KR101484231B1

KR101484231B1 - 차량용 변속장치

Info

Publication number: KR101484231B1
Application number: KR20130052732A
Authority: KR
Inventors: 이승호; 박종술; 조형욱
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2015-01-16
Also published as: KR20140133112A

Abstract

차량용 변속장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 변속장치는 모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터로 이루어지는 전기보조구동유닛; 제1, 제2, 제3 회전요소를 갖는 유성기어세트로 이루어져 상기 제1 회전요소가 상기 전기보조구동유닛과 연결되고, 상기 제2 회전요소가 동력원인 엔진과 연결되며, 상기 제3 회전요소가 출력요소로 작동하는 토크변환수단; 하나의 클러치를 통하여 상기 제2 회전요소와 선택적으로 연결되고, 하나 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제1 입력축과, 상기 제1 입력축과 동축선 상에 구성되어 상기 제3 회전요소와 연결되고, 다른 하나의 클러치를 통하여 상기 제2 회전요소와 선택적으로 연결되며, 하나 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제2 입력축로 이루어지는 입력수단; 및 상기 입력수단의 회전동력을 변속하여 출력하는 변속출력수단을 포함한다.

Description

차량용 변속장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 더블 클러치 변속장치에 전기보조구동유닛과 토크변환수단을 추가하여 부드러운 발진 및 변속을 구현하고, 연비 및 가속 성능을 향상시킬 수 있는 차량용 변속장치에 관한 것이다.

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

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

또한, 자동차 메이커에서는 각 국의 배기가스 규제를 만족시키고, 연비성능의 향상을 위하여 동력 전달계통의 효율 향상을 위한 수단으로 ISG(Idle Stop And Go)장치와, 회생제동(Regenerative Braking)장치 등의 기술을 실용화하기 위하여 노력하고 있다.

상기 ISG장치는 차량 정지 시, 엔진을 정지시키고, 출발 시, 엔진을 시동하는 기술이며, 상기 회생제동장치는 차량 제동 시, 기존의 마찰에 의한 제동 대신에 차량의 운동에너지를 이용하는 발전기를 구동시키고, 이때 발생되는 전기에너지를 배터리에 저장하였다가 차량 구동 시, 재사용 하는 기술이다.

그리고 본 발명의 변속장치가 적용될 수 있는 하이브리드 전기자동차는 2개 이상의 에너지원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있는데, 통상적으로 기존 화석 연료를 사용하는 가솔린엔진 또는 디젤엔진과, 전기 에너지에 의하여 구동되는 모터/제너레이터가 혼합(Hybrid)되어 구성된다.

또한, 상기와 같은 하이브리드 전기자동차에 적용될 수 있는 변속기로서는 DCT(더블 클러치 변속기)를 하나의 예로 들 수 있으며, DCT는 수동 변속기 구조에 2개의 클러치를 적용하여 효율을 높이고, 편의성을 향상시킬 수 있다.

즉, 상기 DCT는 클러치 2개를 적용하여 홀수단 및 짝수단을 번갈아 작동시키면서 변속이 이루어지는 변속기로서, 상기와 같이 홀수단 및 짝수단의 변속을 번갈아 작동시키는 매커니즘은 기존 MT(수동변속기) 및 AMT(자동화 수동 변속기)가 갖고 있는 변속 시, 토크 단절감을 개선할 수 있다.

그러나 상기 DCT는 발진 시, 클러치 슬립에 의한 클러치 소손 및 에너지 손실이 크고, 등판 발진 시, 클러치 슬립에 의한 후방 밀림이 과도하게 발생하여 안전상의 문제가 있으며, 클러치 열용량의 문제로 변속시간을 짧게 제어해야 하므로 자동 변속기에 비하여 변속 충격이 크다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 실시 예는 더블 클러치 변속장치에 전기보조구동유닛과 토크변환수단을 추가하여 부드러운 발진 및 변속을 구현하고, 회생제동을 가능하게 하여 연비를 향상시키며, 가속 시, 모터/제너레이터의 토크를 보조받아 가속 성능을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 변속장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터로 이루어지는 전기보조구동유닛; 제1, 제2, 제3 회전요소를 갖는 유성기어세트로 이루어져 상기 제1 회전요소가 상기 전기보조구동유닛과 연결되고, 상기 제2 회전요소가 동력원인 엔진과 연결되며, 상기 제3 회전요소가 출력요소로 작동하는 토크변환수단; 하나의 클러치를 통하여 상기 제2 회전요소와 선택적으로 연결되고, 하나 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제1 입력축과, 상기 제1 입력축과 동축선 상에 구성되어 상기 제3 회전요소와 연결되고, 다른 하나의 클러치를 통하여 상기 제2 회전요소와 선택적으로 연결되며, 하나 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제2 입력축로 이루어지는 입력수단; 및 상기 입력수단의 회전동력을 변속하여 출력하는 변속출력수단을 포함하는 차량용 변속장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 입력수단은 상기 제2 입력축이 중공축으로 이루어지고, 상기 제1 입력축이 상기 제2 입력축의 중공부를 관통하여 동축선 상에 설치될 수 있다.

