KR20200022236A

KR20200022236A - 차량용 동력전달장치

Info

Publication number: KR20200022236A
Application number: KR1020180098117A
Authority: KR
Inventors: 황성욱; 김기태; 채민호; 유일한; 박주현; 지성욱; 권현식
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-03-03
Also published as: KR102575179B1; CN110857030A; US20200063842A1; US10655718B2; CN110857030B

Abstract

차량용 동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 프라이머리 풀리와 세컨더리 풀리가 벨트에 의하여 연결되어 동력을 무단 변속하여 전달하는 무단변속기구; 제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 유성기어세트; 상기 프라이머리 풀리와 엔진의 출력측과 고정 연결되는 제1축; 상기 세컨더리 풀리와 고정 연결되는 제2축; 상기 제1 회전요소와 고정 연결되는 제3축; 상기 제2 회전요소와 고정 연결되며, 상기 제1축과 변속기 하우징에 각각 선택적으로 연결되는 제4축; 상기 제3 회전요소와 고정 연결되는 제5축; 상기 제2축과 외접 기어 연결되는 제6축; 상기 제3축과 외접 기어 연결되며, 상기 제6축과 선택적으로 연결되는 제7축; 및 축과 축, 축과 변속기 하우징의 선택적 연결 부분에 배치되는 복수의 결합요소를 포함하며, 상기 제1축, 제3축, 제4축, 제5축은 상기 유성기어세트의 회전중심의 축선 상에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되고, 상기 제2축, 제6축, 제7축은 상기 유성기어세트의 회전중심의 축선으로부터 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 제2축, 제5축, 제6축은 제1 기어열에 의하여 동력 전달이 이루어지고, 상기 제3축, 제7축은 제2 기어열에 의하여 동력 전달이 이루어지고, 상기 제7축과 디프렌셜은 제3 기어열에 의하여 동력전달이 이루어진다.

Description

차량용 동력전달장치{POWER TRANSMISSION SYSTEM OF VEHICLE}

본 발명은 차량용 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 벨트식 무단 변속기구에 1개의 유성기어세트와 3개의 결합요소 및 2쌍의 외접기어를 추가하여 무단 전진 및 후진 변속단을 구현할 수 있도록 한 차량용 동력전달장치에 관한 것이다.

차량용 변속기에는 엔진의 회전력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속기에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동 변속기와, 차량의 주행조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속기와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속기로 대별된다.

상기와 같은 변속기에 있어서, 본 발명이 관계하는 무단 변속기는 자동변속기의 단점을 보완하여 연비 및 동력전달성능, 그리고 중량 면에서 큰 장점을 갖고 있으며, 입력축과 출력축에 장착되는 풀리의 직경변위를 이용하는 벨트 방식이 주로 사용되고 있다.

이러한 벨트 방식의 무단 변속기에 있어서, 플라이머리 풀리(입력측 풀리) 및 세컨더리 풀리(출력측 풀리)는 이미 알려진 바와 같이 고정 쉬브와 이동 쉬브로 이루어져 이동 쉬브의 후측에 형성된 유압 쳄버에 작용하는 유압에 의해 구동 토크에 알맞는 수준으로 이동 쉬브가 금속벨트 측면에 추력을 가하게 되며, 이들 풀리의 직경 변환에 따라 무단 변속이 이루어지게 되는 것이다.

