KR101878044B1 - 하이브리드 차량용 변속기 - Google Patents

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KR101878044B1
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임채홍
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Abstract

본 발명은 엔진의 저효율 주행구간에서 모터를 사용하여 연비 및 상품성을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 엔진의 동력을 상시 제공받거나 클러치에 의해 제공받는 제1입력축 및 제2입력축; 기어비를 달리하는 복수의 주변속기어짝 및 부변속기어짝이 짝을 이루어 치합 결합되고, 단속장치에 의해 부변속기어짝 중 하나 또는 주변속기어짝 중 하나가 선택되어 동력을 전달하는 카운터축 및 출력축; 엔진의 동력이 카운터축에서 출력축 방향으로만 전달되도록 하는 제1원웨이클러치; 모터입력축과 출력축에 기어비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합 결합되어, 주행속도에 적합한 기어짝을 선택하는 모터측 기어변속장치; 및 모터의 동력이 모터입력축에서 출력축 방향으로만 전달되도록 하는 제2원웨이클러치;를 포함하여 구성되는 하이브리드 차량용 변속기가 소개된다.

Description

하이브리드 차량용 변속기{TRANSMISSION FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 엔진의 저효율 주행구간에서 모터를 사용하여 연비 및 상품성을 향상시키는 하이브리드 차량용 변속기에 관한 것이다.
자동화 수동변속기는 차량의 운전중 액츄에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어져서 자동변속기와 유사한 운전 편의성을 제공하고, 자동변속기보다 우수한 동력 전달 효율로 차량의 연비향상에 기여할 수 있다.
이 같은, 자동화 수동변속기는 기존의 수동 변속기에 유공압 액츄에이터를 이용하여, 기어 콘트롤에 의한 변속과정을 운전자가 아닌 TCU(Transmission Control Unit)를 통해 자동으로 변속하게 하는 장치이다.
그러나, 동기치합식 변속메커니즘을 기반으로 하는 자동화 수동변속기의 경우, 액추에이터에 의해 자동적으로 변속이 이루어지는 중간에도 기어의 변속 중에는 엔진의 동력이 단절되는 순간이 필연적으로 존재하게 되며, 이에 따라 발생되는 토크 저하에 의해 마치 차량을 후방으로 끌어당기는 듯한 변속감 저하현상이 수반되는 문제점이 있다.
이에, 엔진 동력 차량에 모터를 추가함으로써, 엔진의 동력이 단절되는 순간에 모터의 동력을 출력축으로 제공하여, 변속 중 발생하는 토크 저하 현상을 모터의 출력으로 극복하고자 하는 기술이 제안되고 있다.
다만, 차량의 연비 및 상품성을 향상시키기 위해서는 이 같은 변속감 저하방지를 위한 작동은 물론, 차량의 주행 중 모터를 이용한 주행상황을 더욱 늘리는 것이 유리하며, 이를 위해 엔진의 저효율 주행구간에서 모터의 사용빈도를 증대시킬 필요가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0055335 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 엔진의 저효율 주행구간에서 모터를 사용하여 연비 및 상품성을 향상시키는 하이브리드 차량용 변속기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 엔진의 동력을 상시 제공받는 제1입력축; 클러치를 매개로 엔진의 동력을 선택적으로 제공받는 제2입력축; 기어비를 달리하는 복수의 부변속기어짝이 제1입력축과 짝을 이루어 치합 결합되고, 단속장치에 의해 상기 부변속기어짝 중 하나가 선택되어 동력을 전달하는 카운터축; 기어비를 달리하는 복수의 주변속기어짝이 제2입력축과 짝을 이루어 치합 결합되고, 단속장치에 의해 상기 주변속기어짝 중 하나가 선택되어 동력을 전달하는 출력축; 엔진의 동력이 카운터축에서 출력축 방향으로만 전달되도록 그 동력전달 경로 상에 마련된 제1원웨이클러치; 모터의 동력을 제공받는 모터입력축; 상기 모터입력축과 출력축 상에 기어비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합 결합되어, 단속장치에 의해 주행속도에 적합한 기어짝을 선택하는 모터측 기어변속장치; 및 모터의 동력이 모터입력축에서 출력축 방향으로만 전달되도록 그 동력전달 경로 상에 마련된 제2원웨이클러치;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1입력축과 제2입력축은 동심축을 이루어 배치되고; 상기 제2입력축이 중공축으로 형성되어 상기 제1입력축이 제2입력축에 삽입되며; 상기 클러치는 엔진과 상대적으로 가까이 위치한 제2입력축의 일단에 설치될 수 있다.
