KR20050064953A - 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기 및 그모드별 작동방법 - Google Patents
하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기 및 그모드별 작동방법 Download PDFInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
- F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
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- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
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- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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- B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
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- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
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- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
- B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
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- B60L15/2054—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed by controlling transmissions or clutches
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- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
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- B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
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- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
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- B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
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- B60W10/113—Stepped gearings with two input flow paths, e.g. double clutch transmission selection of one of the torque flow paths by the corresponding input clutch
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- F16H3/006—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion power being selectively transmitted by either one of the parallel flow paths
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/48—Parallel type
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- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
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- B60L2240/443—Torque
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
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- B60W2510/242—Energy storage means for electrical energy
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- B60Y2400/428—Double clutch arrangements; Dual clutches
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- F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
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- F16H2003/0931—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears with two or more countershafts each countershaft having an output gear meshing with a single common gear on the output shaft
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Abstract
본 발명은 엔진으로부터 입력되는 회전력을 두 개의 클러치 및 변속 자동화 기구를 이용하여 두 개의 입력축으로 선택적으로 전달하고, 이 두 개의 입력축 상에 배치되는 기어들의 회전력을 이용하여 변속 후 출력하는 이중 클러치 변속기를 엔진과 모터의 회전 구동력을 이상적으로 변속할 수 있도록 모터의 배치 및 동력 전달을 위한 기본적인 연결 관계를 제시하여 엔진과 모터로 이루어지는 2개의 구동원을 갖는 하이브리드 전기자동차에 적용할 수 있도록 함과 동시에 이상적인 모드별 작동방법을 제공함으로써, 종래 무단 변속기의 효율 문제를 극복하여 이상적인 하이브리드 전기자동차의 변속 시스템을 구현할 수 있도록 하는 것이다.
Description
본 발명은 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기 및 그 모드별 작동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진과 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 전기자동차의 변속 시스템으로 적용하기 위한 기본적인 구조를 갖는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기 및 그 모드별 작동방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 하이브리드 차량은 두 가지 이상의 동력원을 사용하는 차량으로써, 일반적으로 엔진과 모터를 사용하여 구동되는 하이브리드 전기자동차를 말한다.
즉, 하이브리드 전기자동차는 엔진과 모터로 구성되는 두 가지 이상의 동력원으로 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 현재까지 연구되고 있는 대부분의 차량은 병렬형이나 직렬형 중, 하나를 채택하고 있다.
직렬형은 병렬형에 비하여 상대적으로 구조가 간단하여 제어로직 또한 단순하다. 그러나 엔진으로부터의 기계적 에너지를 배터리에 저장하였다 다시 모터를 이용하여 차량을 구동하여야 하므로 에너지 변환시의 효율 측면에서 불리하다.
이에 비하여, 병렬형은 구조가 직렬형보다 상대적으로 복잡하고 제어로직 또한 복잡하지만 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지의 효율적 사용의 측면에서 유리하다. 이에 따라 승용차용으로는 병렬형 하이브리드 구조가 널리 채택되고 있는 추세이다.
직렬형 하이브리드 전기자동차는 에너지 변환에 따른 효율 저하의 문제가 있지만 엔진은 항상 최적 운전점에서 운전될 수 있는 이점이 있다. 그러나 병렬형의 경우, 엔진-모터-변속기의 기계적 연결 구조에 의하여 엔진이 항상 최적인 운전점에서 일정하게 운전될 수가 없다. 이는 엔진이 차량의 속도와 연결(couple)되어 있어 차량의 속도 변화에 대하여 엔진의 운전점도 변화하기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 엔진의 속도를 변속비 범위 내에서 차량의 속도에 관계없이 제어할 수 있도록 금속벨트가 적용된 무단 변속기(CVT)가 하이브리드 전기자동차(HEV)용 변속기로서 각광을 받고 있다.