그러나 상기와 같이 단순히 벨트식 무단 변속기구를 이용하는 변속장치는 큰 풀리비를 확보하기 위해서는 프라이머리 및 세컨더리 풀리의 크기가 커질 수 밖에 없으며, 이들 풀리의 풀리비 변환을 위한 유압제어장치의 용량이 커져야만 한다는 문제점을 내포하고 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 벨트식 무단 변속기구에 1개의 유성기어세트와 3개의 결합요소 및 2쌍의 외접기어를 추가하여 전진 및 후진 변속단을 구현할 수 있도록 한 차량용 동력전달장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 풀리비의 축소로 풀리의 크기를 줄일 수 있으며, 요구 유압을 낮출 수 있는 차량용 동력전달장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 프라이머리 풀리와 세컨더리 풀리가 벨트에 의하여 연결되어 동력을 무단 변속하여 전달하는 무단변속기구; 제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 유성기어세트; 상기 프라이머리 풀리와 엔진의 출력측과 고정 연결되는 제1축; 상기 세컨더리 풀리와 고정 연결되는 제2축; 상기 제1 회전요소와 고정 연결되는 제3축; 상기 제2 회전요소와 고정 연결되며, 상기 제1축과 변속기 하우징에 각각 선택적으로 연결되는 제4축; 상기 제3 회전요소와 고정 연결되는 제5축; 상기 제2축과 외접 기어 연결되는 제6축; 상기 제3축과 외접 기어 연결되며, 상기 제6축과 선택적으로 연결되는 제7축; 및 축과 축, 축과 변속기 하우징의 선택적 연결 부분에 배치되는 복수의 결합요소를 포함하며, 상기 제1축, 제3축, 제4축, 제5축은 상기 유성기어세트의 회전중심의 축선 상에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되고, 상기 제2축, 제6축, 제7축은 상기 유성기어세트의 회전중심의 축선으로부터 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 제2축, 제5축, 제6축은 제1 기어열에 의하여 동력 전달이 이루어지고, 상기 제3축, 제7축은 제2 기어열에 의하여 동력 전달이 이루어지고, 상기 제7축과 디프렌셜은 제3 기어열에 의하여 동력전달이 이루어지는 차량용 동력전달장치가 제공될 수 있다.

상기 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지며, 제1, 제2, 제3 회전요소는 선기어, 유성캐리어, 링기어로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 결합요소는 축과 축을 연결하는 2개의 클러치; 및 축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 1개의 브레이크로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 2개의 클러치는 상기 제1축과 제4축 사이에 구성되는 제1 클러치; 및 상기 제6축과 제7축 사이에 구성되는 제2 클러치로 이루어지고, 상기 1개의 브레이크는 상기 제4축과 변속기 하우징 사이에 구성되는 제1 브레이크로 이루어질 수 있다.

상기 제1 기어열은 상기 제2축에 고정 연결되는 제1 기어; 상기 제6축에 고정 연결되어 상기 제1 기어와 외접 기어 연결되는 제2 기어; 상기 제5축에 고정 연결되어 상기 제2 기어와 외접 기어 연결되는 제3 기어를 포함하고, 상기 제2 기어열은 상기 제3축에 고정 연결되는 제4 기어; 상기 제7축에 고정 연결되어 상기 제4 기어와 외접 기어 연결되는 제5 기어를 포함하고, 상기 제3 기어열은 상기 제7축에 고정 연결되는 출력기어; 상기 디프렌셜에 고정 연결되어 상기 출력기어와 외접 기어 연결되는 종감속기어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 동력전달장치는 보조 동력원인 제1, 제2 모터/제너레이터를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 모터/제너레이터는 상기 제1축 상에 배치되어 제1 로터가 상기 제1축과 고정 연결되고, 상기 제2 모터/제너레이터는 상기 제2축과 평행하게 배치되어 제2 로터와 연결된 제8축이 상기 제2축과 외접 기어 연결될 수 있다.

또한, 상기 제1축은 엔진의 출력측과 엔진 클러치를 개재시켜 선택적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 제8축은 상기 제2축 상의 제1 기어와 외접 기어 연결되는 제6 기어를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 벨트식 무단 변속기구에 1개의 유성기어세트와 3개의 결합부재 및 2쌍의 외접기어를 추가하여 전진 및 후진 변속단을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 유성기어세트 외에 2쌍의 외접기어를 적용함으로써, 자유로운 기어 잇수 변경과 풀리비의 변환에 따른 큰 변속비 폭을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 유성기어세트 외에 2쌍의 외접기어를 적용함으로써, 작은 풀리비를 확보해도 큰 변속비를 얻을 수 있으므로, 풀리의 크기를 줄여 동력전달효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실기 예에 따른 차량용 동력전달장치는 풀리의 크기를 줄임으로써, 이들 풀리의 작동을 위한 유압제어장치의 용량을 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실기 예에 따른 차량용 동력전달장치는 모터/제너레이터를 추가 배치하면 하이브리드 차량용 동력전달장치로 사용할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치의 작동 모드표이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치의 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치에 대한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치는 엔진(ENG)을 동력원으로 하며, 무단변속기구(CV), 상기 엔진(ENG)의 회전동력과 상기 무단변속기구(CV)의 거친 회전동력을 분기하는 유성기어세트(PG), 7개의 축(TM1 ~ TM7), 3개의 결합요소(C1)(C2)(BK1)를 포함하여 이루어지며, 상기 무단변속기구(CV)와 상기 유성기어세트(PG)에서 전달되는 회전동력은 제7축(TM7)을 통해 디프렌셜(DIFF)에 전달된다.

