가지고, 엔진(도시하지 않음) 및 모터(M)의 토크를 변속하여 차축에 출력하는 것이다. 그리고, 이 트랜스미션(20)에서는, 리버스용의 기어열을 설치하지 않지만, 모터(M)의 구동만(역회전 구동)에 의해 후진할 수 있다. 후진에 대한 설명은 여기서는 생략한다.
트랜스미션(20)은, 입력축(21)과, 출력축(22)과, 입력축(21)에 지지된 입력 기어열(24)과, 출력축(22)에 지지된 출력 기어열(25)과, 제1∼제3 싱크로 기구(연결 수단의 일례)(31, 32, 33)와, 모터용 기어(모터 토크 전달 부재의 일례)(Gm)를 가지고 있다. 또한, 트랜스미션(20)은, 제1 실시형태와 마찬가지의 구성의 파이널 기어열(15)과, 디퍼렌셜 기어(16)를 가지고 있다.
[입력축(21), 출력축(22), 및 입력 기어열(24)]
입력축(21), 출력축(22), 및 입력 기어열(24)의 구성은, 제1 실시형태와 마찬가지이다. 즉, 입력축(21)에는 엔진으로부터의 토크가 입력된다. 또한, 출력축(22)은, 입력축(21)과 평행하게 배치되어 있다. 입력 기어열(24)은, 1속용 입력 기어(하이브리드 입력 기어의 일례)(Gi1), 2속용 입력 기어(Gi2), 3속용 입력 기어(Gi3), 및 4속용 입력 기어(Gi4)를 가지고 있다.
[출력 기어열(25)]
출력 기어열(25)은, 엔진측으로부터 순차로, 1속용 출력 기어(Go1), 2속용 출력 기어(Go2), 3속용 출력 기어(Go3), 및 4속용 출력 기어(Go4)를 가지고 있다. 각각의 출력 기어(Go1∼Go4)는, 대응하는 입력 기어(Gi1∼Gi4)에 맞물려 있다. 1속용 출력 기어(Gi1)는, 출력축(22)에 회전 가능하게 지지되고, 2속용 출력 기어(Go2), 3속용 출력 기어(Go3), 및 4속용 출력 기어(Go4)는, 출력축(2)에 회전 불가능하게 지지되어 있다.
[싱크로 기구(31∼33)]
제1 싱크로 기구(31)는 입력축(21)에 배치되어 있다. 제1 싱크로 기구(31)는, 1속용 입력 기어(Gi1) 및 2속용 입력 기어(Gi2) 중 어느 하나를 선택적으로 입력축(1)에 연결하고, 또한 그 연결을 해제한다.
제2 싱크로 기구(32)는 입력축(21)에 배치되어 있다. 제2 싱크로 기구(32)는, 3속용 입력 기어(Gi3) 및 4속용 입력 기어(Gi4) 중 어느 하나를 선택적으로 입력축(1)에 연결하고, 또한 그 연결을 해제한다.
제3 싱크로 기구(33)는 출력축(22)에 배치되어 있다. 제3 싱크로 기구(33)는, 1속용 출력 기어(Go1)을 출력축(22)에 연결하고, 또한 그 연결을 해제한다.
[모터용 기어(Gm)]
모터용 기어(Gm)는, 모터(M)의 출력축(38)에 연결되어 있다. 모터용 기어(Gm)는 1속용 입력 기어(Gi1)에 맞물려 있다. 따라서, 모터(M)의 토크는, 1속용 입력 기어(Gi1)에 입력된다.
[변속 패턴]
도 15에, 변속 패턴의 일례와, 각 변속 패턴을 선택하기 위한 싱크로 기구(31∼33)의 작동과, 각 변속 패턴의 변속비(일례)를 나타내고 있다. 도면에 있어서 나타내는 기호 등은, 제1 실시형태와 마찬가지이다.
<변속 패턴 1(EL-1st)>
변속 패턴 1에서는, 제1 싱크로 기구(31)에 의해, 1속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(21)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(33)에 의해, 1속용 출력 기어(Go1)가 출력축(22)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 16의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(21)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=10.5
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 도 16의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달되고, 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:1.2)×(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=12.6
이다.
<변속 패턴 2(2nd)>
변속 패턴 2에서는, 제1 싱크로 기구(31)에 의해, 2속용 입력 기어(Gi2)가 입력축(21)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(33)에 의해, 1속용 출력 기어(Go1)가 출력축(22)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 17의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(21)→2속용 입력 기어(Gi2)→2속용 출력 기어(Go2)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 2:2.4)×(기어 F:3)=7.2
이다.
또. 모터(M)의 토크는, 변속 패턴 1과 같고, 도 17의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로, 직접 출력축(2)에 전달되어 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:1.2)×(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=12.6
이다.
