KR20200129282A

KR20200129282A - 차량용 변속장치

Info

Publication number: KR20200129282A
Application number: KR1020190053470A
Authority: KR
Inventors: 박주현; 황성욱; 지성욱; 김기태; 조원민; 권현식; 유일한; 권순성; 김천옥
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2020-11-18
Also published as: US20200355266A1; US11067168B2

Abstract

차량용 변속장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 듀얼 클러치 변속기(DCT)에 1개의 유성기어세트를 적용하여 다단의 고정 변속단을 구현하고, 이러한 듀얼 클러치 변속기에 1개의 모터/제너레이터를 추가 적용하여 다단의 고정 변속단을 구현함과 동시에 전기 자동차 모드 및 패러럴 하이브리드 모드의 구현이 가능하도록, 제1, 제2, 제3 입력축, 상기 제1 입력축의 외주 타측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되는 동력 전달축, 상기 제1 입력축과 각각 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1, 제2 중간축, 상기 제2 중간축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 아이들 축; 상기 제1, 제3 입력축 및 제1, 제2 중간축과, 상기 동력 전달축 및 아이들 축 상에 배치되는 5개의 기어열을 포함하여 이루어지며, 상기 제1, 제3 입력축을 통해 선택적으로 입력되는 회전동력을 복수의 고정 변속단으로 변속하여 출력하는 제1 변속부, 상기 제1 입력축 상에서, 상기 동력 전달축과 고정 연결되는 선기어를 갖는 유성기어세트를 포함하며, 상기 제1 변속부로부터 선택적으로 전달되는 회전동력과, 상기 제2 입력축을 통해 선택적으로 입력되는 회전동력을 상호 보완적으로 합성 변속하여 1개의 기어열을 통해 출력하는 제2 변속부, 및 상기 제1 중간축과 동일 축선 상에 배치되어 선택적으로 연결되며, 상기 제1, 제2 변속부로부터 전달되는 회전동력을 출력하는 출력축을 포함한다.

Description

차량용 변속장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 듀얼 클러치 변속기(DCT)에 1개의 유성기어세트를 적용하여 다단의 고정 변속단을 구현하고, 1개의 모터/제너레이터를 추가 적용하여 다단의 고정 변속단을 구현함과 동시에 전기 자동차 모드 및 패러럴 하이브리드 모드를 구현할 수 있는 차량용 변속장치에 관한 것이다.

차량에 있어서의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심 기술로서, 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 해소하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.

이러한 친환경 자동차 기술은 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 효율과 편의성을 향상시킨 듀얼 클러치 변속기(DCT : Dual Clutch Transmission)를 예로 들 수 있다.

상기에서 본 발명과 관련되는 DCT는 자동 변속기내에 2개의 클러치 기구(clutch device)와, 기본적인 수동 변속기의 기어 트레인을 보유하며, 엔진으로부터 입력되는 회전력을 2개의 클러치를 이용하여 2개의 입력축에 선택적으로 전달하여, 상기한 기어 트레인을 이용하여 변속한 후, 출력한다.

이러한 DCT는 5단 이상의 고단 변속기를 컴팩트(compact)하게 구현하기 위한 시도가 계속되고 있으며, 2개의 클러치와 동기장치(synchronizing device)들을 컨트롤러에 의해 제어함으로써, 운전자의 수동적인 변속을 불필요하게 하는 AMT(Automatic Manual Transmission)로 구현되고 있다.

이에 따라, DCT는 유성기어 타입의 자동 변속기와 비교하여 동력전달 효율이 우수하고, 다단화에 따른 부품의 변경 및 추가가 용이하다는 장점이 연비 규제와 다단화 효율의 중요성에 부응할 수 있기 때문에 더욱 각광을 받고 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 듀얼 클러치 변속기(DCT)에 1개의 유성기어세트를 적용하여 다단의 고정 변속단을 구현하고, 이러한 듀얼 클러치 변속기에 1개의 모터/제너레이터를 추가 적용하여 다단의 고정 변속단을 구현함과 동시에 전기 자동차 모드 및 패러럴 하이브리드 모드의 구현이 가능하도록 함으로써, 부품 감소에 의한 내부 구성을 간단히 하고, 부피 감소로 탑재성을 향상시키고, 중량을 최소화하여 연비를 향상시키는 차량용 변속장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 회전동력을 변속하여 출력하는 차량용 변속장치에 있어서, 엔진의 회전동력을 전달하는 엔진 출력축에 선택적으로 연결되는 제1 입력축; 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 일측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 엔진 출력축에 선택적으로 연결되는 제2 입력축; 중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 엔진 출력축에 선택적으로 연결되는 제3 입력축; 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 타측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되는 동력 전달축; 상기 제1 입력축과 각각 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1, 제2 중간축; 상기 제2 중간축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 아이들 축; 상기 제1, 제3 입력축 및 제1, 제2 중간축과, 상기 동력 전달축 및 아이들 축 상에 배치되는 5개의 기어열을 포함하여 이루어지며, 상기 제1, 제3 입력축을 통해 선택적으로 입력되는 회전동력을 복수의 고정 변속단으로 변속하여 출력하는 제1 변속부; 상기 제1 입력축 상에서, 상기 동력 전달축과 고정 연결되는 선기어를 갖는 유성기어세트를 포함하며, 상기 제1 변속부로부터 선택적으로 전달되는 회전동력과, 상기 제2 입력축을 통해 선택적으로 입력되는 회전동력을 상호 보완적으로 합성 변속하여 1개의 기어열을 통해 출력하는 제2 변속부; 및 상기 제1 중간축과 동일 축선 상에 배치되어 선택적으로 연결되며, 상기 제1, 제2 변속부로부터 전달되는 회전동력을 출력하는 출력축을 포함하는 차량용 변속장치가 제공될 수 있다.