또한, 상기 전기보조구동유닛은 상기 제1 회전요소와 연결되는 로터와, 상기 로터의 외주측에 배치되어 변속기 하우징에 고정되는 스테이터로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 토크변환수단은 유성캐리어로 이루어지는 제1 회전요소와, 선기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 링기어로 이루어지는 제3 회전요소를 보유하는 더블 피니언 유성기어세트로 구성될 수 있다.

또한, 상기 하나의 클러치는 상기 선기어와 제1 입력축 사이에 배치되고, 상기 다른 하나의 클러치는 상기 선기어와 제2 입력축 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 토크변환수단은 선기어로 이루어지는 제1 회전요소와, 링기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 유성캐리어로 이루어지는 제3 회전요소를 보유하는 싱글 피니언 유성기어세트로 구성될 수 있다.

또한, 상기 하나의 클러치는 상기 링기어와 제1 입력축 사이에 배치되고, 상기 다른 하나의 클러치는 상기 링기어와 제2 입력축 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 토크변환수단은 링기어로 이루어지는 제1 회전요소와, 선기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 유성캐리어로 이루어지는 제3 회전요소를 보유하는 싱글 피니언 유성기어세트로 구성될 수 있다.

또한, 상기 제2 입력축 상에 고정 배치되는 하나 이상의 입력기어는 제2속의 입력기어 및 후진의 입력기어로 작동하는 제1 입력기어, 제4속 및 제6속의 입력기어로 작동하는 제2 입력기어가 전측에서 후측으로 순차적 배치되고, 상기 제1 입력축 상에 고정 배치되는 하나 이상의 입력기어는 제7속의 입력기어로 작동하는 제3 입력기어, 제1속의 입력기어로 작동하는 제4 입력기어, 제5속의 입력기어로 작동하는 제5 입력기어, 제3속의 입력기어로 작동하는 제6 입력기어가 전측에서 후측으로 순차적 배치될 수 있다.

또한, 상기 변속출력수단은 상기 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축 상에 제1, 제2 싱크로나이저가 배치되어 상기 제1, 제2 싱크로나이저의 선택적인 작동에 의하여 4개의 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하여 상기 회전동력을 4개의 변속비로 출력하는 제1 변속출력기구; 상기 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제2 출력축 상에 제3, 제4 싱크로나이저가 배치되어 상기 제3, 제4 싱크로나이저의 선택적인 작동에 의하여 4개의 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하여 상기 회전동력을 4개의 변속비로 출력하는 제2 변속출력기구; 및 상기 제2 입력축과 평행하게 배치되는 후진축과, 상기 후진축 상에 배치되어 상기 제2 입력축 상의 입력기어 중, 어느 하나의 입력기어와 상기 제2 출력축 상의 변속기어 중, 어느 하나의 변속기어 사이에 치합되는 아이들 기어들로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1 싱크로나이저는 상기 제1 입력기어와 치합되는 제2속 변속기어 또는 상기 제2 입력기어와 치합되는 제6속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결할 수 있다.

또한, 상기 제2 싱크로나이저는 상기 제4 입력기어와 치합되는 제1속 변속기어 또는 상기 제6 입력기어와 치합되는 제3속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결할 수 있다.

또한, 상기 제3 싱크로나이저는 상기 아이들 기어들과 치합되어 상기 제1 입력기어와 동력 연결되는 후진 변속기어 또는 상기 제2 입력기어와 치합되는 제4속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결할 수 있다.

또한, 상기 제4 싱크로나이저는 상기 제3 입력기어와 치합되는 제7속 변속기어 또는 상기 제5 입력기어와 치합되는 제5속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결할 수 있다.

또한, 상기 아이들 기어들은 상기 후진축 상에 구성되어 상기 제1 입력기어와 치합되는 대직경 기어와, 상기 후진 변속기어와 치합되는 소직경 기어로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 전기보조구동유닛인 모터/제너레이터와 토크변환수단인 유성기어세트를 이용하여 발진과 변속이 이루어지도록 함으로써, 부드러운 발진과 변속을 구현할 수 있다.

그리고 클러치의 슬립을 최소화하고, 감속 시, 회생제동이 이루어짐으로써, 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 가속 시, 전기보조구동유닛인 모터/제너레이터로부터 토크 보조가 이루어짐으로써, 가속 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 차량용 변속장치의 작동요소표이다.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

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 제1실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 변속장치는 전기보조구동유닛, 토크변환수단, 입력수단, 변속출력수단을 포함하여 이루어진다.