상기 엔진(ENG)은 주 동력원으로서, 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등의 공지된 각종 엔진이 이용될 수 있다.

상기 무단 변속기구(CV)는 상기 구동측에 연결되는 프라이머리 풀리(PP)와, 상기 피동측에 연결되는 세컨더리 풀리(SP) 및 상기 프라이머리 풀리(PP)와 세컨더리 풀리(SP)를 연결하는 벨트(BT)로 구성된다.

상기 프라이머리 풀리(PP)와 세컨더리 풀리(SP)는 공지와 같이, 각각 고정 쉬브와 이동 쉬브로 이루어지며, 상기 이동 쉬브가 유압에 의하여 구동 토크에 맞는 수준으로 벨트(B) 측면에 측력을 가함으로써, 상기 각 풀리(PP)(SP)의 직경 변환에 따라 무단 변속을 이루면서 동력을 전달한다.

상기 유성기어세트(PG)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 회전요소(N1)인 선기어(S)와, 상기 선기어(S)와 외접으로 치합되는 복수의 피니언 기어(P)를 자전 및 공전이 가능하게 회전 지지하는 제2 회전요소(N2)인 유성캐리어(PC)와, 상기 복수의 피니언 기어(P)와 내접으로 치합되어 상기 선기어(S)와 동력 연결되는 제3 회전요소(N3)인 링기어(R)를 포함한다.

상기 7개의 축(TM1 ~ TM7)의 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 제1축(TM1)은 엔진(ENG)의 출력측과 프라이머리 풀리(PP)와 고정 연결된다.

이에 따라 상기 제1축(TM1)은 엔진(ENG)의 회전동력을 플라이머리 풀리(PP)로 전달하는 입력축을 의미할 수 있다.

상기 제2축(TM2)은 상기 세컨더리 풀리(SP)와 고정 연결되며, 상기 제1축(TM1)과 평행하게 배치되어 상기 프라이머리 풀리(PP)와 세컨더리 풀리(SP)가 벨트(BT)에 의해 연결되어 상호 동력전달이 가능하다.

상기 제3축(TM3)은 상기 유성기어세트(PG)의 제1 회전요소(N1)인 선기어(S)와 고정 연결된다.

상기 제4축(TM4)은 상기 유성기어세트(PG)의 제2 회전요소(N2)인 유성캐리어(PC)와 고정 연결되며, 상기 제1축(TM1)과 변속기 하우징(H)에 각각 선택적으로 연결된다.

이에 따라 상기 제4축(TM4)은 선택적으로 상기 제1축(TM1)과 연결되어 고정요소로 작동되고, 선택적으로 변속기 하우징(H)과 연결되면서 고정요소로 작동되는 것을 의미할 수 있다.

상기 제5축(TM5)은 상기 유성기어세트(PG)의 제3 회전요소(N3)인 링기어(R)와 고정 연결된다.

상기 제6축(TM6)은 상기 제2축(TM2)과 제5축(TM5) 사이에 평행하게 배치되는 중간축으로 이루어지며, 상기 제2축(TM2)과 제5축(TM5)에 각각 외접 기어 연결된다.

이에 따라 상기 제6축(TM6)은 상기 제2축(TM2)의 회전동력을 상기 제5축(TM5)으로 전달하는 아이들 축을 의미할 수 있다.