상기 제1 변속부는 상기 제1 입력축과 고정 연결되는 제1 입력기어와, 상기 제1 중간축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1 변속기어를 포함하는 제1 기어열; 상기 제1 입력축과 고정 연결되는 제2 입력기어와, 상기 제1 중간축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력기어와 외접 기어 연결되는 제2 변속기어를 포함하는 제2 기어열; 상기 제3 입력축과 고정 연결되는 제3 입력기어와, 상기 제2 중간축과 고정 연결되어 상기 제3 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1 외접기어를 포함하는 제3 기어열; 상기 제2 중간축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되는 제3 변속기어와, 상기 아이들 축에 고정 연결되어 상기 제3 변속기어와 외접 기어 연결되는 제1 아이들 기어를 포함하는 제4 기어열; 및 상기 제2 중간축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되는 제4 변속기어와, 상기 동력 전달축에 고정 연결되어 상기 제4 변속기어와 외접 기어 연결되는 제2 외접기어와, 상기 아이들 축에 고정 연결되어 상기 제2 외접기어와 외접 기어 연결되는 제2 아이들 기어와, 상기 제1 중간축과 고정 연결되어 상기 제2 외접기어와 외접 기어 연결되는 제3 외접기어를 포함하는 제5 기어열로 이루어질 수 있다.

상기 제1 변속기어와 제2 변속기어는 제1 싱크로나이저에 의하여 제1 중간축에 선택적으로 동기 연결되고, 상기 제3 변속기어와 제4 변속기어는 제2 싱크로나이저에 의하여 제2 중간축에 선택적으로 동기 연결될 수 있다.

여기서, 상기 제1 기어열은 전진 1속과 전진 7속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고, 상기 제2 기어열은 전진 3속과 전진 5속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고, 상기 제3 기어열과 제4 기어열은 전진 8속과 후진을 구현하기 위한 기어비로 설정되고, 상기 제3 기어열과 제5 기어열은 전진 2속과 전진 6속을 구현하기 위한 기어비로 설정될 수 있다.

상기 제2 변속부는 상기 유성기어세트의 선기어가 상기 동력 전달축과 고정 연결되고, 유성캐리어가 제2 입력축과 고정 연결되고, 링기어가 제6 기어열을 통해 출력축과 외접 기어 연결될 수 있다.

상기 제6 기어열은 상기 유성기어세트의 링기어와 고정 연결되는 제4 외접기어와, 상기 출력축과 고정 연결되어 상기 제4 외접기어와 외접 기어 연결되는 제5 외접기어로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 변속장치는 축과 축을 선택적으로 연결하는 4개의 클러치를 더 포함할 수 있다.

상기 4개의 클러치는 상기 엔진 출력축과 상기 제1 입력축 사이에 구성되는 제1 클러치; 상기 엔진 출력축과 상기 제2 입력축 사이에 구성되는 제2 클러치; 상기 엔진 출력축과 상기 제3 입력축 사이에 구성되는 제3 클러치: 및 상기 제1 중간축과 상기 출력축 사이에 구성되는 제4 클러치로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 변속부는 엔진 측에서 후방 측으로, 제2 변속부, 제1 변속부 순으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 차량용 변속장치는 상기 제1 중간축과 변속기 하우징과의 사이에 구성되는 제1 브레이크를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 기어열은 전진 1속과 전진 7속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고, 상기 제2 기어열은 전진 3속과 전진 5속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고, 상기 제3 기어열과 제4 기어열은 전진 9속과 후진을 구현하기 위한 기어비로 설정되고, 상기 제3 기어열과 제5 기어열은 전진 2속과 전진 6속을 구현하기 위한 기어비로 설정될 수 있다.

또한, 상기 차량용 변속장치는 상기 제1 중간축과 변속기 하우징과의 사이에 구성되는 제1 브레이크, 및 상기 아이들 축과 외접 기어 연결되는 모터/제너레이터를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 모터/제너레이터는 모터축 상에 고정 연결되는 제4 입력기어가 상기 아이들 축 상의 제2 아이들 기어와 외접 기어 연결될 수 있다.

이때, 상기 제4 입력기어는 상기 제5 기어열에 포함될 수 있으며, 상기 제1 기어열은 전진 1속과 전진 7속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고, 상기 제2 기어열은 전진 3속과 전진 5속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고, 상기 제3 기어열과 제4 기어열은 전진 9속과 후진을 구현하기 위한 기어비로 설정되고, 상기 제3 기어열과 제5 기어열은 전진 2속과 전진 6속을 구현하기 위한 기어비로 설정될 수 있다.

또한, 상기 차량용 변속장치는 상기 제1 중간축과 변속기 하우징과의 사이에 구성되는 제1 브레이크, 및 상기 엔진 출력축에 선택적으로 동력 연결되는 모터/제너레이터를 더 포함할 수 있다.

상기 모터/제너레이터는 로터가 엔진 클러치를 통하여 상기 엔진 출력축에 선택적으로 동력 연결될 수 있다.

또한, 상기 모터/제너레이터는 로터가 제1, 제2, 제3 클러치를 통하여 상기 제1, 제2, 제3 입력축과 각각 선택적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 듀얼 클러치 변속기에 1개의 유성기어세트와 2개의 싱크로나이저를 적용하여 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 내부 구성을 간단히 하면서도 다단화를 실현하고, 중량을 최소화하여 탑재성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 예는 상기 제1 실시 예의 차량용 변속장치에 1개의 브레이크를 추가 구성하여 전진 9속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 내부 구성을 간단히 하면서 다단화를 실현하여 변속효율을 향상시키고, 중량을 최소화하여 탑재성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시 예는 상기 제2 실시 예의 차량용 변속장치에 1개의 모터/제너레이터를 추가 배치하여 e - CVT 모드 주행이 가능할 수 있다.

또한 본 발명의 제4 실시 예는 상기 제3 실시 예의 차량용 변속장치에서 모터/제너레이터의 위치를 변경하여 전기 자동차 모드 및 패러럴 하이브리드 모드로 주행이 가능하도록 하여 연비를 향상시킬 수 있다.

이외에, 본 발명의 실시 예들로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예들에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예들에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 변속 작동표이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 변속 작동표이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 변속 작동표이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 변속 작동표이다.

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 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

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 변속장치의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 변속장치는 동력원인 엔진(ENG)의 회전동력을 변속하여 출력하게 되며, 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3), 동력 전달축(TMS), 제1, 제2 중간축(CS1)(CS2), 아이들 축(IDS), 제1, 제2 변속부(TM1)(TM2) 및 출력축(OS)을 포함하여 이루어진다.

상기 동력원인 엔진(ENG)은 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등의 공지의 엔진이 이용될 수 있다.

상기 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 변속부(TM1)로 전달되어 복수의 고정 변속단으로 변속되어 출력되고, 상기 제1 변속부(TM1)로부터 전달되는 회전동력과, 제2 입력축(IS2)을 통해 엔진(ENG)으부터 선택적으로 전달되는 회전동력이 제2 변속부(TM2)에서 합성 변속되어 출력축(OS)으로 전달되는 과정으로 변속이 이루어진다.