상기 전기보조구동유닛(Electric Supplementary Drive Unit)은 일반 전기 자동차에 적용되는 것과 같이 로터(4)와 스테이터(6)로 이루어져 모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터(2)로 이루어진다.

상기에서 로터(4)는 토크변환수단의 어느 하나의 회전요소와 연결되며, 상기 스테이터(6)는 변속기 하우징(H)에 고정된다.

상기 토크변환수단은 유성기어세트(PG)로 이루어지며, 본 발명의 제1실시 예에서는 3개의 회전요소를 갖는 더블 피니언 유성기어세트를 적용한다.

상기 3개의 회전요소는 유성캐리어(PC)로 이루어지는 제1 회전요소(N1)와, 선기어(S)로 이루어지는 제2 회전요소(N2)와, 링기어(R)로 이루어지는 제3 회전요소(N3)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 회전요소(N1)는 상기 로터(4)와 연결되어 상기 로터(4)의 회전력을 전달받거나 반대로 로터(4)에 회전력을 전달한다.

상기 제2 회전요소(N2)는 동력원인 엔진(ENG)의 출력축(OS)과 직접 연결되어 입력요소로 작동함과 동시에 입력 그대로인 회전동력을 변속기구측으로 전달한다.

상기 제3 회전요소(N3)는 변속기구측으로 동력을 전달하는 출력요소로만 작동한다.

상기 입력수단은 제1 입력축(8)과 제2 입력축(10)을 포함하여 이루어진다.

상기 제2 입력축(10)은 중공축으로 이루어져 전단부가 상기 토크변환수단의 제2 회전요소(N2)와 가변 연결됨과 동시에 일측이 제3 회전요소(N3)와 직접 연결되며, 상기 제1 입력축(8)은 상기 제2 입력축(10)의 중공부를 회전 간섭 없이 관통하여 전단부가 상기 토크변환수단의 제2 회전요소(N2)와 가변 연결된다.

상기 제2 입력축(10)에는 제1, 제2 입력기어(G1)(G2)가 상호 소정의 간격을 두고 배치된다.

상기 제1 입력축(8)에는 제3, 제4, 제5, 제6 입력기어(G3)(G4)(G5)(G6)가 상호 소정의 간격을 두고 배치되는데, 이들 입력기어는 상기 제2 입력축(10)을 관통한 후측 부분에 위치하며, 전측에서 후측으로 제3, 4, 5, 6 입력기어(G3)(G4)(G5)(G6)가 순차적으로 배치된다.

상기에서 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)(G5)(G6)는 각 변속단별 입력기어로서, 제1 입력기어(G1)는 제2속 및 후진의 입력기어, 제2 입력기어(G2)는 제4속 및 제6속의 입력기어, 제3 입력기어(G3)는 제7속의 입력기어, 제4 입력기어(G4)는 제1속의 입력기어, 제5 입력기어(G5)는 제5속의 입력기어, 제6 입력기어(G6)는 제3속의 입력기어로 작용할 수 있도록 기어 잇수가 설정된다.

즉, 상기 제2 입력축(10)에는 짝수 변속단과 후진 변속단을 위한 입력기어가 형성되고, 제1 입력축(8)에는 홀수 변속단을 위한 입력기어가 형성된다.

상기 입력수단은 제1 클러치(CL1)와 제2 클러치(CL2)를 통하여 상기 토크변환수단에 가변 연결된다.

상기 제1 클러치(CL1)는 상기 제1 입력축(8)과 제2 회전요소(N2) 사이에 배치되어 토크변환수단으로부터 제1 입력축(8)으로 전달되는 동력을 단속한다.

상기 제2 클러치(CL2)는 상기 제2 입력축(10)과 제2 회전요소(N2) 사이에 배치되어 토크변환수단인 유성기어세트(PG)를 선택적으로 직결 상태가 되도록 한다.

즉, 상기 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)는 통상의 유체 다판 클러치로 이루어져 유압제어시스템(미도시)에 의하여 작동 및 비작동 제어될 수 있으며, 이외에 일반적인 건식 다판 클러치로도 이루어질 수 있을 것이다.

상기 입력수단의 각 입력기어로부터 동력을 전달받아 변속하여 출력하는 상기 변속출력수단은 상기 제1, 제2 입력축(8)(10)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1, 제2 변속출력기구(OUT1)(OUT2)와 후진출력기구(REOUT)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 변속출력기구(OUT1)는 상기 제1, 제2 입력축(8)(10)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 출력축(12)과, 제2속 및 제6속 변속기어(D2)(D6) 및 제1속 및 제3속 변속기어(D1)(D3)를 구비하며, 상기 제1 출력축(12)상에 배치되어 제2속 또는 제6속 변속기어(D2)(D6)를 상기 제1 출력축(12)에 선택적으로 동기 연결하는 동기유닛인 제1 싱크로나이저(SL1)와, 제1속 및 제3속 변속기어(D1)(D3)를 상기 제1 출력축(12)에 선택적으로 동기 연결하는 동기유닛인 제2 싱크로나이저(SL2)를 포함하여 이루어진다.

