KR20180002030A - 하이브리드 차량용 변속기 - Google Patents

Abstract

엔진 차량과 하이브리드 차량 사이에서, 변속기 내의 구성 요소에 추가로, 변속기 케이스에 대해서도 공용화 부분을 확대 가능한 하이브리드 차량용 변속기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 하이브리드 차량용 변속기에서는, 엔진과 연결되는 입력축과, 구동륜과 연결되는 출력축과, 상기 입력축에 설치된 복수의 구동 기어와, 상기 출력축에 설치되고, 상기 복수의 구동 기어와 맞물리는 복수의 종동 기어와, 상기 구동 기어와 상기 종동 기어가 맞물린 복수의 기어열 중, 모터의 구동 기어가 맞물리는 특정 기어열 이외의 다른 기어열을 수납하는 변속기 케이스와, 상기 특정 기어열과 상기 다른 기어열 사이에서, 상기 입력축 및 상기 출력축을 상기 변속기 케이스에 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 변속기 케이스에 장착되어, 상기 특정 기어열을 수납하는 사이드 커버를 구비했다.

Description

하이브리드 차량용 변속기{TRANSMISSION FOR HYBRID VEHICLE}

본 발명은 엔진과 모터를 구비한 하이브리드 차량에 사용되는 변속기에 관한 것이다.

종래, 특허문헌 1에는, 복수의 변속 기어열 중 특정 변속단을 구성하는 기어가, 모터측 종동 기어로서도 사용된 구성이 개시되어 있다. 이에 의해, 엔진 차량용으로서 사용되는 변속기에 모터와 모터측 구동 기어를 추가하는 것만으로 하이브리드 차량용 변속기를 구성하고, 비용 절감을 도모하는 것이다.

일본 특허 공개 제2015-140237호 공보

그러나, 기어 등의 변속기 내의 구성 요소에 관해서는 공용화를 도모할 수 있기는 하지만, 변속기의 케이스에 관한 공용화에 대해서는 고려되어 있지 않고, 엔진 차량과 하이브리드 차량은 완전히 별도의 변속기 케이스를 제조할 필요가 있어서, 변속기 케이스에 관한 비용이 증가한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 과제에 착안하여 이루어진 것으로, 엔진 차량과 하이브리드 차량 사이에서, 변속기 내의 구성 요소에 추가로, 변속기 케이스에 대해서도 공용화 부분을 확대 가능한 하이브리드 차량용 변속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하이브리드 차량용 변속기에서는, 엔진과 연결되는 입력축과, 구동륜과 연결되는 출력축과, 상기 입력축에 설치된 복수의 구동 기어와, 상기 출력축에 설치되어, 상기 복수의 구동 기어와 맞물리는 복수의 종동 기어와, 상기 구동 기어와 상기 종동 기어가 맞물린 복수의 기어열 중, 모터의 구동 기어가 맞물리는 특정 기어열 이외의 다른 기어열을 수납하는 변속기 케이스와, 상기 특정 기어열과 상기 다른 기어열 사이에서, 상기 입력축 및 상기 출력축을 상기 변속기 케이스에 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 변속기 케이스에 장착되어, 상기 특정 기어열을 수납하는 사이드 커버를 구비했다.

따라서, 엔진 차량과 하이브리드 차량 사이에서, 변속기 내의 구성 요소에 추가로, 변속기 케이스도 공용할 수 있고, 제조 비용을 억제할 수 있다.

도 1은 실시예 1의 하이브리드 차량용 변속기의 개략 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 하이브리드 차량용 변속기와 엔진 차량용 변속기의 공용화 부분을 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 실시예 1의 하이브리드 차량용 변속기의 공용화 부분을 사용하여 엔진 차량에 적용했을 때의 개략 단면도이다.