상기와 같은 변속 흐름 과정에서, 회전동력을 전달하는 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3)과 동력 전달축(TMS)은 동일 축선 상에 배치되고, 제1, 제2 중간축(CS1)(CS2) 및 아이들 축(IDS)과, 출력축(OS)은 상기 제1 입력축(IS1)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되며, 이때, 상기 제2 중간축(CS2)과 출력축(OS)은 동일 축선 상에 배치되어 상호 선택적으로 연결된다.

상기 제1 입력축(IS1)은 엔진 출력축(EOS)과 선택적으로 연결되며, 상기 제1 입력축(IS1)은 엔진(ENG)의 회전동력을 상기 제1 변속부(TM1)의 제1 중간축(CS1)에 선택적으로 전달한다.

상기 제2 입력축(IS2)은 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축(IS1)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되며, 상기 엔진 출력축(EOS)과 선택적으로 연결되어 엔진(ENG)의 회전동력을 선택적으로 제2 변속부(TM2)에 전달한다.

상기 제3 입력축(IS3)은 중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축(IS2)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되며, 상기 엔진 출력축(EOS)과 선택적으로 연결되어 엔진(ENG)의 회전동력을 제1 변속부(TM1)의 제2 중간축(CS2)에 선택적으로 전달한다.

상기 동력 전달축(TMS)은 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축(IS1)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치된다.

상기 제1 변속부(TM1)는 상기 제1, 제3 입력축(IS1)(IS3)과, 제1, 제2 중간축(CS1)(CS2)과, 아이들 축(IDS)과, 동력 전달축(TMS)에 배치되는 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 기어열(GT1)(GT2)(GT3)(GT4)(GT5)을 포함하여 이루어진다.

상기 제2 변속부(TM2)는 유성기어세트(PG)를 포함하여 이루어지며, 상기 유성기어세트(PG)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 선기어(S)와, 상기 선기어(S)와 외접으로 치합되는 복수의 피니언 기어(P)를 자전 및 공전이 가능하게 회전 지지하는 유성캐리어(PC)와, 상기 복수의 피니언 기어(P)와 내접으로 치합되어 상기 선기어(S)와 동력 연결되는 링기어(R)를 포함한다.

상기 유성기어세트(PG)는 제2 입력축(IS2)과 동력 전달축(TMS) 사이에 배치되며, 상기 선기어(S)가 상기 동력 전달축(TMS)과 고정 연결되고, 상기 유성캐리어(PC)가 상기 제2 입력축(IS2)과 고정 연결되고, 상기 링기어(R)는 제6 기어열(GT6)에 의하여 출력축(OS)과 외접 기어 연결된다.

상기 제1 기어열(GT1)은 제1 입력축(IS1)과 고정 연결되는 제1 입력기어(IG1)와, 상기 제1 중간축(CS1)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력기어(IG1)와 외접 기어 연결되는 제1 변속기어(SG1)를 포함한다.

상기 제2 기어열(GT2)은 제1 입력축(IS1)과 고정 연결되는 제2 입력기어(IG2)와, 상기 제1 중간축(CS1)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력기어(IG2)와 외접 기어 연결되는 제2 변속기어(SG2)를 포함한다.

상기 제3 기어열(GL3)은 제3 입력축(IS3)과 고정 연결되는 제3 입력기어(IG3)와, 상기 제2 중간축(CS2)과 고정 연결되어 상기 제3 입력기어(IG3)와 외접 기어 연결되는 제1 외접기어(EG1)를 포함한다.

상기 제4 기어열(GT4)은 제2 중간축(CS2)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되는 제3 변속기어(SG3)와, 상기 아이들 축(IDS)에 고정 연결되어 상기 제3 변속기어(SG3)와 외접 기어 연결되는 제1 아이들 기어(IDG1)를 포함한다.

상기 제5 기어열(GT5)은 제2 중간축(CS2)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되는 제4 변속기어(SG4)와, 상기 동력 전달축(TMS)에 고정 연결되어 상기 제4 변속기어(SG4)와 외접 기어 연결되는 제2 외접기어(EG2)와, 상기 아이들 축(IDS)에 고정 연결되어 상기 제2 외접기어(EG2)와 외접 기어 연결되는 제2 아이들 기어(IDG2)와, 상기 제1 중간축(CS1)에 고정 연결되어 상기 제2 외접기어(EG2)와 외접 기어 연결되는 제3 외접기어(EG3)를 포함한다.

상기 제6 기어열(GT6)은 유성기어세트(PG)의 링기어(R)와 고정 연결되는 제4 외접기어(EG4)와, 상기 출력축(OS)과 고정 연결되어 상기 제4 외접기어(EG4)와 외접 기어 연결되는 제5 외접기어(EG5)를 포함한다.

상기 제1 변속기어(SG1)와 제2 변속기어(SG2)는 제1 싱크로나이저(SN1)에 의하여 제1 중간축(CS1)에 선택적으로 동기 연결된다.

상기 제3 변속기어(SG3)와 제4 변속기어(SG4)는 제2 싱크로나이저(SN2)에 의하여 제2 중간축(CS2)에 선택적으로 동기 연결된다.

상기에서 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 기어열(GT1)(GT2)(GT3)(GT4)(GT5)(GT6)을 구성하는 각각의 구동기어 및 피동기어에 대한 기어비는 필요로 하는 변속기의 설계 조건에 따라 설정되는데, 상기 제1 기어열(GL1)은 전진 1속과 전진 7속을 위한 기어비로 설정되고, 상기 제2 기어열(GL2)은 전진 3속과 전진 5속을 위한 기어비로 설정되고, 상기 제3 기어열(GT3)과 제4 기어열(GT4)은 전진 8속과 후진을 위한 기어비로 설정되고, 상기 제3 기어열(GT3)과 제5 기어열(GT5)은 전진 2속과 전진 6속을 위한 기어비로 설정된다.

상기 출력축(OS)은 출력부재로서, 상기 제5 기어열(GT5)과 제6 기어열(GL6)을 통해 입력되는 회전동력을 출력기어(OG)와 종감속기어(FDG)를 통해 디프렌셜(DIFF)에 전달한다.

그리고 본 발명의 실시 예에서는 축과 축이 상호 선택적으로 연결되는 부분에 결합요소인 4개의 클러치(CL1)(CL2)(CL3)(CL4)가 배치된다.