상기 제2속 변속기어(D2)는 제1 입력기어(G1)와 치합되고, 제6속 변속기어(D6)는 제2 입력기어(G2)와 치합된다.

상기 제1속 변속기어(D1)는 제4 입력기어(G4)와 치합되고, 제3속 변속기어(D3)는 제6 입력기어(G6)와 치합된다.

그리고 상기 제1 변속출력기구(OUT1)를 통해 변속된 회전동력은 제1 출력축(12)의 전단부 또는 후단부에 장착되는 제1 출력기어(미도시)를 통해 공지의 디프렌셜 기구로 전달된다.

상기 제2 변속출력기구(OUT2)는 상기 제1, 제2 입력축(8)(10)과 소정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 출력축(14)과, 후진 변속기어(RG) 및 제4속 변속기어(D4)와 제5속 및 제7속 변속기어(D5)(D7)를 구비하며, 상기 제2 출력축(14) 상에 배치되어 상기 후진 변속기어(RG) 또는 제4속 변속기어(D4)를 상기 제2 출력축(14)에 선택적으로 동기 연결하는 동기유닛인 제3 싱크로나이저(SL3)와, 상기 제5속 또는 제7속 변속기어(D5)(D7)를 상기 제2 출력축(14)에 선택적으로 동기 연결하는 동기유닛인 제4 싱크로나이저(SL4)를 포함하여 이루어진다.

상기 후진 변속기어(RG)는 후술하는 후진출력기구(REOUT)의 아이들 기어와 치합되며, 제4속 변속기어(D4)는 제2 입력기어(G2)와 치합된다.

상기 제5속 변속기어(D5)는 제5 입력기어(G5)와 치합되고, 제7속 변속기어(D7)는 제3 입력기어(G3)와 치합된다.

그리고 상기 제2 변속출력기구(OUT2)를 통해 변속된 회전동력은 제2 출력축(14)의 전단부 또는 후단부에 장착되는 제2 출력기어(미도시)를 통해 공지의 디프렌셜 기구로 전달된다.

상기 후진출력기구(REOUT)는 후진축(16)과, 대직경 기어(18) 및 소직경 기어(20)로 이루어져 상기 후진축(16)상에 배치되는 아이들 기어들을 포함하여 이루어진다.

상기 후진축(16)은 상기 제1, 제2 출력축(12)(14)과 평행하게 배치되며, 상기 대직경 기어(18)는 상기 제1 입력기어(G1)와 치합되고, 상기 소직경 기어(20)는 상기 후진 변속기어(RG)와 상시 치합 상태를 유지한다.

이에 따라, 후진 변속이 이루어지면, 상기 제1 입력기어(G1)의 회전동력이 대직경 기어(18)와 소직경 기어(20) 통해 상기 후진 변속기어(RG)에 역회전 전달되며, 역회전 변속된 회전동력은 제2 출력축(14)을 통해 공지의 디프렌셜 기구로 전달된다.

상기에서 제1, 제2, 제3, 제4 싱크로나이저(SL1 ∼ SL4)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하며, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 싱크로나이저(SL1 ∼ SL4)에 적용되는 각각의 슬리이브(SLE1)(SLE2)(SLE3)(SLE4)는 공지와 같이 별도의 액추에이터(미도시)를 구비하며, 상기 액추에이터는 트랜스밋션 제어유닛에 의하여 제어된다.

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 변속장치의 작동요소표이다.

도 2를 참조하면, 제1 클러치(CL1)는 홀수 변속단에서 작동하고, 제2 클러치(CL2)는 후진 변속단과 충전시, 그리고 짝수 변속단에서 작동하며, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 싱크로나이저(SL1 ~ SL4)의 각 슬리이브(SLE1 ~ SLE4)는 선택적으로 해당 변속단의 변속기어와 동기 치합되면서 변속이 이루어지게 된다.

[중립]

중립(N) 상태에서는 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 출력축(12)과 제2속 변속기어(D2)를 동기 치합시킨 상태를 유지하거나, 또는 중립의 상태를 유지하게 된다.

중립상태에서 제1 출력축(12)과 제2속 변속기어(D2)를 동기 치합시킨 것은 전진 1속 변속이 이루어지기 전에 전진 2속으로 발진이 이루어지도록 하기 위함이다.