상기 제7축(TM7)은 상기 제6축(TM6)과 동일 축선 상에 배치되며, 상기 제3축(TM3)와 외접 기어 연결되고, 상기 제6축(TM6)과 선택적으로 연결된다.

이에 따라 상기 제7축(TM7)은 상기 제3축(TM6)과 제6축(TM6)으로부터 전달되는 회전동력을 디프렌셜(DIFF)의 종감속기어(FG)로 전달하는 출력축을 의미할 수 있다.

한편, 상기 7개의 축(TM1 ~ TM7)은 상기 유성기어세트(PG)의 회전요소 중, 복수의 회전요소를 고정적으로 연결하거나, 선택적으로 연결하기 위해 연결된 회전요소와 함께 회전하면서 동력을 전달하는 회전부재일 수 있으며, 상기 회전요소를 변속기 하우징(H)과 선택적으로 연결하는 회전부재이거나, 또는 상기 회전요소를 변속기 하우징(H)과 직접 연결하여 고정하는 고정부재일 수 있다.

또한, 상기의 기재에서, 고정 연결(Fixedly connected) 또는 이와 유사한 용어는 해당 축을 통하여 연결된 복수의 회전요소와 해당 축이 서로 회전수의 차이 없이 회전하도록 연결되는 것을 의미한다. 즉, 고정 연결된 복수의 회전요소와 해당 축은 동일한 회전방향 및 회전수로 회전한다.

또한, 상기의 기재에서, 선택적 연결(Selectively connected) 또는 이와 유사한 용어는 복수의 축이 결합요소를 통해 동일한 회전방향 및 회전수로 회전 가능하도록 연결되거나, 해당 축이 결합요소를 통해 변속기 하우징에 고정 가능하도록 연결되는 것을 의미한다.

즉, 결합요소가 복수의 축을 선택적으로 연결하는 경우, 결합요소가 작동하면, 복수의 축은 동일한 회전방향 및 회전수로 회전하고, 결합요소가 해제되면, 복수의 축의 연결이 해제된다.

또한, 결합요소가 해당 축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 경우, 결합요소가 작동하면, 해당 축은 변속기 하우징에 고정적으로 연결되어 고정되고, 결합요소가 해제되면, 해당 축은 회전 가능한 상태가 된다.

상기 7개의 축(TM1 ~ TM7) 중에서 축과 축을 연결하거나, 축과 변속기 하우징은 연결하는 3개의 결합요소(C1)(C2)(BK1)의 배치 위치를 살펴보면 다음과 같다.

상기 제1 클러치(C1)는 상기 제1축(TM1)과 제4축(TM4) 사이에 배치되어 제1축(TM1)과 제4축(TM4)을 선택적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.

상기 제2 클러치(C2)는 상기 제6축(TM6)과 제7축(TM7) 사이에 배치되어 제6축(TM6)과 제7축(TM7)을 선택적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.

상기 제1 브레이크(BK1)는 제4축(TM4)과 변속기 하우징(H) 사이에 배치되어 제4축(TM4)을 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결하여 고정한다.

상기에서 2개의 클러치(C1)(C2)와 1개의 브레이크(BK1)로 이루어지는 결합요소는 유압제어장치로부터 공급되는 유압에 의하여 작동되는 유압마찰결합유닛으로서, 주로 습식 다판형 유압마찰결합유닛이 사용되지만, 도그 클러치, 전자식 클러치, 자분식 클러치 등과 같이 전자제어장치로부터 공급되는 전기적인 신호에 따라 작동될 수 있는 결합유닛으로 이루어질 수 있다.

상기 제1축(TM1) 내지 제7축(TM7)은 상호 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 상기 제1, 제2, 제3 축선(L1)(L2)(L3)상에 배치된다.

상기 제1 축선(L1)은 상기 유성기어세트(PG)의 회전 중심의 축선을 의미하며, 상기 제1 축선(L1) 상에는 엔진(ENG), 유성기어세트(PG), 무단변속기구(CV)의 프라이머리 풀리(PP)의 순서로 배치된다.