상기 제1 클러치(CL1)는 엔진 출력축(EOS)과 제1 입력축(IS1) 사이에 배치되어 엔진 출력축(EOS)과 제1 입력축(IS1)을 선택적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.

상기 제2 클러치(CL2)는 엔진 출력축(EOS)과 제2 입력축(IS2) 사이에 배치되어 엔진 출력축(EOS)과 제2 입력축(IS2)을 선택적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.

상기 제3 클러치(CL3)는 엔진 출력축(EOS)과 제3 입력축(IS3) 사이에 배치되어 엔진 출력축(EOS)과 제3 입력축(IS3)을 선택적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.

상기 제4 클러치(CL4)는 제1 중간축(CS1)과 출력축(OS) 사이에 배치되어 제1 중간축(CS1)과 출력축(OS)을 선택적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.

상기에서 제1, 제2, 제3, 제4 클러치(CL1)(CL2)(CL3)(CL4)로 이루어지는 각 결합요소는 유압제어장치로부터 공급되는 유압에 의하여 작동되는 다판식 유압마찰결합유닛으로 이루어질 수 있으며, 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.

또한, 상기에서 제1, 제2 싱크로나이저(SN1)(SN2)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하며, 상기 제1, 제2 싱크로나이저(SN1)(SN2)에 적용되는 제1, 제2 슬리이브(SLE1)(SLE2)는 공지에서와 같이 미도시된 별도의 액추에이터를 구비하며, 상기 액추에이터는 트랜스밋션 제어유닛에 의하여 제어되면서 변속을 실시한다.

상기와 같이 차량용 변속장치를 구성함에 있어서는 엔진(ENG)의 후측에 제2 변속부(TM2)가 배치되고, 상기 제2 변속부(TM2) 후측에 제1 변속부(TM1)가 배치되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 변속장치의 변속 작동표로서, 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.

[후진]

후진(REV) 변속단에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제3 변속기어(SG3)를 동기 연결하고, 제3, 제4 클러치(CL3)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 제3 클러치(CL3)와 제2 싱크로나이저(SN2)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제3 입력축(IS3), 제3 기어열(GT3), 제2 중간축(CS2), 제2 싱크로나이저(SN2), 제4 기어열(GT4)을 통해 아이들 축(IDS)으로 입력된다.

그리고 상기 아이들 축(IDS)의 회전동력은 제4 클러치(CL4)의 작동에 의하여 제5 기어열(GT5)과 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 후진 주행이 이루어진다.

[전진 1속]

전진 1속(FD1)에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 중간축(CS1)과 제1 변속기어(SG1)를 동기 연결하고, 제1, 제4 클러치(CL1)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 클러치(CL1)와 제1 싱크로나이저(SN1)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제1 기어열(GT1), 제1 싱크로나이저(SN1)를 통해 제1 중간축(CS1)으로 전달된다.

그리고 상기 제1 중간축(CS1)에 전달된 회전동력은 제4 클러치(CL4)의 작동에 의하여 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 1속의 주행이 이루어진다.

[전진 2속]

전진 2속(FD2)에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제4 변속기어(SG4)를 동기 연결하고, 제3, 제4 클러치(CL3)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 제3 클러치(CL3)와 제2 싱크로나이저(SN2)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제3 입력축(IS3), 제3 기어열(GT3), 제2 싱크로나이저(SN2), 제2 중간축(CS2), 제5 기어열(GT5)을 통해 제1 중간축(CS1)으로 입력된다.

그리고 상기 제1 중간축(CS1)의 회전동력은 제4 클러치(CL4)의 작동에 의하여 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 2속 주행이 이루어진다.

[전진 3속]

전진 3속(FD3)에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제2 변속기어(SG2)와 제1 중간축(CS1)을 동기 연결하고, 제1, 제4 클러치(CL1)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 제1 클러치(CL1)와 제1 싱크로나이저(SN1)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제2 기어열(GT2), 제1 싱크로나이저(SN1)를 통해 제1 중간축(CS1)으로 전달된다.

그리고 상기 제1 중간축(CS1)에 전달된 회전동력은 제4 클러치(CL4)의 작동에 의하여 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 3속의 주행이 이루어진다.

[전진 4속]

전진 4속(FD4)에서는 도 2에서와 같이, 제1, 제2 싱크로나이저(SN1)(SN2) 모두 중립을 유지한 상태에서, 제2, 제4 클러치(CL2)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2)을 통해 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달된다.

그리고 상기 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 입력이 이루어지고 있는 상태에서, 상기 제4 클러치(CL4)의 작동에 의하여 제5 기어열(GT5), 제1 중간축(CS1), 출력축(OS), 제6 기어열(GT6), 동력 전달축(TMS)이 하나로 연결됨으로써, 상기 유성기어세트(PG)의 선기어(S)와 링기어(R)가 폐회로적으로 연결되면서 상호 보완적인 작동에 의하여 변속되어 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되어 전진 4속(FD4)의 주행이 이루어진다.

[전진 5속]

전진 5속(FD5)에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제2 변속기어(SG2)와 제1 중간축(CS1)을 동기 연결하고, 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 제1 클러치(CL1)와 제1 싱크로나이저(SN1)의 작동에 의하여 제1 입력축(IS1), 제2 기어열(GT2), 제1 싱크로나이저(SN1), 제1 중간축(CS1), 제5 기어열(GT5)을 통해 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 전달된다.

그리고 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2)을 통해 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달된다.

그러면, 유성기어세트(PG)에서는 선기어(S)와 유성캐리어(PC)의 회전수 차이에 따른 상호 보완작동에 의하여 변속되어 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 5속(FD5)의 주행이 이루어진다.

[전진 6속]

전진 6속(FD6)에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제4 변속기어(SG4)를 동기 연결하고, 제2, 제3 클러치(CL2)(CL3)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2)을 통해 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달된다.

그리고 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 제3 클러치(CL3)와 제2 싱크로나이저(SN2)의 작동에 의하여 제3 입력축(IS3), 제3 기어열(GT3), 제2 중간축(CS2), 제2 싱크로나이저(SN2), 제5 기어열(GT5)을 통해 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 전달된다.

그러면, 유성기어세트(PG)에서는 선기어(S)와 유성캐리어(PC)의 회전수 차이에 따른 상호 보완작동에 의하여 변속되어 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 6속(FD6)의 주행이 이루어진다.