그리고 중립(N) 충전시에는 제2 클러치(CL2)를 작동 제어하여 토크변환수단이 직결의 상태가 되면서 엔진의 동력을 로터(4)로 전달하여 효과적인 충전이 이루어지도록 한다.

[후진]

상기와 같은 중립(N)의 상태에서, 후진(RE) 발진시에는 상기 제3 싱크로나이저(SL3)의 슬리이브(SLE3)를 통해 제2 출력축(14)과 후진 변속기어(RG)를 동기 치합시키면 엔진과 모터/제너레이터의 구동력에 의해 후진 발진이 이루어지며, 이러한 상태에서 제2 클러치(CL2)가 작동 제어되면 후진 변속이 완료된다.

[전진 1속]

상기와 같은 중립(N)의 상태에서, 전진 발진시에는 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 출력축(12)과 제2속 변속기어(D2)를 동기 치합시킨 상태에서 제2 클러치(CL2)의 작동으로 발진이 이루어진다.

상기와 같은 발진과정에서, 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제1 출력축(12)과 제1속 변속기어(D1)를 동기 치합시킨 후, 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 전진 1속으로의 변속이 완료된다.

[전진 2속]

전진 2속은 상기와 같은 전진 1속 상태에서, 상기 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하고, 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 슬리이브(SLE2)가 중립 위치로 이동 제어한 후, 제2 클러치(CL2)를 작동 제어하면 전진 2속의 변속이 완료된다.

[전진 3속]

전진 3속은 상기와 같은 전진 2속 상태에서, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하고, 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 슬리이브(SLE2)를 통해 제1 출력축(12)과 제3속 변속기어(D3)를 동기 치합시킨 후, 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 전진 3속의 변속이 완료된다.

이때, 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 출력축(12)과 제2속 변속기어(D2)의 동기 치합 상태는 유지되지만, 변속에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

[전진 4속]

전진 4속은 상기와 같은 전진 3속 상태에서, 상기 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하고, 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SLE1)와 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 슬리이브(SLE2)를 중립 위치로 이동 제어하고, 상기 제3 싱크로나이저(SL3)의 슬리이브(SLE3)를 통해 제2 출력축(14)과 제4속 변속기어(D4)를 동기 치합시킨 후, 상기 제2 클러치(CL2)를 작동 제어하면, 전진 4속의 변속이 완료된다.

[전진 5속]

전진 5속은 상기와 같은 전진 4속 상태에서, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하고, 상기 제4 싱크로나이저(SL4)의 슬리이브(SLE4)를 통해 제2 출력축(14)과 제5속 변속기어(D5)를 동기 치합시킨 후, 제1 클러치(CL1)를 작동 제어하면 전진 5속의 변속이 완료된다.

이때, 상기 제3 싱크로나이저(SL3)의 슬리이브(SLE3)를 통해 제2 출력축(14)과 제4속 변속기어(D4)의 동기 치합 상태는 유지되지만, 변속에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

[전진 6속]

전진 6속은 상기와 같은 전진 5속 상태에서, 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하고, 상기 제3 싱크로나이저(SL3)의 슬리이브(SLE3)와 상기 제4 싱크로나이저(SL4)의 슬리이브(SLE4)가 중립 위치로 이동 제어하고, 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 출력축(12)과 제6속 변속기어(D6)를 동기 치합시키 후, 제2 클러치(CL2)를 작동 제어하면, 전진 6속의 변속이 완료된다.

[전진 7속]

전진 7속은 상기와 같은 전진 6속 상태에서, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하고, 상기 제4 싱크로나이저(SL4)의 슬리이브(SLE4)를 통해 제2 출력축(14)과 제7속 변속기어(D7)를 동기 치합시킨 후, 제1 클러치(CL1)를 작동 제어하면, 전진 7속의 변속이 완료된다.

이때, 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 슬리이브(SLE1)를 통해 제1 출력축(12)과 제6속 변속기어(D6)의 동기 치합 상태는 유지되지만, 변속에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

그리고 상기 제2 클러치(CL2)가 작동되지 않는 상태에서, 전기보조구동유닛인 모터/제너레이터(2)가 구동되면, 상기 토크변환수단에서는 상기 모터/제너레이터(2)와 엔진(ENG)의 회전속도에 따라 토크 변환이 이루어져 출력된다.

또한, 상기와 같은 전진 및 후진 주행 시, 전기보조구동유닛인 모터/제너레이터(2)가 작동하게 되면, 회생제동이 가능하다.

이상에서와 같이, 본 발명은 전기보조구동유닛인 모터/제너레이터(2)와 토크변환수단인 유성기어세트(PG)를 이용하여 발진과 변속이 이루어지도록 함으로써, 부드러운 발진과 변속을 구현할 수 있다.