상기 출력축은, 제1출력축 및 제2출력축;을 포함하여 구성되며, 상기 제1입력축과 카운터축이 나란하게 배치되어, 상기 부변속기어짝이 치합상태로 결합되고; 상기 제2입력축과 제2출력축이 나란하게 배치되어, 상기 주변속기어짝이 치합상태로 결합될 수 있다.
상기 부변속기어짝 및 주변속기어짝은 상호 간에 동일한 기어비를 갖는 기어짝이 존재하도록 구성할 수 있다.
상기 부변속기어짝 및 주변속기어짝은 최저단 기어짝과 최고단 기어짝을 제외한 나머지 기어짝일 수 있다.
상기 제2출력축과 카운터축이 동심축 상에 배치되고; 상기 제1원웨이클러치는 카운터축에서 제2출력축을 거쳐 제1출력축으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치될 수 있다.
상기 제2출력축에 동력전달입력기어가 구비되고; 상기 동력전달입력기어와 카운터축 사이에 제1원웨이클러치가 구비되며; 상기 제1출력축에 동력전달출력기어가 구비되고; 상기 동력전달입력기어와 동력전달출력기어 사이에 치합 상태로 동력전달아이들기어가 구비될 수 있다.
상기 모터측 기어변속장치는, 상기 모터입력축과 제1출력축에 치합 상태로 결합된 저단 기어짝 및 고단 기어짝;을 포함하고, 상기 제2원웨이클러치는 저단 기어짝에서 제1출력축으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치될 수 있다.
상기 저단 기어짝의 출력기어를 제1출력축에 선택적으로 결합하도록 동기장치가 마련되고; 상기 제2원웨이클러치는 상기 동기장치와 제1출력축 사이에 구비될 수 있다.
상기 출력축과 카운터축이 동심축 상에 배치되고; 상기 제1원웨이클러치는 카운터축과 출력축 사이에 설치될 수 있다.
상기 출력축에 동력전달부재가 구비되고; 상기 동력전달부재와 카운터축 사이에 제1원웨이클러치가 구비될 수 있다.
상기 모터측 기어변속장치는, 상기 모터입력축과 출력축에 치합 상태로 결합된 저단 기어짝 및 고단 기어짝;을 포함하고, 상기 제2원웨이클러치는 저단 기어짝에서 출력축으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치될 수 있다.
상기 저단 기어짝의 출력기어를 출력축에 선택적으로 결합하도록 동기장치가 마련되고; 상기 제2원웨이클러치는 상기 동기장치와 출력축 사이에 구비될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 정지시, 그리고 저속 주행 구간 및 고속 주행 구간에서 모터를 이용하여 차량을 구동함으로써, 엔진의 저효율 구간에서 모터 사용의 활성화를 통해 차량의 연비 및 상품성을 향상시키는 효과가 있고, 또한 모터에서 엔진 구동으로 전환되는 저속 주행 구간의 변속시점에서 원웨이클러치를 통해 급격한 토크 변동을 흡수함으로써, 토크 단절감을 해소하여 변속감을 향상시키는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 변속기의 제1실시예 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 변속기의 제2실시예 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 변속기를 이용한 업쉬프트 변속 및 다운쉬프트 변속시의 각 변속단별 변속작동표를 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 하이브리드 차량용 변속기는 크게, 제1입력축(IP1) 및 제2입력축(IP2)과, 카운터축(CNT)과, 출력축과, 제1원웨이클러치(OWC1)와, 모터입력축(IPM)과, 모터측 기어변속장치 및 제2원웨이클러치(OWC2)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 제1입력축(IP1)은 엔진(E)의 동력을 상시 제공받아 회전하게 된다.
그리고, 제2입력축(IP2)은 클러치(CL)의 선택적인 단속작동을 통해서 엔진(E)의 동력을 선택적으로 제공받아 회전하게 된다.