[전진 7속]

전진 7속(FD7)에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 중간축(CS1)과 제1 변속기어(SG1)를 동기 연결하고, 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 제1 클러치(CL1)와 제1 싱크로나이저(SN1)의 작동에 의하여 제1 입력축(IS1), 제1 기어열(GT1), 제1 싱크로나이저(SN1), 제1 중간축(CS1), 제5 기어열(GT5), 동력 전달축(TMS)을 통해 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 전달된다.

그러면, 유성기어세트(PG)에서는 선기어(S)와 유성캐리어(PC)의 회전수 차이에 따른 상호 보완작동에 의하여 변속되어 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 7속(FD7)의 주행이 이루어진다.

[전진 8속]

전진 8속(FD8)에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제3 변속기어(SG3)를 동기 연결하고, 제2, 제3 클러치(CL2)(CL3)를 동시에 작동 제어한다.

그리고 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 제3 클러치(CL3)의 작동에 의하여 제3 입력축(IS3), 제3 기어열(GT3), 제2 중간축(CS2), 제2 싱크로나이저(SN2), 제4 기어열(GT4), 아이들 축(IDS), 제5 기어열(GT5)을 통해 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 역회전 입력된다.

그러면, 유성기어세트(PG)에서 상기 전진 7속 보다 크게 증속되어 링기어(R)로 출력되며, 상기 링기어(R)로 출력되는 회전동력은 제6 기어열(GT6)과 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 8속(FD8)의 주행이 이루어진다.

즉, 상기 전진 8속에서는 유성기어세트(PG)의 선기어(S)가 역회전하고 있는 상태에서, 유성캐리어(PC)로 엔진 회전동력의 입력되면서 증속이 이루어짐으로써, 상기 전진 7속 보다 큰 증속 변속이 이루어진다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 변속장치의 모식도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 변속장치는 상기 제1 실시 예에 있어서, 상기 제1 중간축(CS1)과 변속기 하우징(H) 사이에 제1 브레이크(B1)를 추가 구성하여 전진 9속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 한 것이다.

따라서 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량의 변속장치에 대한 구성의 상세한 설명은 생략한다.

그리고 상기 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량의 변속장치에 적용되는 제1 브레이크(B1)는 유압제어장치로부터 공급되는 유압에 의하여 작동되는 다판식 유압마찰결합유닛으로 이루어질 수 있으며, 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.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 변속장치의 변속 작동표로서, 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.

[후진]

후진(REV) 변속단에서는 도 4에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제3 변속기어(SG3)를 동기 연결하고, 제3, 제4 클러치(CL3)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

[전진 1속]

전진 1속(FD1)에서는 도 4에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 중간축(CS1)과 제1 변속기어(SG1)를 동기 연결하고, 제1, 제4 클러치(CL1)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

[전진 2속]

전진 2속(FD2)에서는 도 4에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제4 변속기어(SG4)를 동기 연결하고, 제3, 제4 클러치(CL3)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

[전진 3속]

전진 3속(FD3)에서는 도 4에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제2 변속기어(SG2)와 제1 중간축(CS1)을 동기 연결하고, 제1, 제4 클러치(CL1)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

[전진 4속]

전진 4속(FD4)에서는 도 4에서와 같이, 제1, 제2 싱크로나이저(SN1)(SN2) 모두 중립을 유지한 상태에서, 제2, 제4 클러치(CL2)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

[전진 5속]

전진 5속(FD5)에서는 도 4에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제2 변속기어(SG2)와 제1 중간축(CS1)을 동기 연결하고, 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)를 동시에 작동 제어한다.

[전진 6속]

전진 6속(FD6)에서는 도 4에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제4 변속기어(SG4)를 동기 연결하고, 제2, 제3 클러치(CL2)(CL3)를 동시에 작동 제어한다.

[전진 7속]

전진 7속(FD7)에서는 도 4에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 중간축(CS1)과 제1 변속기어(SG1)를 동기 연결하고, 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)를 동시에 작동 제어한다.

[전진 8속]

전진 8속(FD8)에서는 도 4에서와 같이, 제1, 제2 싱크로나이저(SN1)(SN2) 모두 중립의 상태에서, 제2 클러치(CL2)와 제1 브레이크(B1)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2)을 통해 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달되고, 제1 브레이크(B1)의 작동에 의하여 제1 중간축(CS1), 제5 기어열(GT5), 동력 전달축(TMS)을 통해 제1 브레이크(B1)와 연결되어 있는 유성기어세트(PG)의 선기어(S)가 고정요소로 작동된다.

그러면, 유성기어세트(PG)의 선기어(S)가 고정요소로 작동되고 있는 상태에서, 유성캐리어(PC)로 입력이 이루지면서 증속이 이루어짐으로써, 상기 전진 7속 보다 큰 증속 변속이 이루어지면서 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되어 전진 8속(FD8)의 주행이 이루어진다.

[전진 9속]

전진 9속(FD9)에서는 도 4에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제3 변속기어(SG3)를 동기 연결하고, 제2, 제3 클러치(CL2)(CL3)를 동시에 작동 제어한다.

그러면, 유성기어세트(PG)에서 상기 전진 8속 보다 크게 증속되어 링기어(R)로 출력되며, 상기 링기어(R)로 출력되는 회전동력은 제6 기어열(GT6)과 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 9속(FD9)의 주행이 이루어진다.

즉, 상기 전진 9속에서는 유성기어세트(PG)의 선기어(S)가 역회전하고 있는 상태에서, 유성캐리어(PC)로 엔진의 회전동력의 입력되면서 증속이 이루어짐으로써, 상기 전진 8속 보다 큰 증속 변속이 이루어진다.

이에 따라, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 변속장치는 상기 제1 실시 예의 후진을 포함하여 전진 1속부터 전진 7속까지의 변속과정은 동일하고, 제1 브레이크(B1)가 작동되는 전진 8속이 추가되면서 전진 9속의 변속단을 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 변속장치의 모식도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 변속장치는 상기 제2 실시 예의 구성에 보조 동력원으로 모터/제너레이터(MG)를 추가 구성하여 전진 9속 및 후진 1속의 고정 변속단과 e - CVT 모드와 전기 자동차(EV) 모드가 추가적으로 가능하도록 한 것이다.