또한, 가속 시 전기보조구동유닛인 모터/제너레이터(2)로부터 토크 보조가 이루어짐으로써, 가속 성능을 향상시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 변속장치에서는 제 1실시 예의 토크변환수단인 유성기어세트(PG)가 더블 피니언 유성기어세트 대신 싱글 피니언 유성기어세트로 적용한 차이점이 있다.

즉, 본 발명의 제2 실시 예는 제1 실시 예와 비교하여 제1 회전요소(N1)가 선기어(S)로 이루어지고, 제2 회전요소(N2)가 링기어(R)로 이루어지며, 제3 회전요소(N3)가 유성캐리어(PC)로 이루어지는 싱글 피니언 유성기어세트가 적용되는 차이점이 있다.

이때, 상기 제1클러치(CL1)는 상기 링기어(R)와 제1 입력축(8) 사이에 배치되고, 제2클러치(CL2)는 상기 링기어(R)와 제2 입력축(10) 사이에 배치된다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예는 제1 실시 예와 비교하여 적용되는 유성기어세트(PG)의 구성만 다를 뿐, 다른 구성과 작용 효과는 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 변속장치의 모식도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 차량용 변속장치에서는 제 1실시 예의 토크변환수단인 유성기어세트(PG)가 더블 피니언 유성기어세트 대신 싱글 피니언 유성기어세트로 적용한 차이점이 있다.

즉, 본 발명의 제2 실시 예는 제1 실시 예와 비교하여 제1 회전요소가 링기어(R)로 이루어지고, 제2 회전요소가 선기어(S)로 이루어지며, 제3 회전요소가 유성캐리어(PC)로 이루어지는 싱글 피니언 유성기어세트가 적용되는 차이점이 있다.

이때, 상기 제1클러치(CL1)는 상기 선기어(S)와 제1 입력축(8) 사이에 배치되고, 제2클러치(CL2)는 상기 선기어(S)와 제2 입력축(10) 사이에 배치된다.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시 예는 제1 실시 예와 비교하여 적용되는 유성기어세트(PG)의 구성만 다를 뿐, 다른 구성과 작용 효과는 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

2... 모터/제너레이터 4... 로터
6... 스테이터 8... 제1 입력축
10... 제2 입력축 12... 제1 출력축
14... 제2 출력축 16... 후진축
CL1,CL2... 제1, 제2 클러치 OS... 엔진의 출력축
D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7속 변속기어
G1,G2,G3,G4,G5,G6... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 입력기어
SL1,SL2,SL3,SL4... 제1, 제2, 제3, 제4 싱크로나이저