그러나 금속벨트 적용 무단 변속기(CVT)는 자동변속기 등, 타 변속기에 비하여 상대적으로 큰 유압을 사용하기 때문에 무단 변속기(CVT)의 우수한 기능적 장점에도 불구하고, 그 효율의 측면에서는 그리 좋지 못하다.
반면, 이중 클러치 변속기(DCT; Dual Clutch Transmission)의 경우, 엔진으로부터 입력되는 회전력을 두 개의 클러치를 이용하여 두 개의 입력축으로 선택적으로 전달하고, 이 두 개의 입력축 상에 배치되는 기어의 회전력을 이용하여 변속 후 출력할 수 있도록 기존 수동변속기에 2개의 클러치 및 변속 자동화 기구를 장착하여 수동변속기의 우수한 효율을 거의 유지하면서 자동변속기의 편리함을 갖추고 있다.
따라서 이중 클러치 변속기(DCT)를 이용하여 상기 하이브리드 전기자동차 (HEV)의 변속 시스템을 구성할 수 있다면, 상기한 무단 변속기(CVT)의 효율 문제를 극복할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명은 상기와 같이, 종래 무단 변속기의 효율 문제를 극복하여 이상적인 하이브리드 전기자동차의 변속 시스템을 구현할 수 있도록 하기 위하여 발명된 것으로써, 본 발명의 목적은 엔진과 모터의 회전 구동력을 이상적으로 변속할 수 있도록 모터의 배치 및 동력 전달을 위한 기본적인 연결 관계를 갖는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기와, 이러한 이중 클러치 변속기의 이상적인 모드별 작동방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기는 엔진과 모터의 회전 구동력을 변속하기 위한 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기를 구성함에 있어,
엔진의 회전력을 수신하는 주입력축(main input shaft);
상기 주입력축의 회전축선 상에 배치되어 회전하는 제1입력축(first input shaft);
상기 제1입력축의 둘레에서 상기 주입력축의 회전축선 상에 배치되어 회전하는 제2입력축(second input shaft);
상기 주입력축과 제1,2입력축 사이에 구성되어 주입력축의 회전력을 상기 제1,2입력축에 선택적으로 전달하는 제1,2클러치(first and second clutches);
상기 제1,2입력축 각각에 적어도 2개 이상 구동기어를 형성하여 구성되는 구동기어유닛(drive gear unit);
상기 제1,2입력축으로부터 설정거리만큼 이격하여 평행하게 제1출력축(first output shaft)을 배치하고, 상기 제1출력축 상에 복수개의 피동기어와 제1출력기어를 구성하여 상기 제1,2입력축 상의 각 구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 출력하기 위한 제1출력장치;
상기 제1,2입력축과 제1출력축으로부터 설정거리만큼 이격하여 각각에 평행하게 제2출력축(first output shaft) 및 후진 아이들 축을 배치하고, 상기 제2출력축 상에 복수개의 피동기어와 제2출력기어 및 후진 피동기어를 구성하고, 상기 후진 아이들 축 상에는 복수개의 후진용 매개기어들을 구성하여 제1,2입력축 상의 각 구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 및 후진 출력하기 위한 제2출력장치; 및
상기 제1출력기어 및 제2출력기어에 공통적으로 연결되는 디프렌셜 기어를 포함하고;
상기 모터로부터의 회전력을 상기 복수개의 입력기어와 상기 제2입력축 상의 하나의 구동기어를 통하여 제2입력축에 전달하기 위한 모터입력유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기한 바와 같은 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법은 상기 모터의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드;
상기 엔진의 회전력을 주동력으로 하고, 상기 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 보조모드인 HEV(hybrid electric vehicle)모드; 및
차량의 제동 혹은 관성에 의한 타력 주행시, 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(regenerative braking)모드;를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
주지하는 바와 같이, 이중 클러치 변속기는, 수동변속기 내에 두 개의 클러치 기구(clutch device)를 포함하는 변속기를 말한다.
통상적으로 이중 클러치 변속기는, 엔진으로부터 입력되는 회전력을 두 개의 클러치를 이용하여 두 개의 입력축으로 선택적으로 전달하고, 이 두 개의 입력축 상에 배치되는 기어의 회전력을 이용하여 변속 후 출력한다.