상기 모터/제너레이터(MG)는 공지와 같이 모터와 제너레이터 기능을 수행하며, 변속기 하우징(H)에 고정되는 스테이터(ST)와, 상기 스테이터(ST)의 반경방향 내측에서 회전 가능하게 지지되는 로터(RT)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 모터/제너레이터(MG)는 상기 아이들 축(IDS)과 동일 축선 상에 배치되며, 상기 모터/제너레이터(MG)의 모터축(MS)에 고정 연결되어 있는 제4 입력기어(IG4)가 제2 아이들 기어(IDG2)와 외접 기어 연결된다.

도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 변속장치의 변속 작동표로서, 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 변속장치에서, 후진 및 전진 9속까지의 고정 변속단은 상기 제2 실시 예와 동일하게 이루어지므로 상세한 설명은 생략하고, 새로이 추가되는 e - CVT 모드와 EV 모드에 대하여 설명한다.

[e - CVT 모드]

e - CVT 모드에서는 도 6에서와 같이, 제1, 제2 싱크로나이저(SN1)(SN2) 모두 중립의 상태에서, 제2 클러치(CL2)를 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2)을 통해 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달되고 있는 상태에서, 모터/제너레이터(MG)의 회전동력이 제5 기어열(GT5)과 동력 전달축(TMS)을 통해 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 전달된다.

그러면, 유성기어세트(PG)에서는 선기어(S)와 유성캐리어(PC)의 회전수 차이에 따른 상호 보완작동에 의하여 변속되어 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 e - CVT 모드의 주행이 이루어진다.

이때, 모터/제너레이터(MG)의 회전동력은 엔진이 최적 효율 운전점에서 작동할 수 있도록 제어가 가능하다.

[EV 모드]

EV 모드에서는 도 6에서와 같이, 엔진(ENG)의 시동이 정지된 상태에서, 제1, 제2 싱크로나이저(SN1)(SN2) 모두 중립 상태로 하고, 제4 클러치(CL4)를 작동 제어한다.

그러면, 모터/제너레이터(MG)의 회전동력이 제5 기어열(GT5)에 의하여 제1 중간축(CS1)로 전달되고, 제1 중간축(CS1)에 전달된 회전동력은 제4 클러치(CL4)의 작동에 의하여 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 EV 모드 주행이 이루어진다.

이때, 모터/제너레이터(MG)가 정회전 하면, 전진 주행이 이루어지고, 모터/제너레이터(MG)가 역회전 하면, 후진 주행이 이루어질 수 있다.

도 7은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 변속장치의 모식도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 변속장치는 상기 제3 실시 예의 모터/제너레이터(MG)를 엔진(ENG)의 후측에 배치하여 엔진 모드 및 패러럴 하이브리드 모드와, 전기자동차 모드(EV 모드의 주행을 구현할 수 있도록 하였다.

상기 모터/제너레이터(MG)는 엔진 출력축(EOS)과 동일 축선 상에 배치하되, 상기 엔진 출력축(EOS)과 모터축(MS) 사이에 엔진 클러치(ECL)를 배치하고, 상기 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3)은 모터축(MS)과의 사이에 제1, 제2, 제3 클러치(CL1)(CL2)(CL3)를 배치하여 상기 모터축(MS)과 선택적으로 연결되도록 하였다.

이에 따라, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 변속장치는 상기 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3)에 엔진(ENG)의 회전동력과 모터/제너레이터(MG)의 회전동력이 선택적으로 입력되거나, 엔진(ENG)의 회전동력과 모터/제너레이터(MG)의 회전동력이 합성되어 동시에 입력될 수 있다.

그리고 상기 제3 실시 예의 차량용 변속장치와 비교하여 엔진 클러치(ECL)가 추가되고, 모터/제너레이터(MG)의 배치 위치를 달리할 뿐 다른 구성은 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 변속장치의 변속 작동표로서, 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.

[엔진 및 패러럴 모드 후진]

엔진 및 패러럴 모드 후진(REV)에서는 도 8에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제3 변속기어(SG3)를 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL)와 제3, 제4 클러치(CL3)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL) 및 제3 클러치(CL3)와 제2 싱크로나이저(SN2)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제3 입력축(IS3), 제3 기어열(GT3), 제2 중간축(CS2), 제2 싱크로나이저(SN2), 제4 기어열(GT4)을 통해 아이들 축(IDS)으로 입력된다.

[엔진 및 패러럴 모드 전진 1속]

엔진 및 패러럴 모드 전진 1속(FD1)에서는 도 8에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 중간축(CS1)과 제1 변속기어(SG1)를 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL)와 제1, 제4 클러치(CL1)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL) 및 제1 클러치(CL1)와 제1 싱크로나이저(SN1)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제1 기어열(GT1), 제1 싱크로나이저(SN1), 제1 중간축(CS1)으로 전달된다.

그리고 상기 제1 중간축(CS1)에 전달된 회전동력은 제4 클러치(CL4)의 작동에 의하여 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 1속 주행이 이루어진다.

[엔진 및 패러럴 모드 전진 2속]

엔진 및 패러럴 모드 전진 2속(FD2)에서는 도 8에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제4 변속기어(SG4)를 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL)와 제3, 제4 클러치(CL3)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL) 및 제3 클러치(CL3)와 제2 싱크로나이저(SN2)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제3 입력축(IS3), 제3 기어열(GT3), 제2 싱크로나이저(SN2), 제2 중간축(CS2), 제5 기어열(GT5)을 통해 제1 중간축(CS1)으로 입력된다.

[엔진 및 패러럴 모드 전진 3속]

엔진 및 패러럴 모드 전진 3속(FD3)에서는 도 8에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제2 변속기어(SG2)와 제1 중간축(CS1)을 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL)와 제1, 제4 클러치(CL1)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL) 및 제1 클러치(CL1)와 제1 싱크로나이저(SN1)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제2 기어열(GT2), 제1 싱크로나이저(SN1)를 통해 제1 중간축(CS1)으로 전달된다.

[엔진 및 패러럴 모드 전진 4속]

엔진 및 패러럴 모드 전진 4속(FD4)에서는 도 8에서와 같이, 제1, 제2 싱크로나이저(SN1)(SN2) 모두 중립을 유지한 상태에서, 엔진 클러치(ECL)와 제2, 제4 클러치(CL2)(CL4)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL) 및 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2)을 통해 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달된다.

[엔진 및 패러럴 모드 전진 5속]

엔진 및 패러럴 모드 전진 5속(FD5)에서는 도 8에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제2 변속기어(SG2)와 제1 중간축(CS1)을 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL)와 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 엔진 클러치(ECL) 및 제1 클러치(CL1)와 제1 싱크로나이저(SN1)의 작동에 의하여 제1 입력축(IS1), 제2 기어열(GT2), 제1 싱크로나이저(SN1), 제1 중간축(CS1), 제5 기어열(GT5)을 통해 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 전달된다.