예컨대, 상기 제1입력축(IP1)과 제2입력축(IP2)은 동심축 상에 배치될 수 있고, 상기 제2입력축(IP2)이 중공축으로 형성되어 상기 제1입력축(IP1)이 제2입력축(IP2) 내에 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 클러치(CL)는 상대적으로 엔진(E)에 가까운 제2입력축(IP2)의 일단에 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1입력축(IP1)의 일단에는 엔진(E)이 직결상태로 결합되거나 댐퍼를 통해 결합되어, 상기 제1입력축(IP1)은 엔진(E) 동력에 의해 상시 회전될 수 있다.
카운터축(CNT)은 기어비를 달리하는 복수의 부변속기어짝(GS2,GS3)이 제1입력축(IP1)과 짝을 이루어 치합 결합되고, 단속장치(SS2&3)에 의해 상기 부변속기어짝(GS2,GS3) 중 하나가 선택되어 동력을 전달하도록 마련될 수 있다.
예컨대, 두 개의 부변속기어짝(GS2,GS3) 사이에 마련된 단속장치(SS2&3)를 통해 하나의 부변속기어짝(GS2,GS3)을 선택할 수 있는 것으로, 상기 단속장치는 동기치합식의 싱크로 동기장치, 도그클러치, 변형된 도그클러치, 건/습식 클러치, 전기/전자식 건/습식 마그네트 클러치, 커플링, 유체커플링, 스플라인에 의한 결합 등 동력을 단속하는 모든 단속장치가 적용 가능하다.
아울러, 출력축은 기어비를 달리하는 복수의 주변속기어짝(GM2,GM3)이 제2입력축(IP2)과 짝을 이루어 치합 결합되고, 단속장치(SM2&3)에 의해 상기 주변속기어짝(GM2,GM3) 중 하나가 선택되어 동력을 전달하도록 마련될 수 있다.
예컨대, 두 개의 주변속기어짝(GM2,GM3) 사이에 마련된 단속장치(SM2&3)를 통해 하나의 주변속기어짝(GM2,GM3)을 선택할 수 있는 것으로, 상기 단속장치는 동기치합식의 싱크로 동기장치, 도그클러치, 변형된 도그클러치, 건/습식 클러치, 전기/전자식 건/습식 마그네트 클러치, 커플링, 유체커플링, 스플라인에 의한 결합 등 동력을 단속하는 모든 단속장치가 적용 가능하다.
제1원웨이클러치(OWC1)는, 엔진(E)의 동력이 카운터축(CNT)에서 출력축 방향으로만 전달되도록 그 동력전달 경로 상에 마련될 수 있다.
여기서, 동력을 기계적으로 단속하는 제1원웨이클러치(OWC1)는, 이와 동일한 원리로 작동되는 기계장치, 유체로 작동되는 부품 또는 유체-기계 복합 구조장치, 전기/전자력을 이용한 장치 등이 적용 가능할 수 있다.
모터입력축(IPM)은, 모터(M)의 동력을 제공받아 회전할 수 있는 것으로, 출력축과 나란하게 배치되고, 상기 모터입력축(IPM)의 단부에 모터(M)가 직결 상태로 설치될 수 있다.
모터측 기어변속장치는, 상기 모터입력축(IPM)과 출력축 상에 기어비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합 결합되어, 단속장치(SL&H)에 의해 주행속도에 적합한 기어짝을 선택할 수 있다.
예컨대, 두 개의 기어짝 사이에 마련된 단속장치(SL&H)를 통해 하나의 기어짝을 선택할 수 있는 것으로, 상기 단속장치 역시 동기치합식의 싱크로 동기장치, 도그클러치, 변형된 도그클러치, 건/습식 클러치, 전기/전자식 건/습식 마그네트 클러치, 커플링, 유체커플링, 스플라인에 의한 결합 등 동력을 단속하는 모든 단속장치가 적용 가능하다.
제2원웨이클러치(OWC2)는, 상기 모터(M)의 동력이 모터입력축(IPM)에서 출력축 방향으로만 전달되도록 그 동력전달 경로 상에 마련될 수 있다.
여기서, 동력을 기계적으로 단속하는 제2원웨이클러치(OWC2)는, 이와 동일한 원리로 작동되는 기계장치, 유체로 작동되는 부품 또는 유체-기계 복합 구조장치, 전기/전자력을 이용한 장치 등이 적용 가능할 수 있다.
즉, 상기한 구성에 따르면, 차량의 정지시와, 저속 주행 구간 및 고속 주행 구간에서 모터(M)를 이용하여 차량을 구동함으로써, 엔진(E)의 저효율 구간에서 모터(M)를 대신 사용하여 차량의 연비 및 상품성을 향상시키게 된다.