이에 따라 상기 엔진(ENG)의 출력측과 고정 연결되는 제1축(TM1)을 축 중심으로 하여 상기 제4축(TM4)과 제5축(TM5)이 상기 제1축(TM1)의 외주 측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되고, 상기 제3축(TM3)이 상기 제4축(TM4)의 외주 측에 회전 간섭 없이 중첩 배치된다.

상기 제2 축선(L2)은 상기 제1 축선(L1)으로부터 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 축선을 의미하며, 상기 제2 축선(L2) 상에는 무단변속기구(CV)의 세컨더리 풀리(SP)가 고정 연결되는 제2축(TM2)이 배치된다.

상기 제3 축선(L3)은 상기 제2 축선(L2)으로부터 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되는 축선을 의미하며, 상기 제3 축선(L3) 상에는 아이들 축 기능을 하는 제6축(TM6)과, 출력축 기능을 하는 제7축(TM7))이 배치된다.

상기 각 축선(L1)(L2)(L3) 상에 배치되는 각각의 축들은 선택적으로 외접 기어 연결되는데, 상기 제2, 제5, 제6축(TM2)(TM5)(TM6)은 제1 기어열(GL1)에 의하여 외접 기어 연결되고, 상기 제3, 제7축(TM3)(TM7)은 제2 기어열(GL2)에 의하여 외접 기어 연결되고, 상기 제7축(TM7)과 디프렌셜(DIFF)은 제3 기어열(GL3)에 의하여 외접 기어 연결된다.

상기 제1 기어열(GL1)은 상기 제2축(TM2)과 고정 연결되는 제1 기어(G1)와, 상기 제6축(TM6)과 고정 연결되어 상기 제1 기어(G1)와 외접 기어 연결되는 제2 기어(G2)와, 상기 제5축(TM5)과 고정 연결되어 상기 제2 기어(G1)와 외접 기어 연결되는 제3 기어(G3)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 상기 제1 기어열(GL1)은 상기 무단변속기구(CV)의 풀리비에 따라 변속되어 출력되는 제2축(TM2)의 회전동력을 제6축(TM6)을 통해 제5축(TM5)으로 전달하는데, 제1 기어열(GL1)을 형성하는 제1, 제2, 제3 기어(G1)(G2)(G3)의 기어비에 따라 제2축(TM2)의 정회전 회전동력을 제5축(TM5)의 정회전 회전동력으로 전달하는 하나의 트랜스퍼 기어를 형성할 수 있다.

상기 제2 기어열(GL2)은 상기 제3축(TM3)과 고정 연결되는 제4 기어(G4)와, 상기 제7축(TM7)과 고정 연결되어 상기 제4 기어(G4)와 외접 기어 연결되는 제5 기어(G5)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 상기 제2 기어열(GL2)은 상기 제3축(TM3)의 회전동력을 제7축(TM7)에 전달하는데, 상기 제2 기어열(GL2)을 형성하는 제4, 제5 기어(G4)(G5)의 기어비에 따라 제2축(TM2)의 회전동력을 제7축(TM7)에 역회전 전달하는 다른 하나의 트랜스퍼 기어를 형성할 수 있다.

상기 제3 기어열(GL3)은 상기 제7축(TM7)과 고정 연결되는 출력기어(OG)와, 디프렌셜(DIFF)에 고정 연결되어 상기 출력기어(OG)와 외접 연결되는 종감속기어(FG)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 상기 제3 기어열(GL3)은 상기 제7축(TM7)의 회전동력을 디프렌셜(DIFF)로 전달하는데, 상기 제3 기어열(GL3)을 형성하는 출력기어(OG)와 종감속기어(FG)의 기어비에 따라 제7축(TM7)의 회전동력을 디프렌셜(DIFF)에 역회전 전달한다.

상기와 같은 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 기어(G1)(G2)(G3)(G4)(G5) 및 출력기어(OG)와 종감속기어(FG) 각각의 기어비는 해당 변속기의 설계 조건에 따라 설정된다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치의 작동 모드표이다.