〔실시예 1〕

도 1은, 실시예 1의 하이브리드 차량용 변속기의 개략 단면도이다. 하이브리드 차량용 변속기 TM은, 도시되지 않은 엔진에 접속된 입력축 Input과, 도시되지 않은 구동륜에 접속된 출력축 Output을 갖는 평행 2축형 상시 맞물림 변속기이다. 입력축 Input에는, 엔진 측으로부터 순서대로 1속 기어열을 구성하는 1속 구동 기어 G1in과, 후퇴속 기어열을 구성하는 후퇴속 구동 기어 GR과, 2속 기어열을 구성하는 2속 구동 기어 G2in과, 3속 기어열을 구성하는 3속 구동 기어 G3in과, 4속 기어열을 구성하는 4속 구동 기어 G4in과, 5속 기어열을 구성하는 5속 구동 기어 G5in을 갖는다.

3속 구동 기어 G3in과, 4속 구동 기어 G4in과, 5속 구동 기어 G5in은, 입력축 Input에 대해 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 3속 구동 기어 G3in과 4속 구동 기어 G4in 사이에는, 3속 구동 기어 G3in과 입력축 Input 사이 및 4속 구동 기어 G4in과 입력축 Input 사이의 상대 회전을 허용하는 유동 상태와, 상대 회전을 금지하고 일체로 회전하는 고정 상태를 전환 가능한 제2 싱크로 기구 S2를 갖는다. 5속 구동 기어 G5in과 인접한 위치에는, 5속 구동 기어 G5in과 입력축 Input 사이의 상대 회전을 허용하는 유동 상태와, 상대 회전을 금지하고 일체로 회전하는 고정 상태를 전환 가능한 제3 싱크로 기구 S3을 갖는다.

출력축 Output에는, 엔진 측으로부터 순서대로 1속 기어열을 구성하는 1속 종동 기어 G1out과, 후퇴속 기어열을 구성하는 후퇴속 구동 기어 GRout과, 2속 기어열을 구성하는 2속 종동 기어 G2out과, 3속 기어열을 구성하는 3속 종동 기어 G3out과, 4속 기어열을 구성하는 4속 종동 기어 G4out과, 5속 기어열을 구성하는 5속 종동 기어 G5out를 갖는다.

1속 종동 기어 G1out과, 2속 종동 기어 G2out과, 5속 종동 기어 G5out는, 출력축 Output에 대해 상대 회전 가능하게 지지되어 있다. 1속 종동 기어 G1out과 2속 종동 기어 G2out 사이에는, 1속 종동 기어 G1out과 출력축 Output 사이 및 2속 종동 기어 G2out과 출력축 Output 사이의 상대 회전을 허용하는 유동 상태와, 상대 회전을 금지하고 일체로 회전하는 고정 상태를 전환 가능한 제1 싱크로 기구 S1을 갖는다. 5속 종동 기어 G5out과 인접하는 위치에는, 5속 종동 기어 G5out과 출력축 Output 사이의 상대 회전을 허용하는 유동 상태와, 상대 회전을 금지하고 일체로 회전하는 고정 상태를 전환 가능한 제4 싱크로 기구 S4를 갖는다.

이하, 맞물린 구동 기어와 종동 기어의 1조를 기어열로 기재하고, 예를 들어 1속 구동 기어 G1in과 1속 종동 기어 G1out의 조합을 1속 기어열로 기재한다. 5속 기어열에는, 모터(40)의 모터 샤프트 Ms에 설치된 모터 구동 기어 Min이 접속되어 있다. 실시예 1의 경우, 모터 구동 기어 Min은, 5속 구동 기어 G5in과 상시 맞물린다.

1속 기어열부터 4속 기어열까지의 복수의 기어열은, 변속기 케이스(1) 내에 수납되어 있다. 바꾸어 말하면, 5속 기어열은, 변속기 케이스(1)의 외측으로 노출되도록 설치되어 있다. 변속기 케이스(1)의 5속 기어열측의 벽부에는, 입력축 Input을 회전 가능하게 지지하는 베어링(11)과, 출력축 Output을 회전 가능하게 지지하는 베어링(12)이 설치되어 있다. 모터(40)는, 모터 케이스(4) 내에 수납되어 있고, 변속기 케이스(1)의 5속 기어열측에 장착된다. 모터 케이스(4)에는, 모터 샤프트 Ms를 회전 가능하게 지지하는 베어링(41, 42)이 설치되어 있다. 모터 구동 기어 Min이 맞물리는 5속 기어열은, 사이드 커버(5) 내에 수납되어 있고, 모터 케이스(4)의 5속 기어열측에 장착된다.