또한, 저속 주행 구간의 변속시점에서 제1원웨이클러치(OWC1) 및 제2원웨이클러치(OWC2)를 통해 토크 변동을 흡수함으로써, 토크 단절감을 해소하여 변속감을 향상시키게 된다.
한편, 도 1은 본 발명에 따른 변속기의 제1실시예 구성을 예시하여 나타낸 것으로, 상기 출력축(OP)은, 제1출력축(OP1)과 제2출력축(OP2)을 포함하여 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 제1입력축(IP1)과 카운터축(CNT)이 나란하게 배치되어, 상기 복수의 부변속기어짝(GS2,GS3)이 제1입력축(IP1)과 카운터축(CNT)에 각각 치합상태로 결합될 수 있다.
그리고, 상기 제2입력축(IP2)과 제2출력축(OP2)이 나란하게 배치되어, 상기 복수의 주변속기어짝(GM2,GM3)이 제2입력축(IP2)과 제2출력축(OP2)에 각각 치합상태로 결합될 수 있다.
특히, 상기 부변속기어짝(GS2,GS3) 및 주변속기어짝(GM2,GM3)은 상호 간에 동일한 기어비를 갖는 기어짝이 존재하도록 구성하게 된다.
즉, 2단 기어비를 갖는 부변속기어짝(GS2)과 3단 기어비를 갖는 부변속기어짝(GS3)이 각각 구비된 경우, 2단 기어비를 갖는 주변속기어짝(GM2)과 3단 기어비를 갖는 주변속기어짝(GM3)이 각각 구비될 수 있다.
그리고, 상기 부변속기어짝(GS2,GS3) 및 주변속기어짝(GM2,GM3)은 최저단 기어짝과 최고단 기어짝을 제외한 나머지 기어짝일 수 있다.
예컨대, 본 발명의 경우 상기 부변속기어짝(GS2,GS3)과 주변속기어짝(GM2,GM3)으로서 2단 기어짝과 3단 기어짝이 구비될 수 있으며, 상기 2단 부변속기어짝(GS2)과 3단 부변속기어짝(GS3) 사이에 부변속 2&3단 단속장치(SS2&3)가 구비되어 두 부변속기어짝(GS2,GS3) 중 하나를 선택할 수 있고, 상기 2단 주변속기어짝(GM2)과 3단 주변속기어짝(GM3) 사이에 주변속 2&3단 단속장치(SM2&3)가 구비되어 두 주변속기어짝(GM2,GM3) 중 하나를 선택할 수 있다.
또한, 제1실시예의 경우 제1출력축(OP1)에 디퍼렌셜로 이어지는 종감속기어(FGR)가 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제2출력축(OP2)과 카운터축(CNT)은 동심축 상에 마주하여 배치되고, 상기 제1원웨이클러치(OWC1)는 카운터축(CNT)에서 제2출력축(OP2)을 거쳐 제1출력축(OP1)으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치될 수 있다. 이에, 카운터축(CNT)에서 제1출력축(OP1)으로 동력을 전달하기 위한 구성이 더 마련될 수 있다.
예컨대, 상기 제2출력축(OP2)의 단부에 동력전달입력기어(TG_IN)가 배치되고, 상기 동력전달입력기어(TG_IN)와 카운터축(CNT) 사이에 제1원웨이클러치(OWC1)가 구비된다. 그리고, 상기 제1출력축(OP1)에 동력전달출력기어(TG_OUT)가 배치되고, 상기 동력전달입력기어(TG_IN)와 동력전달출력기어(TG_OUT) 사이에 동력전달아이들기어(TG_ID)가 치합 상태로 구비될 수 있다.
즉, 카운터축(CNT)으로 전달되는 엔진(E)의 동력이 제1원웨이클러치(OWC1)를 통해 동력전달입력기어(TG_IN)에 전달되고, 이는 동력전달아이들기어(TG_ID)와 동력전달출력기어(TG_OUT)를 거쳐 제1출력축(OP1)에 배치된 종감속기어(FGR)를 통해 디퍼렌셜로 이어질 수 있게 된다. 이때에, 동력전달입력기어(TG_IN)보다 카운터축(CNT)의 회전속도가 빠른 경우, 제1원웨이클러치(OWC1)가 회전속도 차이를 흡수하여 카운터축(CNT)이 상대 회전할 수 있게 된다.