도 2를 참조하면, 1개의 브레이크(BK1)와 2개의 클러치(C1)(C2)가 선택적으로 작동되면서 4개의 작동 모드로 주행할 수 있으며, 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

[후진(REV)]

후진(REV)모드에서는 제1 브레이크(BK1)가 작동 제어된다.

그러면 엔진(ENG)의 회전동력은 제1축(TM1)을 통해 무단변속기구(CV)로 전달되며, 상기 무단변속기구(CV)에 전달된 회전동력은 프라이머리 풀리(PP)와 세컨더리 풀리(SP)의 풀리비 변환에 따라 변속되면서 제2축(TM2)으로 전달되며, 상기 제2축(TM2)의 회전동력은 제1 기어열(GL1)을 통해 유성기어세트(PG)의 제3 회전요소(N3)와 고정 연결된 제5축(TM5)으로 입력된다.

그리고 유성기어세트(PG)에서는 상기 제5축(TM5)이 입력요소로 작동되고 있는 상태에서 상기 제1 브레이크(BK1)의 작동에 의하여 제2 회전요소(N2)와 연결된 제4축(TM4)이 변속기 하우징(H)과 고정요소로 작동되면서 상기 제5축(TM5)으로 입력된 회전동력은 제3축(TM3)을 통해 역회전 출력된다.

상기와 같이 제3축(TM3)를 통해 출력되는 회전동력은 상기 제2, 제3 기어열(GL2)(GL3)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 후진 주행이 이루어질 수 있다.

[전진 저속(DL)]

전진 저속(DL) 모드에서는 제2 클러치(C2)가 작동 제어된다.

상기와 같은 동력전달과정에서 상기 제2 클러치(C2)의 작동에 의하여 제6축(TM6)과 제7축(TM7)이 연결되기 때문에 제6축(TM6)의 회전동력은 제7축(TM7)으로 전달되고, 제7축(TM7)으로 전달된 회전동력은 제3 기어열(GL3)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 저속(DL) 주행이 이루어질 수 있다.

따라서 상기와 같은 전진 저속(DL) 주행은 무단변속기구(CV)의 무단 변속과 제1 기어열(GL1)과 제3 기어열(GL3)의 기어비에 따라 변속이 이루어지는 것이며, 주행 조건에 따른 무단변속기구(CV)의 계속적인 가변 변속 제어가 이루어지면서 주행된다.

또한, 유성기어세트(PG)는 상기 제5축(TM5)을 통해 입력되고, 제2 기어열(GL2)를 통해 제3축(TM3)으로 입력이 이루어지는데, 제5축(TM5)과 제3축(TM3)은 회전속도만 다를 뿐 동일방향으로 회전함으로써, 제4축(TM4)은 상기 제5축(TM5)과 제3축(TM3)의 회전 속도 차이 사이에서 기어비에 따라 공전하지만 변속에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

[전진 중속(DM)]

전진 중속(DM) 모드는 상기 전진 저속(DL) 주행 과정에서 무단변속기구(CV)의 최고 낮은 풀리비(일반 변속비의 최고의 변속단)를 유지하면서 주행할 수 있도록 하는 주행 모드이다.

따라서 전진 중속(DM)에서는 상기 전진 저속(DL) 주행 과정에서 도시하지 않은 변속기 제어유닛이 공전하고 있는 제4축(TM4)이 설정된 회전수에 도달하면, 상기 제1 클러치(C1)를 작동 제어한다.

그러면 전진 저속(DL) 주행 과정에서 공전하고 있던 제4축(TM4)의 제1축(TM1)의 회전동력이 입력됨으로써, 유성기어세트(PG)가 하나로 회전하는 상태가 되면서 무단변속기구(CV)의 최고 낮은 풀리비를 유지하면서 전진 중속(DM) 주행이 이루어질 수 있다.

[전진 고속(HM)]

전진 고속(DH) 모드에서는 상기 전진 중속(DH) 주행 과정에서 차량의 주행속도가 설정된 주행속도에 도달하면, 제2 클러치(C2)의 작동을 해제한다.