[엔진 및 패러럴 모드 전진 6속]

엔진 및 패러럴 모드 전진 6속(FD6)에서는 도 8에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제4 변속기어(SG4)를 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL)와 제2, 제3 클러치(CL2)(CL3)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 엔진 클러치(ECL) 및 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2)을 통해 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달된다.

[엔진 및 패러럴 모드 전진 7속]

엔진 및 패러럴 모드 전진 7속(FD7)에서는 도 8에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SN1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 중간축(CS1)과 제1 변속기어(SG1)를 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL)와 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 엔진 클러치(ECL) 및 제1 클러치(CL1)와 제1 싱크로나이저(SN1)의 작동에 의하여 제1 입력축(IS1), 제1 기어열(GT1), 제1 싱크로나이저(SN1), 제1 중간축(CS1), 제5 기어열(GT5), 동력 전달축(TMS)을 통해 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 전달된다.

[엔진 및 패러럴 모드 전진 8속]

엔진 및 패러럴 모드 전진 8속(FD8)에서는 도 8에서와 같이, 제1, 제2 싱크로나이저(SN1)(SN2) 모두 중립의 상태에서 엔진 클러치(ECL) 및 제2 클러치(CL2)와, 제1 브레이크(B1)를 동시에 작동 제어한다.

이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL) 및 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 제2 입력축(IS2)을 통해 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달되고, 제1 브레이크(B1)의 작동에 의하여 제1 중간축(CS1), 제5 기어열(GT5), 동력 전달축(TMS)을 통해 제1 브레이크(B1)와 연결되어 있는 유성기어세트(PG)의 선기어(S)가 고정요소로 작동된다.

그러면, 유성기어세트(PG)의 선기어(S)가 고정요소로 작동되고 있는 상태에서 유성캐리어(PC)로 입력이 이루지면서 증속이 이루어짐으로써, 상기 전진 7속 보다 큰 증속 변속이 이루어지면서 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되어 전진 8속(FD8)의 주행이 이루어진다.

[엔진 및 패러럴 모드 전진 9속]

엔진 및 패러럴 모드 전진 9속(FD9)에서는 도 8에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SN2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제2 중간축(CS2)과 제3 변속기어(SG3)를 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL)와 제2, 제3 클러치(CL2)(CL3)를 동시에 작동 제어한다.

그리고 엔진(ENG)의 회전동력 일부는 엔진 클러치(ECL) 및 제3 클러치(CL3)의 작동에 의하여 제3 입력축(IS3), 제3 기어열(GT3), 제2 중간축(CS2), 제2 싱크로나이저(SN2), 제4 기어열(GT4), 아이들 축(IDS), 제5 기어열(GT5)을 통해 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 역회전 입력된다.

즉, 상기 전진 9속에서는 유성기어세트(PG)의 선기어(S)가 역회전하고 있는 상태에서 유성캐리어(PC)로 엔진 회전동력의 입력되면서 증속이 이루어짐으로써, 상기 전진 8속 보다 큰 증속 변속이 이루어진다.

이러한 본 발명의 제4 실시 예의 작동 설명에서는 엔진(ENG)의 구동력에 의하여 주행하고자 할 때를 가정하여 설명하고 있으나, 이때 상기 모터/제너레이터(MG)의 토크 어스시트가 가능하도록 제어하면, 패러럴 하이브리드 주행 모드가 가능할 수 있다.

그리고 전기자동차 모드(EV모드)에서는 엔진(ENG)의 구동이 정지된 상태에서, 엔진 클러치(ECL)를 작동 해제한 후에 모터/제너레이터(MG)의 구동력만으로 주행할 수 있는데, 이때 후진 및 전진 1속부터 전진 9속까지의 변속과정은 엔진 및 패러럴 모드와 동일하게 이루어지므로 상세한 설명은 생략한다.

상기와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 듀얼 클러치 변속기에 1개의 유성기어세트와 2개의 싱크로나이저를 적용하여 전진 8속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 내부 구성을 간단히 하면서 다단화를 실현하고, 중량을 최소화하여 탑재성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 예는 상기 제1 실시 예의 차량용 변속장치에 1개의 브레이크를 추가 배치하여 전진 9속 및 후진 1속의 변속단을 구현할 수 있도록 함으로써, 내부 구성을 간단히 하면서 다단화를 실현하여 변속효율을 향상시키고, 중량을 최소화하여 탑재성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 실시 예는 상기 제2 실시 예의 차량용 변속장치에 1개의 모터/제너레이터를 추가 배치하여 e - CVT 모드 주행이 가능하도록 할 수 있다.

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

EOS... 엔진 출력축(크랭크 축)
IS1,IS2,IS3, 제1, 제2, 제3 입력축
CS1,CS2... 제1 제2 중간축
OS... 출력축
IDS... 아이들 축
TMS... 동력 전달축
MS... 모터축
B1... 제1 브레이크
CL1,CL2,CL3,CL4... 제1, 제2, 제3, 제4 클러치
ECL... 엔진 클러치
GT1,GT2,GT3,GT4,GT5,GT6... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 기어열
IG1,IG2,IG3,IG4... 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어
EG1,EG2,EG3,EG4,EG5... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 외접기어
SG1,SG2,SG3,SG4... 제1, 제2, 제3, 제4 변속기어
OG... 출력기어
IDG1, IDG2... 제1, 제2 아이들 기어
PG... 유성기어세트
SN1,SN2... 제1, 제2 싱크로나이저