Claims

모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터로 이루어지는 전기보조구동유닛;
제1, 제2, 제3 회전요소를 갖는 유성기어세트로 이루어져 상기 제1 회전요소가 상기 전기보조구동유닛과 연결되고, 상기 제2 회전요소가 동력원인 엔진과 연결되며, 상기 제3 회전요소가 출력요소로 작동하는 토크변환수단;
하나의 클러치를 통하여 상기 제2 회전요소와 선택적으로 연결되고, 하나 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제1 입력축과, 상기 제1 입력축과 동축선 상에 구성되어 상기 제3 회전요소와 연결되고, 다른 하나의 클러치를 통하여 상기 제2 회전요소와 선택적으로 연결되며, 하나 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제2 입력축로 이루어지는 입력수단; 및
상기 입력수단의 회전동력을 변속하여 출력하는 변속출력수단;
을 포함하는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 입력수단은
상기 제2 입력축이 중공축으로 이루어지고, 상기 제1 입력축이 상기 제2 입력축의 중공부를 관통하여 동축선 상에 설치되는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 전기보조구동유닛은
상기 제1 회전요소와 연결되는 로터와, 상기 로터의 외주측에 배치되어 변속기 하우징에 고정되는 스테이터로 이루어지는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 토크변환수단은
유성캐리어로 이루어지는 제1 회전요소와, 선기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 링기어로 이루어지는 제3 회전요소를 보유하는 더블 피니언 유성기어세트로 구성되는 차량용 변속장치.
제4항에 있어서,
상기 하나의 클러치는 상기 선기어와 제1 입력축 사이에 배치되고, 상기 다른 하나의 클러치는 상기 선기어와 제2 입력축 사이에 배치되는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 토크변환수단은
선기어로 이루어지는 제1 회전요소와, 링기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 유성캐리어로 이루어지는 제3 회전요소를 보유하는 싱글 피니언 유성기어세트로 구성되는 차량용 변속장치.
제6항에 있어서,
상기 하나의 클러치는 상기 링기어와 제1 입력축 사이에 배치되고, 상기 다른 하나의 클러치는 상기 링기어와 제2 입력축 사이에 배치되는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 토크변환수단은
링기어로 이루어지는 제1 회전요소와, 선기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 유성캐리어로 이루어지는 제3 회전요소를 보유하는 싱글 피니언 유성기어세트로 구성되는 차량용 변속장치.
제8항에 있어서,
상기 하나의 클러치는 상기 선기어와 제1 입력축 사이에 배치되고, 상기 다른 하나의 클러치는 상기 선기어와 제2 입력축 사이에 배치되는 차량용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 입력축 상에 고정 배치되는 하나 이상의 입력기어는 제2속의 입력기어 및 후진의 입력기어로 작동하는 제1 입력기어, 제4속 및 제6속의 입력기어로 작동하는 제2 입력기어가 전측에서 후측으로 순차적 배치되고, 상기 제1 입력축 상에 고정 배치되는 하나 이상의 입력기어는 제7속의 입력기어로 작동하는 제3 입력기어, 제1속의 입력기어로 작동하는 제4 입력기어, 제5속의 입력기어로 작동하는 제5 입력기어, 제3속의 입력기어로 작동하는 제6 입력기어가 전측에서 후측으로 순차적 배치되는 차량용 변속장치.
제1항 내지 제9항 중, 어느 하나의 항에 있어서,
상기 변속출력수단은
상기 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축 상에 제1, 제2 싱크로나이저가 배치되어 상기 제1, 제2 싱크로나이저의 선택적인 작동에 의하여 4개의 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하여 상기 회전동력을 4개의 변속비로 출력하는 제1 변속출력기구;
상기 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제2 출력축 상에 제3, 제4 싱크로나이저가 배치되어 상기 제3, 제4 싱크로나이저의 선택적인 작동에 의하여 4개의 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하여 상기 회전동력을 4개의 변속비로 출력하는 제2 변속출력기구; 및
상기 제2 입력축과 평행하게 배치되는 후진축과, 상기 후진축 상에 배치되어 상기 제2 입력축 상의 입력기어 중, 어느 하나의 입력기어와 상기 제2 출력축 상의 변속기어 중, 어느 하나의 변속기어 사이에 치합되는 아이들 기어들로 이루어지는 후진출력기구;
를 포함하는 차량용 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 싱크로나이저는
상기 제2 입력축 상의 제1 입력기어와 치합되는 제2속 변속기어 또는 상기 제2 입력축 상의 제2 입력기어와 치합되는 제6속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 차량용 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제2 싱크로나이저는
상기 제1 입력축 상의 제4 입력기어와 치합되는 제1속 변속기어 또는 상기 제1 입력축 상의 제6 입력기어와 치합되는 제3속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 차량용 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제3 싱크로나이저는
상기 아이들 기어들과 치합되어 상기 제2 입력축 상의 제1 입력기어와 동력 연결되는 후진 변속기어 또는 상기 제2 입력축 상의 제2 입력기어와 치합되는 제4속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 차량용 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제4 싱크로나이저는
상기 제1 입력축 상의 제3 입력기어와 치합되는 제7속 변속기어 또는 상기 제1 입력축 상의 제5 입력기어와 치합되는 제5속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 차량용 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 아이들 기어들은
상기 후진축 상에 구성되어 상기 제2 입력축 상의 제1 입력기어와 치합되는 대직경 기어와, 후진 변속기어와 치합되는 소직경 기어로 이루어지는 차량용 변속장치.