그러면, 제6축(TM6)과 제7축(TM7)을 연결하고 있던 제2 클러치(C2)의 작동이 해제되므로 유성기어세트(PG)에서는 무단변속기구(CV)를 통해 제5축(TM5)으로 입력되는 회전동력과, 제1축(TM1)을 통해 제4축(TM4)으로 입력되는 회전동력의 회전 속도 차이에 따라 제3축(TM3)를 통해 증속 출력이 이루어진다.

즉, 제1축(TM1)을 통해 제4축(TM4)으로 입력되는 회전동력의 회전 속도 보다 무단변속기구(CV)를 통해 감속되어 제5축(TM5)으로 입력되는 회전동력의 회전 속도가 느리기 때문에 증속이 이루어지는 것이며, 무단변속기구(CV)의 가변적인 풀리비 제어에 의하여 제5축(TM5)으로 입력되는 회전 속도의 조절이 가능하므로 증속의 폭도 크게 가변될 수 있다.

그리고 상기 제3축(TM3)의 회전동력은 제2 기어열(GL2), 제7축(TM7), 제3 기어열(GL3)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 고속(DH) 주행이 이루어질 수 있다.

이상의 변속과정 설명에서와 같이, 진진 주행모드를 저속, 중속, 고속과 같이 3단계로 구분하여 설명하고 있으나, 실제로는 전 과정이 연속적인 가변 무단 변속이 이루어지는 것이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 동력전달장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 상기 제1 실시 예에서는 일반 차량에 적용할 수 있는 무단 변속에 의한 동력전달장치를 개시하고 있으나, 제2 실시 예에 따른 동력전달장치에서는 상기 제1 실시 예의 동력전달장치에 제1, 제2 모터/제너레이터(MG1)(MG2)를 추가 구성하여 하이브리드 차량에 적용할 수 있도록 한 것이다.

상기 제1, 제2 모터/제너레이터(MG1)(MG2)는 보조 동력원으로서, 공지와 같이 모터와 제너레이터 기능을 수행하며, 각각 변속기 하우징(H)에 고정되는 제1, 제2 스테이터(ST1)(ST2)와, 상기 제1, 제2 스테이터(ST1)(ST2)의 반경방향 내측에서 각각 회전 가능하게 지지되는 제1, 제2 로터(RT1)(RT2)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)는 제1축선(L1)상에 배치되고, 상기 제2 모터/제너레이터(MG2)는 상기 제2축선(L2)과 평행하게 배치되는 제4축선(L4)상에 배치된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)는 엔진(ENG)의 후측 제1축(TM1)상에 배치되어 제1 로터(RT1)가 상기 제1축(TM1)과 고정 연결되고, 상기 제1축(TM1)은 엔진(ENG)의 출력측과 엔진 클러치(ECL)을 개재시켜 선택적으로 연결된다.

그리고 상기 제2 모터/ 제너레이터(MG2)는 제2 로터(RT)와 고정 연결되는 제8축(TM8)이 상기 제4축선(L4)에 배치되며, 상기 제8축(TM8)에는 상기 제1 기어(G1)와 외접 기어 연결되는 제6 기어(G6)가 고정 연결된다.

이에 따라 상기 제2 실시 예에 따른 동력전달장치는 엔진(ENG) 구동없이 제1, 제2 모터/제너레이터(MG1)(MG2)에 의한 전기 자동차 모드(EV), 엔진(ENG)과 제1, 제2 모터/제너레이터(MG1)(MG2)에 의한 하이브리드 모드(HEV), 엔진(ENG)에 의한 엔진 구동 모드의 주행이 모두 가능하므로 하이브리드 차량의 동력전달장치로 충분히 적용할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 의한 차량용 동력전달장치는 벨트식 무단 변속기구에 1개의 유성기어세트와 3개의 결합부재 및 2쌍의 외접기어를 추가하여 전진 및 후진 변속단을 구현할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

BK1... 제1 브레이크
C1,C2... 제1,제2 클러치
CV... 무단변속기구
ECL... 엔진 클러치
FD... 종감속기어
G1,G2,G3,G4,G5,G6... 제1,제2,제3,제4,제5,제6 기어
GL1,GL2,GL3... 제1,제2,제3 기어열
MG1,MG2... 제1,제2 모터/제너레이터
PG... 유성기어세트
TM1,TM2,TM3,TM4,TM5,TM6,TM7,TM8... 제1,제2,제3,제4,제5,제6,제7,제8축