Claims

엔진의 회전동력을 변속하여 출력하는 차량용 변속장치에 있어서,
엔진의 회전동력을 전달하는 엔진 출력축에 선택적으로 연결되는 제1 입력축;
중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 일측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 엔진 출력축에 선택적으로 연결되는 제2 입력축;
중공축으로 이루어져 상기 제2 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 엔진 출력축에 선택적으로 연결되는 제3 입력축;
중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 타측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되는 동력 전달축;
상기 제1 입력축과 각각 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1, 제2 중간축;
상기 제2 중간축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 아이들 축;
상기 제1, 제3 입력축 및 제1, 제2 중간축과, 상기 동력 전달축 및 아이들 축 상에 배치되는 5개의 기어열을 포함하여 이루어지며, 상기 제1, 제3 입력축을 통해 선택적으로 입력되는 회전동력을 복수의 고정 변속단으로 변속하여 출력하는 제1 변속부;
상기 제1 입력축 상에서, 상기 동력 전달축과 고정 연결되는 선기어를 갖는 유성기어세트를 포함하며, 상기 제1 변속부로부터 선택적으로 전달되는 회전동력과, 상기 제2 입력축을 통해 선택적으로 입력되는 회전동력을 상호 보완적으로 합성 변속하여 1개의 기어열을 통해 출력하는 제2 변속부; 및
상기 제1 중간축과 동일 축선 상에 배치되어 선택적으로 연결되며, 상기 제1, 제2 변속부로부터 전달되는 회전동력을 출력하는 출력축;
을 포함하는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 변속부는
상기 제1 입력축과 고정 연결되는 제1 입력기어와, 상기 제1 중간축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1 변속기어를 포함하는 제1 기어열;
상기 제1 입력축과 고정 연결되는 제2 입력기어와, 상기 제1 중간축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력기어와 외접 기어 연결되는 제2 변속기어를 포함하는 제2 기어열;
상기 제3 입력축과 고정 연결되는 제3 입력기어와, 상기 제2 중간축과 고정 연결되어 상기 제3 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1 외접기어를 포함하는 제3 기어열;
상기 제2 중간축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되는 제3 변속기어와, 상기 아이들 축에 고정 연결되어 상기 제3 변속기어와 외접 기어 연결되는 제1 아이들 기어를 포함하는 제4 기어열; 및
상기 제2 중간축의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되는 제4 변속기어와, 상기 동력 전달축에 고정 연결되어 상기 제4 변속기어와 외접 기어 연결되는 제2 외접기어와, 상기 아이들 축에 고정 연결되어 상기 제2 외접기어와 외접 기어 연결되는 제2 아이들 기어와, 상기 제1 중간축과 고정 연결되어 상기 제2 외접기어와 외접 기어 연결되는 제3 외접기어를 포함하는 제5 기어열;
로 이루어지는 차량용 변속장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 변속기어와 제2 변속기어는 제1 싱크로나이저에 의하여 제1 중간축에 선택적으로 동기 연결되고,
상기 제3 변속기어와 제4 변속기어는 제2 싱크로나이저에 의하여 제2 중간축에 선택적으로 동기 연결되는 차량용 변속장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 기어열은 전진 1속과 전진 7속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제2 기어열은 전진 3속과 전진 5속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제3 기어열과 제4 기어열은 전진 8속과 후진을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제3 기어열과 제5 기어열은 전진 2속과 전진 6속을 구현하기 위한 기어비로 설정되는 차량용 변속장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 변속부는
상기 유성기어세트의 선기어가 상기 동력 전달축과 고정 연결되고, 유성캐리어가 제2 입력축과 고정 연결되고, 링기어가 제6 기어열을 통해 출력축과 외접 기어 연결되는 차량용 변속장치.
제5항에 있어서,
상기 제6 기어열은
상기 유성기어세트의 링기어와 고정 연결되는 제4 외접기어와, 상기 출력축과 고정 연결되어 상기 제4 외접기어와 외접 기어 연결되는 제5 외접기어로 이루어지는 차량용 변속장치.
제5항에 있어서,
상기 유성기어세트는
싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 변속장치는
축과 축을 선택적으로 연결하는 4개의 클러치를 더 포함하는 차량용 변속장치.
제8항에 있어서,
상기 4개의 클러치는
상기 엔진 출력축과 상기 제1 입력축 사이에 구성되는 제1 클러치;
상기 엔진 출력축과 상기 제2 입력축 사이에 구성되는 제2 클러치;
상기 엔진 출력축과 상기 제3 입력축 사이에 구성되는 제3 클러치: 및
상기 제1 중간축과 상기 출력축 사이에 구성되는 제4 클러치로 이루어지는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 변속부는
엔진 측에서 후방 측으로, 제2 변속부, 제1 변속부 순으로 배치되는 차량용 변속장치.
제5항에 있어서,
상기 차량용 변속장치는
상기 제1 중간축과 변속기 하우징과의 사이에 구성되는 제1 브레이크를 더 포함하는 차량용 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 기어열은 전진 1속과 전진 7속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제2 기어열은 전진 3속과 전진 5속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제3 기어열과 제4 기어열은 전진 9속과 후진을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제3 기어열과 제5 기어열은 전진 2속과 전진 6속을 구현하기 위한 기어비로 설정되는 차량용 변속장치.
제5항에 있어서,
상기 차량용 변속장치는
상기 제1 중간축과 변속기 하우징과의 사이에 구성되는 제1 브레이크, 및
상기 아이들 축과 외접 기어 연결되는 모터/제너레이터를 더 포함하는 차량용 변속장치.
제13항에 있어서,
상기 모터/제너레이터는
모터축 상에 고정 연결되는 제4 입력기어가 상기 아이들 축 상의 제2 아이들 기어와 외접 기어 연결되는 차량용 변속장치.
제14항에 있어서,
상기 제4 입력기어는
상기 제5 기어열에 포함되는 차량용 변속장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 기어열은 전진 1속과 전진 7속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제2 기어열은 전진 3속과 전진 5속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제3 기어열과 제4 기어열은 전진 9속과 후진을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제3 기어열과 제5 기어열은 전진 2속과 전진 6속을 구현하기 위한 기어비로 설정되는 차량용 변속장치.
제5항에 있어서,
상기 차량용 변속장치는
상기 제1 중간축과 변속기 하우징과의 사이에 구성되는 제1 브레이크, 및
상기 엔진 출력축에 선택적으로 동력 연결되는 모터/제너레이터를 더 포함하는 차량용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 모터/제너레이터는
로터가 엔진 클러치를 통하여 상기 엔진 출력축에 선택적으로 동력 연결되는 차량용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 제1 기어열은 전진 1속과 전진 7속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제2 기어열은 전진 3속과 전진 5속을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제3 기어열과 제4 기어열은 전진 9속과 후진을 구현하기 위한 기어비로 설정되고,
상기 제3 기어열과 제5 기어열은 전진 2속과 전진 6속을 구현하기 위한 기어비로 설정되는 차량용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 모터/제너레이터는
로터가 제1, 제2, 제3 클러치를 통하여 상기 제1, 제2, 제3 입력축과 각각 선택적으로 연결되는 차량용 변속장치.