변속기 케이스(1)의 엔진측은 개구되어 있고, 이 개구를 폐색하는 하우징(2)이 장착된다. 하우징(2)에는, 입력축 Input을 회전 가능하게 지지하는 베어링(21)과, 출력축 Output을 회전 가능하게 지지하는 베어링(22)이 설치되어 있다. 또한, 설명을 위하여, 도 1의 변속기 케이스(1), 하우징(2), 모터 케이스(4), 사이드 커버(5) 사이에는 간극을 형성하여 기재되어 있지만, 이들 케이스나 하우징은, 볼트 등에 의해 간극 없이 고정된다.

1속 주행 시에는, 제1 싱크로 기구 S1에 의해 1속 종동 기어 G1out과 출력축 Output을 고정 상태로 하고, 제2 싱크로 기구 S2를 중립 위치로 한다. 이 때, 모터(40)의 토크를 출력축 Output으로 전달할 때에는, 제3 싱크로 기구 S3을 사용하는 저회전 모드와, 제4 싱크로 기구 S4를 사용하는 고회전 모드를 갖는다. 저회전 모드의 경우에는, 제3 싱크로 기구 S3에 의해 5속 구동 기어 G5in과 입력축 Input을 고정 상태로 하고, 제4 싱크로 기구 S4를 중립 위치로 하여, 모터 구동 기어 Min으로부터 5속 구동 기어 G5in을 통해 입력축 Input에 토크를 부여한다. 한편, 고회전 모드의 경우에는, 제4 싱크로 기구 S4에 의해 5속 종동 기어 G5out과 출력축 Output을 고정 상태로 하고, 제3 싱크로 기구 S3을 중립 위치로 한다. 이에 의해, 모터(40)의 토크는, 모터 구동 기어 Min으로부터 5속 구동 기어 G5in을 통해 5속 종동 기어 G5out으로 전달되어, 출력축 Output에 토크를 부여한다. 다른 변속단에서도, 동일한 제어에 의해 모터 토크를 사용한 하이브리드 주행을 실현한다.

여기서, 실시예 1의 변속기 TM의 케이스류의 구성에 대해 설명한다. 최근 들어, 하이브리드 차량에 대한 요구가 높아져, 동력원으로서 엔진만을 구비한 엔진 차량에, 모터를 추가해 하이브리드 차량으로 할 것이 요망되고 있다. 평행 2축형 상시 맞물림 변속기의 경우, 하나의 기어열에 모터의 구동 기어를 맞물리게 해, 하이브리드 차량으로 하는 제안이 이루어지고 있다. 이 경우, 기어열 등의 변속기 내의 구성 요소의 공용화를 도모할 수 있다. 그러나, 모터를 추가했을 때에, 엔진 차량과 하이브리드 차량 사이에서 변속기 케이스의 형상이 완전히 상이하면, 제조 비용의 증대를 초래한다는 문제가 있다. 그래서, 실시예 1에서는, 변속기 케이스(1)에 대해서도 최대한 공용화를 수행하는 것이 가능한 구성을 채용했다.

도 2는, 실시예 1의 하이브리드 차량용 변속기와 엔진 차량용 변속기의 공용화 부분을 나타내는 개략도, 도 3은 실시예 1의 공용화 부분을 사용한 엔진 차량용 변속기의 개략 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하이브리드 차량용 변속기와 엔진 차량용 변속기는, 변속기 케이스(1)와, 하우징(2)과, 변속기 케이스(1) 내에 수용되는 복수의 기어열을 공용화한다. 게다가, 변속기 케이스(1)의 외측에 설치된 모터 구동 기어 Min이 맞물리는 5속 구동 기어 G5in과 제3 싱크로 기구 S3을 공용화한다. 또한, 변속기 케이스(1)와 엔진 사이에 설치되는 하우징(2)을 공용화한다. 이하, 이들 공용화된 부분을 공용화 모듈이라고 기재한다.