한편, 도 1을 참조하면, 상기 모터측 기어변속장치는 저단 기어짝(G1) 및 고단 기어짝(G4)을 포함하여 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 모터입력축(IPM)과 제1출력축(OP1)에 저단 기어짝(G1) 및 고단 기어짝(G4)이 각각 치합 결합된 상태로 구비될 수 있다.
이때에, 상기 저단 기어짝(G1)을 이루는 출력기어(G1_OUT)와 고단 기어짝(G4)을 이루는 출력기어(G4_OUT) 사이에 모터측 단속장치(SL&H)가 마련될 수 있다. 여기서, 상기 저단 기어짝(G1)은 1단 기어짝일 수 있고, 고단 기어짝(G4)은 4단 기어짝일 수 있으며, 이에 상기 모터측 단속장치는 1&4단 단속장치(SL&H)일 수 있다.
또한, 상기 고단 기어짝(G4)의 경우 발전을 위한 기어짝으로도 사용할 수 있으며, 이때에는 모터(M)가 제네레이터로 작용하게 된다. 즉, 상기 모터(M)는 모터 고유의 회전 작동기능과 발전을 위한 제네레이터의 기능을 함께 실시할 수 있는 모터제네레이터일 수 있으나, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 모터로 명기하였음을 밝혀둔다.
그리고, 상기 제2원웨이클러치(OWC2)는 상기 저단 기어짝(G1)에서 제1출력축(OP1)으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치될 수 있다.
예컨대, 상기 저단 기어짝(G1)의 출력기어(G1_OUT)를 제1출력축(OP1)에 선택적으로 결합하도록 동기장치(S1-1)가 마련될 수 있고, 이에 상기 제2원웨이클러치(OWC2)는 상기 동기장치(S1-1)와 제1출력축(OP1) 사이에 구비될 수 있다.
즉, 상기 동기장치(S1-1)를 통해 저단 기어짝(G1)의 출력기어(G1_OUT)를 제1출력축(OP1)에 결합할 수 있다.
한편, 도 2는 본 발명에 따른 변속기의 제2실시예 구성을 예시하여 나타낸 것으로, 상기 제1입력축(IP1)과 카운터축(CNT)이 나란하게 배치되어, 상기 복수의 부변속기어짝(GS2,GS3)이 제1입력축(IP1)과 카운터축(CNT)에 각각 치합상태로 결합될 수 있다.
그리고, 상기 제2입력축(IP2)과 출력축(OP)이 나란하게 배치되어, 상기 복수의 주변속기어짝(GM2,GM3)이 제2입력축(IP2)과 출력축(OP)에 각각 치합상태로 결합될 수 있다.
또한, 출력축(OP)에 디퍼렌셜로 이어지는 종감속기어(FGR)가 마련될 수 있다.
그리고, 상기 출력축(OP)과 카운터축(CNT)은 동심축 상에 마주하여 배치되고, 상기 제1원웨이클러치(OWC1)는 카운터축(CNT)에서 출력축(OP)으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치될 수 있다.
예컨대, 상기 출력축(OP)의 단부에 동력전달부재(TG)가 배치되고, 상기 동력전달부재(TG)와 카운터축(CNT) 사이에 제1원웨이클러치(OWC1)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 동력전달부재(TG)는 기어 형상으로 이루어질 수 있다.
즉, 카운터축(CNT)으로 전달되는 엔진(E)의 동력이 제1원웨이클러치(OWC1)를 통해 동력전달부재(TG)에 전달되는바, 이는 출력축(OP)에 배치된 종감속기어(FGR)를 통해 디퍼렌셜로 이어질 수 있게 된다. 이때에, 동력전달부재(TG)보다 카운터축(CNT)의 회전속도가 빠른 경우, 제1원웨이클러치(OWC1)가 회전속도 차이를 흡수하여 카운터축(CNT)이 상대 회전할 수 있게 된다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 모터측 기어변속장치는 저단 기어짝(G1) 및 고단 기어짝(G4)을 포함하여 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 모터입력축(IPM)과 출력축(OP)에 저단 기어짝(G1) 및 고단 기어짝(G4)이 각각 치합 결합된 상태로 구비될 수 있다.