<변속 패턴 3(3rd)>
변속 패턴 3에서는, 제2 싱크로 기구(32)에 의해, 3속용 입력 기어(Gi3)가 입력축(21)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(33)에 의해, 1속용 출력 기어(Go1)가 출력축(22)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 18의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(21)→3속용 입력 기어(Gi3)→3속용 출력 기어(Go3)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 3:1.2)×(기어 F:3)=3.6
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 변속 패턴 1과 같고, 도 18의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로, 직접 출력축(2)에 전달되어 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:1.2)×(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=12.6
이다.
<변속 패턴 4(3high)>
변속 패턴 4에서는, 제1 싱크로 기구(31)에 의해, 1속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(21)에 연결된다. 또한, 제2 싱크로 기구(32)에 의해, 3속용 입력 기어(Gi3)가 입력축(21)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 19의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(21)→3속용 입력 기어(Gi3)→3속용 출력 기어(Go3)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 3:1.2)×(기어 F:3)=3.6
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 도 19의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→1속용 입력 기어(Gi1)→입력축(21)→3속용 입력 기어(Gi3)→3속용 출력 기어(Go3)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달되고, 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:1.2)×(기어 3:1.2)×(기어 F:3)=4.32
이다.
<변속 패턴 5(4th)>
변속 패턴 5에서는, 제2 싱크로 기구(32)에 의해, 4속용 입력 기어(Gi4)가 입력축(21)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(33)에 의해, 1속 출력 기어(Go1)가 출력축(22)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 도 20의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(21)→4속용 입력 기어(Gi4)→4속용 출력 기어(Go4)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 4:0.8)×(기어 F:3)=2.4
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 변속 패턴 1과 같고, 도 20의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달되고, 출력을 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:1.2)×(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=12.6
이다.
<변속 패턴 6(4high)>
변속 패턴 6에서는, 제1 싱크로 기구(31)에 의해, 1속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(21)에 연결된다. 또한, 제2 싱크로 기구(32)에 의해, 4속용 입력 기어(Gi4)가 입력축(21)에 연결된다.
이 경우에는, 엔진의 토크는, 변속 패턴 5과 같고, 도 21의 실선으로 나타낸 바와 같이,
엔진→입력축(21)→4속용 입력 기어(Gi4)→4속용 출력 기어(Go4)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 4:0.8)×(기어 F:3)=2.4
이다.
또한, 모터(M)의 토크는, 도 21의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→1속용 입력 기어(Gi1)→입력축(21)→4속용 입력 기어(Gi4)→4속용 출력 기어(Go4)→출력축(22)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달되고, 어시스트한다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:1.2)×(기어 4:0.8)×(기어 F:3)=2.88
이다.
<변속 패턴 7(EVmax)>
변속 패턴 7에서는, 클러치 장치(7)는 연결되어 있지 않다. 즉, 모터(M)만의 토크로 구동된다. 이 변속 패턴 7에서는, 제1 싱크로 기구(11)에 의해, 1속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(21)에 연결된다. 또한, 제3 싱크로 기구(13)에 의해, 1속용 출력 기어(Go1)가 출력축(22)에 연결된다.
이 경우에는, 모터(M)의 토크는, 변속 패턴 1과 같고, 도 22의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→1속용 입력 기어(Gi1)→1속용 출력 기어(Go1)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:1.2)×(기어 1:3.5)×(기어 F:3)=12.6
이다.
<변속 패턴 8(EVmin)>
변속 패턴 8에서는, 변속 패턴 7과 마찬가지로, 클러치 장치(7)는 연결되어 있지 않고, 모터(M)만의 토크로 구동된다. 이 변속 패턴 8에서는, 제1 싱크로 기구(31)에 의해, 1속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(21)에 연결된다. 또한, 제2 싱크로 기구(32)에 의해, 4속용 입력 기어(Gi4)가 입력축에 연결된다.
이 경우에는, 모터(M)의 토크는, 변속 패턴 6과 같고, 도 23의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→1속용 입력 기어(Gi1)→입력축(21)→4속용 입력 기어(Gi4)→4속용 출력 기어(Go4)→출력축(2)→파이널 기어열(15)
의 경로로 전달된다. 이 경로의 변속비는
(기어 e:1.2)×(기어 4:0.8)×(기어 F:3)=2.88
이다.
<변속 패턴 9(시동)>
변속 패턴 9은, 엔진 시동 시에 사용된다. 이 경우에는, 제1 싱크로 기구(31)만이 작동하고, 1속용 입력 기어(Gi1)가 입력축(21)에 연결된다. 또한, 클러치 장치(7)는 연결되어 있다. 이 상태에서 모터(M)를 작동시키면, 모터(M)의 토크는, 도 24의 파선으로 나타낸 바와 같이,
모터(M)→모터용 기어(Gm)→1속용 입력 기어(Gi1)→입력축(21)→클러치 장치(7)→엔진
에 전달되고, 엔진을 회전시켜 시동할 수 있다.
[회생·발전]
회생 및 발전에 대해서는, 제1 실시형태와 토크의 전달 경로가 상이할뿐이며, 기본적으로 동일한 동작이다.