이에 의해, 엔진 차량용 변속기를 구성할 때에는, 공용화 모듈의 출력축 Output에 5속 종동 기어 G5out를 설치하고, 사이드 커버(3)를 장착한다. 한편, 하이브리드 차량용 변속기를 구성할 때에는, 공용화 모듈의 출력축 Output에 5속 종동 기어 G5out과 제4 싱크로 기구 S4를 장착하고, 모터(40)를 수납한 모터 케이스(4)를 변속기 케이스(1)에 장착함과 함께, 모터 케이스(4)에 사이드 커버(5)를 장착한다. 이와 같이, 모터 구동 기어 Min이 맞물리는 기어열(실시예 1의 경우는 5속 기어열)만이 변속기 케이스(1)의 외측에 설치하고, 다른 기어열은 변속기 케이스(1) 내에 수납하는 공용화 모듈을 구성함으로써, 변속기 케이스(1)에 수납되는 대부분을 공용화할 수 있다. 또한, 변속기 케이스(1)에 베어링(11, 12)을 설치하고, 하우징(2)에 베어링(21, 22)을 설치함으로써, 공용화 부분을 모듈화할 수 있다. 만일, 베어링을 사이드 커버측에 설치하면, 엔진 차량용 변속기를 제조하느냐 하이브리드 차량용 변속기를 제조하느냐가 결정될 때까지 변속기를 구성할 수 없다. 이에 반하여, 실시예 1의 경우, 공용화 부분을 모듈화함으로써, 엔진 차량용 변속기를 제조하거나, 하이브리드 차량용 변속기를 제조할 것인지가 결정되기 전이어도, 모듈화 부분을 제조할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 실시예에서는 하기에 열거하는 작용 효과가 얻어진다.

(1) 엔진과 연결되는 입력축 Input과, 구동륜과 연결되는 출력축 Output과, 입력축 Input에 설치된 복수의 구동 기어 G1in, G2in, G3in, G4in, G5in과, 출력축 Output에 설치되어, 복수의 구동 기어 G1in, G2in, G3in, G4in, G5in과 맞물리는 복수의 종동 기어 G1out, G2out, G3out, G4out, G5out과, 구동 기어와 종동 기어가 맞물린 복수의 기어열 중 모터 구동 기어 Min(모터의 구동 기어)이 맞물리는 5속 기어열(특정 기어열) 이외의 다른 기어열을 수납하는 변속기 케이스(1)와, 5속열과 다른 기어열 사이에서, 입력축 Input 및 출력축 Output을 변속기 케이스(1)에 회전 가능하게 지지하는 베어링(11, 12)과, 변속기 케이스(1)에 장착되어, 5속 기어열을 수납하는 사이드 커버(5)를 구비했다.

그래서, 엔진 차량과 하이브리드 차량 사이에서, 변속기 내의 구성 요소에 추가로, 변속기 케이스(1)도 공용할 수 있고, 제조 비용을 억제할 수 있다.

(2) 변속기 케이스(1)와 엔진 사이에 하우징(2)을 갖고, 입력축 Input 및 출력축 Output을 하우징(2)에 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링(21, 22)을 구비했다.

그래서, 엔진 차량용 변속기와 하이브리드 차량용 변속기 사이에서 공용화하는 구성에 베어링(21, 22)을 구비함으로써, 공용화 부분을 모듈화할 수 있고, 어느 쪽 변속기를 제조할 것인지를 결정하기 전이어도 모듈화 부분을 제조할 수 있다.

(3) 5속 기어열의 5속 구동 기어 G5in 및 5속 종동 기어 G5out과 입력축 Input 및 출력축 Output 사이에, 5속 기어열의 5속 구동 기어 G5in 및 5속 종동 기어 G5out의 입력축 Input 및 출력축 Output에 대한 유동 상태와 고정 상태를 전환 가능한 제3 싱크로 기구 S3 및 제4 싱크로 기구 S4(연결 장치)를 구비했다.

그래서, 모터(40)의 토크를 입력축 Input 혹은 출력축 Output에 선택적으로 전달할 수 있고, 주행 상태에 따라 하이브리드 주행 시에 있어서의 효율을 높일 수 있다.