본 발명은 이러한 이중 클러치 변속기를 엔진과 모터로 이루어지는 2개의 구동원을 갖는 하이브리드 전기자동차에 적용하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 구성 다이어그램이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 제1,2입력축, 제1,2출력축, 후진용 아이들 축, 디프렌셜 기어 및 모터 입력기어 등의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기는, 주입력축(main input shaft)(105), 제1,2입력축(first and second input shafts)(110,120), 제1,2클러치(first and second clutches)(C1,C2), 제1,2,3,4,5,6구동기어(G1,G2,G3,G4,G5,G6), 제1,2출력장치 (first and second output devices)(OUT1,OUT2), 디프렌셜 기어(DIFF) 및 모터입력유닛을 더 포함한다.
상기 주입력축(105)은 엔진(102)의 회전력을 전달받는다.
상기 제1입력축(110)은 상기 주입력축(105)의 회전 중심 선상에서 회전 가능하게 구성된다.
상기 제2입력축(120)은, 상기 제1입력축(110)의 둘레에서 상기 주입력축(105)의 회전 중심 선상에서 회전 가능하게 구성된다.
상기 제1,2클러치(C1,C2)는 상기 주입력축(105)의 회전력을 상기 제1,2입력축(110,120)에 선택적으로 전달한다. 따라서 제1클러치(C1)가 작동되면 주입력축 (105)의 회전력은 제1입력축(110)에 전달되고, 제2클러치(C2)가 작동되면 주입력축 (105)의 회전력은 제2입력축(120)에 전달된다.
상기 제1,3,5구동기어(G1,G3,G5)는 상기 제1입력축(110)에 형성되고, 상기 제2,4,6구동기어(G2,G4,G6)는 상기 제2입력축(120)에 형성된다.
구체적으로, 상기 제1입력축(110) 상에서 상기 제1,3,5구동기어(G1,G3,G5)는, 상기 제2입력축(120)의 단부에 가까운 쪽에 제3구동기어(G3)가, 먼 쪽에 제5구동기어(G5)가 배치되고, 그 사이에 제1구동기어(G1)가 배치된다. 그리고 상기 제2입력축(120) 상에서 상기 제2,4,6구동기어(G2,G4,G6)는 상기 엔진(102)에 가까운 쪽에 제2구동기어(G2)가, 먼 쪽에 제6구동기어(G6)가 배치되고, 그 사이에 제4구동기어(G4)가 배치된다.
이와 같은 구동기어들의 배치 구조를, 도 1에 도시된 바와 같은, 본 실시예의 이중 클러치 변속기에 한정하여 보면, 상기 제1,2,3,4,5,6구동기어 (G1,G2,G3,G4,,G5,G6)는, 제2구동기어(G2), 제4구동기어(G4), 제6구동기어(G6), 제3구동기어(G3), 제1구동기어(G1), 제5구동기어(G5)의 순서로 배치되는 것이다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 이중 클러치 변속기는, 상기 제1,2,3,4구동기어(G1,G2,G3,G4)의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하기 위한 제1출력장치(first output device)(OUT1)와, 상기 제1,5,6구동기어(G1,G5,G6)의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하기 위한 제2출력장치(OUT2)를 구성한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1출력장치(OUT1)는 제1출력축(first output shaft)(130), 제1,2,3,4피동기어들(D1,D2,D3,D4), 제1,2싱크로 기구(first and second synchronizing devices)(S1,S2), 및 제1출력기어(output gear)(135)를 포함한다.
상기 제1출력축(130)은 상기 주입력축(105)으로부터 설정거리만큼 이격되어 평행하게 배치된다. 상기 제1,2,3,4피동기어(D1,D2,D3,D4)는 상기 제1,2,3,4구동기어(G1,G2,G3,G4)에 각각 치합된 상태로 상기 제1출력축(130)에 배치된다.