[다른 실시형태]
본 발명은 이상과 같은 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 각종 변형 또는 수정이 가능하다.
(a) 상기 실시형태의 변속 패턴은 단순한 일례이며, 각종 변속 패턴을 실현할 수 있다.
(b) 상기 실시형태에서는, 모터와 입력 기어를 모터용 기어에 의해 연결하였지만, 기어열이나 벨트 등, 다른 토크 전달 부재를 사용해도 된다.
(c) 상기 실시형태에서는, AMT(자동 변속 매뉴얼 트랜스미션)에 본 발명을 적용하였으나, DCT(듀얼 클러치 트랜스미션)에도, 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.
(d) 모터의 토크가 입력되는 하이브리드 입력 기어로서는, 제1 실시형태와 같이, 「4단 변속의 트랜스미션의 3속용 입력 기어」, 즉 복수의 변속단 중 최고속단보다도 저속측의 변속단용의 입력 기어(최저속단 이외의 고속단측의 변속단용의 입력 기어)가 바람직하다. 그러나, 제2 실시형태와 같이, 1속용 입력 기어에 모터의 토크를 입력하도록 해도 되고, 특별히 한정되지 않는다.
(e) 상기 실시형태에서는, 트랜스미션을 4단 변속으로 하였으나, 2단 변속을 포함하는 다른 다단(多段) 변속의 트랜스미션에도 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.
(f) 입력 기어열 및 출력 기어열의 각 기어의 배열에 대해서는, 각각의 상기 실시형태에 한정되지 않는다.
1, 21: 입력축
2, 22: 출력축
4, 24: 입력 기어열
5, 25: 출력 기어열
10, 20: 트랜스미션
11∼13, 31, 32, 33: 싱크로 기구(입력측, 출력측 연결 수단)
Gi1∼Gi4: 변속용 입력 기어
Go1∼Go4: 변속용 출력 기어
Gm: 모터용 기어(모터 토크 전달 부재)

Claims (7)

  1. 복수의 변속단(變速段)을 구비하고, 엔진 및 전동 모터의 회전 속도를 변속하여 출력하는 하이브리드 차량용 트랜스미션으로서,
    상기 엔진으로부터의 토크가 입력되는 입력축;
    상기 입력축과 평행하게 배치된 출력축;
    상기 복수의 변속단에 대응하여 설치되고, 각각 상기 입력축에 지지된 복수의 입력 기어;
    상기 복수의 변속단에 대응하여 설치되고, 각각 상기 출력축에 지지되고, 복수의 상기 입력 기어로부터의 토크가 전달되는 복수의 출력 기어;
    상기 전동 모터의 토크를 복수의 상기 입력 기어 중 어느 하나에 전달하는 모터 토크 전달 부재;
    상기 모터 토크 전달 부재에 의해 토크가 전달되는 하이브리드 입력 기어와 상기 입력축 사이를 연결 및 연결 해제하기 위한 입력측 연결 수단; 및
    상기 하이브리드 입력 기어로부터 토크가 전달되는 출력 기어와 상기 출력축 사이를 연결 및 연결 해제하기 위한 출력측 연결 수단;
    을 포함하는 하이브리드 차량용 트랜스미션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 입력 기어는, 복수의 상기 변속단 중 최고속단보다도 저속측의 변속단용의 입력 기어인, 하이브리드 차량용 트랜스미션.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력측 연결 수단은, 상기 하이브리드 입력 기어 및 상기 하이브리드 입력 기어보다 1단 고속측의 변속단용 입력 기어 중 어느 하나와, 상기 입력축을 선택적으로 연결 및 연결 해제하는, 하이브리드 차량용 트랜스미션.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하이브리드 입력 기어는, 복수의 상기 변속단 중 최저속단 이외의 고속단측의 변속단용의 입력 기어인, 하이브리드 차량용 트랜스미션.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하이브리드 입력 기어는, 복수의 상기 변속단 중 최고속단의 1단 저속측으로서 또한 3속용 이상의 변속단용의 입력 기어인, 하이브리드 차량용 트랜스미션.
  6. 제5항에 있어서,
    복수의 상기 입력 기어는, 각각 상기 입력축에 회전 가능하게 지지된 1속용 입력 기어, 2속용 입력 기어, 3속용 입력 기어, 및 4속용 입력 기어를 포함하고,
    복수의 상기 출력 기어는, 각각 상기 출력축에 고정된 1속용 출력 기어, 2속용 출력 기어, 및 4속용 출력 기어와, 상기 출력축에 회전 가능하게 지지된 3속용 출력 기어를 포함하고,
    상기 하이브리드 입력 기어는, 상기 3속용 입력 기어인, 하이브리드 차량용 트랜스미션.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모터 토크 전달 부재는, 상기 전동 모터의 출력축에 연결되고, 상기 하이브리드 입력 기어에 맞물리는 모터용 기어인, 하이브리드 차량용 트랜스미션.
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