이때에, 상기 저단 기어짝(G1)을 이루는 출력기어(G1_OUT)와 고단 기어짝(G4)을 이루는 출력기어(G4_OUT) 사이에 모터측 단속장치(SL&H)가 마련될 수 있다. 여기서, 상기 저단 기어짝(G1)은 1단 기어짝일 수 있고, 고단 기어짝(G4)은 4단 기어짝일 수 있으며, 이에 상기 모터측 단속장치는 1&4단 단속장치(SL&H)일 수 있다.
그리고, 상기 제2원웨이클러치(OWC2)는 상기 저단 기어짝(G1)에서 출력축(OP)으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치될 수 있다.
예컨대, 상기 저단 기어짝(G1)의 출력기어(G1_OUT)를 출력축(OP)에 선택적으로 결합하도록 동기장치(S1-1)가 마련될 수 있고, 이에 상기 제2원웨이클러치(OWC2)는 상기 동기장치(S1-1)와 출력축(OP) 사이에 구비될 수 있다.
즉, 상기 동기장치(S1-1)를 통해 저단 기어짝(G1)의 출력기어(G1_OUT)를 출력축(OP)에 결합할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 변속기를 이용한 일부 주행단의 변속 작동관계를 살펴보기로 한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 차량의 1단 구동시, 제1원웨이클러치(OWC1)가 구비된 동기장치(S1-1)를 작동하여 저단 기어짝(G1)의 출력기어(G1_OUT)를 선택한다.
이 상태에서, 모터(M)를 작동하면, 제1원웨이클러치(OWC1)에 의해 저단 기어짝(G1)의 출력기어(G1_OUT)가 제1출력축(OP1)을 끌면서 회전 작동됨으로써, 모터(M)의 구동력으로 차량을 1단 주행할 수 있게 된다.
이어서, 1단에서 2단으로 업쉬프트 변속시에는, 주변속 2&3단 단속장치(SM2&3)를 이용하여 2단 주변속기어짝(GM2)을 선택한 후 클러치(CL)를 결합함으로써, 엔진(E)의 구동력으로 차량을 2단 주행할 수 있게 된다. 이때에, 클러치(CL)를 결합하는 순간에 2단 주변속기어짝(GM2)의 기어비를 타고 제2출력축(OP2)에 전달되는 엔진 회전속도가 저단 기어짝(G1)의 출력기어(G1_OUT)보다 더 빠른 속도로 회전하게 됨으로써, 제2원웨이클러치(OWC2)를 통해 이 둘의 회전속도 차이를 흡수하여 인터록 발생을 방지하게 된다.
그리고, 2단에서 3단으로 업쉬프트 변속하고자 하는 경우에는, 부변속 2&3단 단속장치(SS2&3)를 이용하여 2단 부변속기어짝(GS2)을 선택한다. 이때에, 2단 주변속기어짝(GM2)과 2단 부변속기어짝(GS2)은 기어비가 같으므로 인터록 발생 없이 함께 회전할 수 있게 된다.
이어서, 클러치(CL)를 해제한 후, 상기 주변속 2&3단 단속장치(SM2&3)를 2단 주변속기어짝(GM2)으로부터 선택 해제하게 되는데, 클러치(CL)와 주변속 2&3단 단속장치(SM2&3)가 해제되더라도, 엔진(E)의 구동력은 여전히 2단 부변속기어짝(GS2)을 통해 전달되고 있고, 특히 제1원웨이클러치(OWC1)를 통해 카운터축(CNT)이 동력전달입력기어(TG_IN)를 끌면서 회전 작동됨으로써, 엔진(E)의 구동력으로 2단 주행하는 상태를 유지할 수 있게 된다.
이 후, 상기 주변속 2&3단 단속장치(SM2&3)를 이용하여 3단 주변속기어짝(GM3)을 선택하고, 클러치(CL)를 체결함으로써, 엔진(E)의 구동력으로 차량을 3단 주행할 수 있게 된다.
특히, 클러치(CL)를 체결하는 순간에는 3단 주변속기어짝(GM3)의 기어비를 타고 동력전달입력기어(TG_IN)에 전달되는 회전속도가 2단 부변속기어짝(GS2)의 기어비를 타고 카운터축(CNT)에 전달되는 회전속도보다 더 빠른 속도로 회전하게 됨으로써, 제1원웨이클러치(OWC1)를 통해 이 둘의 회전속도 차이를 흡수하여 인터록이 발생하는 것을 방지하게 된다.