Claims

프라이머리 풀리와 세컨더리 풀리가 벨트에 의하여 연결되어 동력을 무단 변속하여 전달하는 무단변속기구;
제1, 제2, 제3 회전요소를 보유하는 유성기어세트;
상기 프라이머리 풀리와 엔진의 출력측과 고정 연결되는 제1축;
상기 세컨더리 풀리와 고정 연결되는 제2축;
상기 제1 회전요소와 고정 연결되는 제3축;
상기 제2 회전요소와 고정 연결되며, 상기 제1축과 변속기 하우징에 각각 선택적으로 연결되는 제4축;
상기 제3 회전요소와 고정 연결되는 제5축;
상기 제2축과 외접 기어 연결되는 제6축;
상기 제3축과 외접 기어 연결되며, 상기 제6축과 선택적으로 연결되는 제7축; 및
축과 축, 축과 변속기 하우징의 선택적 연결 부분에 배치되는 복수의 결합요소를 포함하며,
상기 제1축, 제3축, 제4축, 제5축은 상기 유성기어세트의 회전중심의 축선 상에 상호 회전 간섭 없이 중첩 배치되고, 상기 제2축, 제6축, 제7축은 상기 유성기어세트의 회전중심의 축선으로부터 소정의 간격을 두고 평행하게 배치되고, 상기 제2축, 제5축, 제6축은 제1 기어열에 의하여 동력 전달이 이루어지고, 상기 제3축, 제7축은 제2 기어열에 의하여 동력 전달이 이루어지고, 상기 제7축과 디프렌셜은 제3 기어열에 의하여 동력전달이 이루어지는 차량용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 유성기어세트는
싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지며, 제1, 제2, 제3 회전요소는 선기어, 유성캐리어, 링기어로 이루어지는 차량용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 결합요소는
축과 축을 연결하는 2개의 클러치; 및
축과 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 1개의 브레이크로 이루어지는 차량용 동력전달장치.
제3항에 있어서,
상기 2개의 클러치는
상기 제1축과 제4축 사이에 구성되는 제1 클러치; 및
상기 제6축과 제7축 사이에 구성되는 제2 클러치로 이루어지고,
상기 1개의 브레이크는
상기 제4축과 변속기 하우징 사이에 구성되는 제1 브레이크로 이루어지는 차량용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 기어열은
상기 제2축에 고정 연결되는 제1 기어;
상기 제6축에 고정 연결되어 상기 제1 기어와 외접 기어 연결되는 제2 기어;
상기 제5축에 고정 연결되어 상기 제2 기어와 외접 기어 연결되는 제3 기어를 포함하는 차량용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 기어열은
상기 제3축에 고정 연결되는 제4 기어;
상기 제7축에 고정 연결되어 상기 제4 기어와 외접 기어 연결되는 제5 기어를 포함하는 차량용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 제3 기어열은
상기 제7축에 고정 연결되는 출력기어;
상기 디프렌셜에 고정 연결되어 상기 출력기어와 외접 기어 연결되는 종감속기어를 포함하는 차량용 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 동력전달장치는
보조 동력원인 제1, 제2 모터/제너레이터를 더 포함하는 차량용 동력전달장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 모터/제너레이터는
상기 제1축 상에 배치되어 제1 로터가 상기 제1축과 고정 연결되고,
상기 제2 모터/제너레이터는
상기 제2축과 평행하게 배치되어 제2 로터와 연결된 제8축이 상기 제2축과 외접 기어 연결되는 차량용 동력전달장치.
제9항에 있어서,
상기 제1축은 엔진의 출력측과 엔진 클러치를 개재시켜 선택적으로 연결되는 차량용 동력전달장치.
제9항에 있어서,
상기 제8축은
상기 제2축 상의 제1 기어와 외접 기어 연결되는 제6 기어를 포함하는 차량용 동력전달장치.