(4) 모터(40)를 수납하는 모터 케이스(4)를 갖고, 모터 케이스(4)는, 사이드 커버(5)에 장착되고, 모터 구동 기어 Min은, 사이드 커버(5)에 수납된다.

그래서, 사이드 커버(5)의 형상을 변경하는 것만으로, 엔진 차량용 변속기와 하이브리드 차량용 변속기를 개별로 제공할 수 있다.

이상, 실시예 1에 기초하여 본 발명을 설명했지만, 다른 구성이어도 본 발명에 포함된다. 예를 들어, 실시예 1에서는, 5속 기어열을 특정 기어열로서 설정했지만, 다른 기어열을 특정 기어열로 해도 된다. 이 경우는, 그 특정 기어열을 변속기 케이스(1)의 외측이 되도록 배치하면 된다.

또한, 실시예 1에서는 입력축 Input과 출력축 Output에 각각 2개의 싱크로 기구를 구비한 구성을 나타냈지만, 입력축 Input 혹은 출력축 Output에 모든 싱크로 기구를 구비한 구성으로 해도 된다.

또한, 실시예 1에서는, 하이브리드 차량용 변속기를 구성하는 데 있어서, 5속 기어열의 5속 구동 기어 G5in과 5속 종동 기어 G5out의 양쪽에 싱크로 기구를 구비한 구성을 나타냈지만, 한쪽 기어에만 싱크로 기구를 설치한 구성으로 해도 된다.

또한, 실시예 1에서는, 5속 구동 기어 G5in과 모터 구동 기어 Min이 상시 맞물리는 구성으로 했지만, 5속 종동 기어 G5out과 모터 구동 기어 Min이 상시 맞물리는 구성으로 해도 된다.

1: 변속기 케이스
2: 하우징
3: 사이드 커버
4: 모터 케이스
5: 사이드 커버
11, 12: 베어링
21, 22: 베어링
40: 모터
G1in, G2in, G3in, G4in, G5in: 구동 기어
G1out, G2out, G3out, G4out, G5out: 종동 기어
Input: 입력축
Min: 모터 구동 기어
Output: 출력축
S1: 제1 싱크로 기구
S2: 제2 싱크로 기구
S3: 제3 싱크로 기구
S4: 제4 싱크로 기구
TM: 변속기

Claims (4)

1. 엔진과 연결되는 입력축과,
   구동륜과 연결되는 출력축과,
   상기 입력축에 설치된 복수의 구동 기어와,
   상기 출력축에 설치되어, 상기 복수의 구동 기어와 맞물리는 복수의 종동 기어와,
   상기 구동 기어와 상기 종동 기어가 맞물린 복수의 기어열 중, 모터의 구동 기어가 맞물리는 특정 기어열 이외의 다른 기어열을 수납하는 변속기 케이스와,
   상기 특정 기어열과 상기 다른 기어열 사이에서, 상기 입력축 및 상기 출력축을 상기 변속기 케이스에 회전 가능하게 지지하는 베어링과,
   상기 변속기 케이스에 장착되어, 상기 특정 기어열을 수납하는 사이드 커버를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
2. 제1항에 기재된 하이브리드 차량용 변속기에 있어서,
   상기 변속기 케이스와 상기 엔진 사이에 하우징을 갖고,
   상기 입력축 및 상기 출력축을 상기 하우징에 회전 가능하게 지지하는 제2 베어링을 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
3. 제1항 또는 제2항에 기재된 하이브리드 차량용 변속기에 있어서,
   상기 특정 기어열의 구동 기어 및 종동 기어와 상기 입력축 및 출력축 사이에, 상기 특정 기어열의 구동 기어 및 종동 기어의 상기 입력축 및 출력축에 대한 유동 상태와 고정 상태를 전환 가능한 연결 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
4. 제1항 또는 제2항에 기재된 하이브리드 차량용 변속기에 있어서,
   상기 모터를 수납하는 모터 케이스를 갖고,
   상기 모터 케이스는, 상기 사이드 커버에 장착되고, 상기 모터의 구동 기어는, 상기 사이드 커버에 수납되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.

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