이어서, 부변속 2&3단 단속장치(SS2&3)를 이용하여 3단 부변속기어짝(GS3)을 선택 및 체결한다. 이때에, 3단 주변속기어짝(GM3)과 3단 부변속기어짝(GS3)은 기어비가 같으므로 인터록 발생 없이 함께 회전할 수 있게 된다.
아울러, 3단에서 4단으로 업쉬프트 변속시에는, 3단 부변속기어짝(GS3)의 기어비를 타고 제1출력축(OP1)에 전달되는 회전속도에 모터(M)의 속도를 맞춘 후, 1&4단 단속장치(SL&H)를 이용하여 고단 기어짝을 선택한다. 이어서, 클러치(CL)를 해제하면서 모터(M)를 제어함으로써, 4단 및 그 이상의 주행단을 모터(M)의 동력으로 주행할 수 있게 된다.
그리고, 4단 이상 주행시에 주변속 2&3단 단속장치(SM2&3)와 부변속 2&3단 단속장치(SS2&3) 모두를 해제된 상태로 제어하게 된다.
한편, 4단에서 3단으로 다운쉬프트 변속시에는, 주변속 2&3단 단속장치(SM2&3)를 이용하여 3단 주변속기어짝(GM3)을 선택하고, 이에 3단 주변속기어짝(GM3)의 기어비를 타고 제1출력축(OP1)에 전달되는 엔진속도에 모터속도를 맞춘 후, 1&4단 단속장치(SL&H)를 고단 기어짝(G4)으로부터 해제하면서 클러치(CL)를 결합함으로써, 엔진(E)의 구동력으로 차량을 3단 주행할 수 있게 된다. 그리고, 부변속 2&3단 단속장치(SS2&3)를 이용하여 3단 부변속기어짝(GS3)을 선택할 수 있다.
그리고, 3단에서 2단으로 다운쉬프트 변속시에는, 싱글클러치 변속을 통해 변속을 수행한다. 즉, 클러치(CL)를 해제한 후, 주변속 2&3단 단속장치(SM2&3)와 부변속 2&3단 단속장치(SS2&3)를 3단 주변속기어짝(GM3) 및 3단 부변속기어짝(GS3)으로부터 해제한다. 그리고, 다시 2단 주변속기어짝(GM2) 및 2단 부변속기어짝(GS2)에 체결한 후, 클러치(CL)를 체결함으로써, 2단 변속단을 형성하여 주행할 수 있게 된다.
이어서, 2단에서 1단으로 다운쉬프트 변속을 하고자 하는 경우에는, 2단 기어짝(G2)의 기어비를 타고 제1출력축(OP1)에 전달되는 엔진속도에 모터(M)의 속도를 맞추고, 1&4단 단속장치(SL&H)를 이용하여 저단 기어짝(G1)을 선택한 후에, 클러치(CL)를 해제하면서 모터(M)의 구동 제어를 통해 1단으로 주행할 수 있게 된다.
여기서, 저단 기어짝(G1)의 선택을 1&4단 단속장치(SL&H)에 의해 실시하는 이유에 대해 설명하면, 저단 기어짝(G1)의 선택을 동기장치(S1-1)에 의해 수행하는 경우, 2단에서 1단으로 감속이 이루어지는 주행상황의 특성상 제1출력축(OP1)이 저단 기어짝(G1)의 출력기어(G1_OUT)보다 더 빠르게 회전하면서 제2원웨이클러치(OWC2)가 이 회전속도의 차이를 흡수하게 되고, 결국 모터(M)의 동력이 제1출력축(OP1)에 전달되지 못하는 동력단절 현상이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 1&4단 단속장치(SL&H)를 통해 저단 기어짝(G1)을 선택함으로써, 모터(M) 제어를 통해 제1출력축(OP1)의 감속속도를 제어할 수 있고, 결국 1단 기어비에 맞추어 차량을 빠르게 감속시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 정지시와, 저속 주행 구간 및 고속 주행 구간에서 모터(M)를 이용하여 차량을 구동함으로써, 엔진(E)의 저효율 구간에서 모터(M)를 대신 사용하여 차량의 연비 및 상품성을 향상시키고, 또한 저속 주행 구간의 변속시점에서 제1원웨이클러치(OWC1) 또는 제2원웨이클러치(OWC2)를 통해 토크 변동을 흡수함으로써, 토크 단절감을 해소하여 변속감을 향상시키게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
E : 엔진 M : 모터
CL : 클러치 IP1 : 제1입력축
IP2 : 제2입력축 IPM : 모터입력축
CNT : 카운터축 OP1 : 제1출력축
OP2 : 제2출력축 S1-1 : 동기장치
TG_IN : 동력전달입력기어 TG_OUT : 동력전달출력기어
TG_ID : 동력전달아이들기어 OWC1 : 제1원웨이클러치
OWC2 : 제2원웨이클러치

Claims (13)

  1. 엔진의 동력을 상시 제공받는 제1입력축;
    클러치를 매개로 엔진의 동력을 선택적으로 제공받는 제2입력축;
    기어비를 달리하는 복수의 부변속기어짝이 제1입력축과 짝을 이루어 치합 결합되고, 단속장치에 의해 상기 부변속기어짝 중 하나가 선택되어 동력을 전달하는 카운터축;