모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터로 이루어지는 전기보조구동유닛;
제1, 제2, 제3 회전요소를 갖는 유성기어세트로 이루어져 상기 제1 회전요소가 상기 전기보조구동유닛과 연결되고, 상기 제2 회전요소가 동력원인 엔진과 연결되며, 상기 제3 회전요소가 출력요소로 작동하는 토크변환수단;
하나의 클러치를 통하여 상기 제2 회전요소와 선택적으로 연결되고, 하나 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제1 입력축과, 상기 제1 입력축과 동축선 상에 구성되어 상기 제3 회전요소와 연결되고, 다른 하나의 클러치를 통하여 상기 제2 회전요소와 선택적으로 연결되며, 하나 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제2 입력축로 이루어지는 입력수단; 및
상기 제1, 제2 입력축에 평행하게 배치된 제1, 제2 출력축을 포함하고, 상기 제1,2 입력축 상의 입력기어들에 치합된 상태로, 상기 제1, 제2 출력축 상에 배치되어 각 동기유닛에 의해 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결되는 복수개의 출력기어들로 이루어져 상기 입력수단의 회전동력을 변속하여 출력하는 변속출력수단;
을 포함하는 차량용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 입력수단은
상기 제2 입력축이 중공축으로 이루어지고, 상기 제1 입력축이 상기 제2 입력축의 중공부를 관통하여 동축선 상에 설치되는 차량용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 전기보조구동유닛은
상기 제1 회전요소와 연결되는 로터와, 상기 로터의 외주측에 배치되어 변속기 하우징에 고정되는 스테이터로 이루어지는 차량용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 토크변환수단은
유성캐리어로 이루어지는 제1 회전요소와, 선기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 링기어로 이루어지는 제3 회전요소를 보유하는 더블 피니언 유성기어세트로 구성되는 차량용 변속장치.
제20항에 있어서,
상기 하나의 클러치는 상기 선기어와 제1 입력축 사이에 배치되고, 상기 다른 하나의 클러치는 상기 선기어와 제2 입력축 사이에 배치되는 차량용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 토크변환수단은
선기어로 이루어지는 제1 회전요소와, 링기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 유성캐리어로 이루어지는 제3 회전요소를 보유하는 싱글 피니언 유성기어세트로 구성되는 차량용 변속장치.
제22항에 있어서,
상기 하나의 클러치는 상기 링기어와 제1 입력축 사이에 배치되고, 상기 다른 하나의 클러치는 상기 링기어와 제2 입력축 사이에 배치되는 차량용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 토크변환수단은
링기어로 이루어지는 제1 회전요소와, 선기어로 이루어지는 제2 회전요소와, 유성캐리어로 이루어지는 제3 회전요소를 보유하는 싱글 피니언 유성기어세트로 구성되는 차량용 변속장치.
제24항에 있어서,
상기 하나의 클러치는 상기 선기어와 제1 입력축 사이에 배치되고, 상기 다른 하나의 클러치는 상기 선기어와 제2 입력축 사이에 배치되는 차량용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 제2 입력축 상에 고정 배치되는 하나 이상의 입력기어는 제2속의 입력기어 및 후진의 입력기어로 작동하는 제1 입력기어, 제4속 및 제6속의 입력기어로 작동하는 제2 입력기어가 전측에서 후측으로 순차적 배치되고, 상기 제1 입력축 상에 고정 배치되는 하나 이상의 입력기어는 제7속의 입력기어로 작동하는 제3 입력기어, 제1속의 입력기어로 작동하는 제4 입력기어, 제5속의 입력기어로 작동하는 제5 입력기어, 제3속의 입력기어로 작동하는 제6 입력기어가 전측에서 후측으로 순차적 배치되는 차량용 변속장치.
제17항 내지 제25항 중, 어느 하나의 항에 있어서,
상기 변속출력수단은
상기 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축 상에 제1, 제2 싱크로나이저가 배치되어 상기 제1, 제2 싱크로나이저의 선택적인 작동에 의하여 4개의 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하여 상기 회전동력을 4개의 변속비로 출력하는 제1 변속출력기구;
상기 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제2 출력축 상에 제3, 제4 싱크로나이저가 배치되어 상기 제3, 제4 싱크로나이저의 선택적인 작동에 의하여 4개의 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하여 상기 회전동력을 4개의 변속비로 출력하는 제2 변속출력기구; 및
상기 제2 입력축과 평행하게 배치되는 후진축과, 상기 후진축 상에 배치되어 상기 제2 입력축 상의 입력기어 중, 어느 하나의 입력기어와 상기 제2 출력축 상의 변속기어 중, 어느 하나의 변속기어 사이에 치합되는 아이들 기어들로 이루어지는 후진출력기구;
를 포함하는 차량용 변속장치.
제27항에 있어서,
상기 제1 싱크로나이저는
상기 제2 입력축 상의 제1 입력기어와 치합되는 제2속 변속기어 또는 상기 제2 입력축 상의 제2 입력기어와 치합되는 제6속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 차량용 변속장치.
제27항에 있어서,
상기 제2 싱크로나이저는
상기 제1 입력축 상의 제4 입력기어와 치합되는 제1속 변속기어 또는 상기 제1 입력축 상의 제6 입력기어와 치합되는 제3속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 차량용 변속장치.
제27항에 있어서,
상기 제3 싱크로나이저는
상기 아이들 기어들과 치합되어 상기 제2 입력축 상의 제1 입력기어와 동력 연결되는 후진 변속기어 또는 상기 제2 입력축 상의 제2 입력기어와 치합되는 제4속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 차량용 변속장치.
제27항에 있어서,
상기 제4 싱크로나이저는
상기 제1 입력축 상의 제3 입력기어와 치합되는 제7속 변속기어 또는 상기 제1 입력축 상의 제5 입력기어와 치합되는 제5속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 차량용 변속장치.
제27항에 있어서,
상기 아이들 기어들은
상기 후진축 상에 구성되어 상기 제2 입력축 상의 제1 입력기어와 치합되는 대직경 기어와, 후진 변속기어와 치합되는 소직경 기어로 이루어지는 차량용 변속장치.