    기어비를 달리하는 복수의 주변속기어짝이 제2입력축과 짝을 이루어 치합 결합되고, 단속장치에 의해 상기 주변속기어짝 중 하나가 선택되어 동력을 전달하는 출력축;
    엔진의 동력이 카운터축에서 출력축 방향으로만 전달되도록 그 동력전달 경로 상에 마련된 제1원웨이클러치;
    모터의 동력을 제공받는 모터입력축;
    상기 모터입력축과 출력축 상에 기어비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합 결합되어, 단속장치에 의해 주행속도에 적합한 기어짝을 선택하는 모터측 기어변속장치; 및
    모터의 동력이 모터입력축에서 출력축 방향으로만 전달되도록 그 동력전달 경로 상에 마련된 제2원웨이클러치;를 포함하는 하이브리드 차량용 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1입력축과 제2입력축은 동심축을 이루어 배치되고;
    상기 제2입력축이 중공축으로 형성되어 상기 제1입력축이 제2입력축에 삽입되며;
    상기 클러치는 엔진과 상대적으로 가까이 위치한 제2입력축의 일단에 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력축은, 제1출력축 및 제2출력축;을 포함하여 구성되며,
    상기 제1입력축과 카운터축이 나란하게 배치되어, 상기 부변속기어짝이 치합상태로 결합되고;
    상기 제2입력축과 제2출력축이 나란하게 배치되어, 상기 주변속기어짝이 치합상태로 결합된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 부변속기어짝 및 주변속기어짝은 상호 간에 동일한 기어비를 갖는 기어짝이 존재하도록 구성한 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 부변속기어짝 및 주변속기어짝은 최저단 기어짝과 최고단 기어짝을 제외한 나머지 기어짝인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2출력축과 카운터축이 동심축 상에 배치되고;
    상기 제1원웨이클러치는 카운터축에서 제2출력축을 거쳐 제1출력축으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2출력축에 동력전달입력기어가 구비되고;
    상기 동력전달입력기어와 카운터축 사이에 제1원웨이클러치가 구비되며;
    상기 제1출력축에 동력전달출력기어가 구비되고;
    상기 동력전달입력기어와 동력전달출력기어 사이에 치합 상태로 동력전달아이들기어가 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 모터측 기어변속장치는,
    상기 모터입력축과 제1출력축에 치합 상태로 결합된 저단 기어짝 및 고단 기어짝;을 포함하고,
    상기 제2원웨이클러치는 저단 기어짝에서 제1출력축으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 저단 기어짝의 출력기어를 제1출력축에 선택적으로 결합하도록 동기장치가 마련되고;
    상기 제2원웨이클러치는 상기 동기장치와 제1출력축 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력축과 카운터축이 동심축 상에 배치되고;
    상기 제1원웨이클러치는 카운터축과 출력축 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 출력축에 동력전달부재가 구비되고;
    상기 동력전달부재와 카운터축 사이에 제1원웨이클러치가 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터측 기어변속장치는,
    상기 모터입력축과 출력축에 치합 상태로 결합된 저단 기어짝 및 고단 기어짝;을 포함하고,
    상기 제2원웨이클러치는 저단 기어짝에서 출력축으로 이어지는 동력전달경로 중간에 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 저단 기어짝의 출력기어를 출력축에 선택적으로 결합하도록 동기장치가 마련되고;
    상기 제2원웨이클러치는 상기 동기장치와 출력축 사이에 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기.
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