상기 제1싱크로 기구(S1)는 상기 제1,3피동기어(D1,D3) 중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축(130)에 선택적으로 전달한다. 상기 제2싱크로 기구(S2)는 상기 제2,4피동기어(D2,D4) 중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축(130)에 선택적으로 전달한다.
그리고 상기 제1출력기어(output gear)(135)는 상기 디프렌셜 기어(DIFF)에 치합된 상태로 상기 제1출력축(130)의 일측에 배치되어 상기 제1,2,3,4구동기어 (G1,G2,G3,G4)의 회전력을 선택적으로 변속한 후, 상기 디프렌셜 기어(DIFF)로 출력한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2출력장치(OUT2)는, 제2출력축(second output shaft)(140), 후진 아이들 축(150), 제5,6피동기어(D5,D6), 제1,2매개기어 (first and second mediating gear)(M1,M2), 후진 피동기어(reverse driven gear)(R), 제3,4싱크로 기구(third and fourth synchronizing devices)(S3,S4), 및 제2출력기어(145)를 포함한다.
상기 제2출력축(140)과 후진 아이들 축(150)은 상기 주입력축(105)으로부터 설정거리만큼 이격되어 서로 다른 위치에서 평행하게 배치된다.
제5,6피동기어(D5,D6)는 상기 제5,6구동기어(G5,G6)에 각각 치합된 상태로 상기 제2출력축(140)상에 배치된다.
상기 제1매개기어(M1)는 상기 제1구동기어(G1)에 치합된 상태로, 상기 제2매개기어(M2)와 함께, 후진 아이들 축(150) 상에 배치된다.
상기 후진 피동기어(R)는 상기 제2매개기어(M2)에 치합된 상태로 제2출력축 (140)상에 배치된다.
상기 제3싱크로 기구(S3)는 상기 제5피동기어(D5)의 회전력을 상기 제2출력축(140)에 선택적으로 전달한다. 상기 제4싱크로 기구(S4)는 후진 피동기어(R) 및 제6피동기어(D6) 중 어느 하나의 회전력을 상기 제2출력축(140)에 선택적으로 전달한다.
그리고 상기 제2출력기어(145)는 상기 디프렌셜 기어(DIFF)와 치합된 상태로 상기 제2출력축(140)의 일측에 배치되어 상기 제1,5,6구동기어(G1,G5,G6)의 회전력을 선택적으로 변속한 후, 상기 디프렌셜 기어(DIFF)로 출력한다.
여기서, 상기 제1,2,3,4싱크로 기구(S1,S2,S3,S4)의 구체적인 구성은, 통상적인 수동변속기의 포크에 의해 작동되는 싱크로 기구로부터 당업자가 자명하게 이해할 수 있다.
즉, 본 실시예에서, 상기 제1,2,3,4싱크로 기구(S1,S2,S3,S4)를 도 1의 좌우측으로 작동시킬 수 있는 별도의 엑츄에이터를 구비하여 컨트롤러(도시하지 않음)에 의해 구동시킬 수 있다. 상기 엑츄에이터에는 전기모터로 구동되는 방식과 솔레노이드 밸브를 통하여 오일펌프로부터의 유압을 공급 단속함으로써 구동되는 방식 등이 포함될 수 있으나, 본 실시예와 관련한 청구범위에는 포함되지 않으므로 엑츄에이터의 구체적 구성 및 그 구동방법은 생략한다.
그리고 상기 모터입력유닛은 변속기 케이스(미도시)의 일측에 구성되는 모터(103; 즉, 구동 및 발전이 가능한 모터 제너레이터)로부터의 회전력을 2개의 입력기어와 상기 제2입력축(120) 상의 제2구동기어(G2)를 통하여 제2입력축(120)에 전달하게 된다.
즉, 그 구성은 상기 모터(103)의 회전축(170) 상에 모터 입력기어(MG)가 설치된다.
또한, 상기 제2입력축(120)으로부터 설정거리만큼 이격하여 평행하게 모터 아이들 축(160)을 구성하고, 상기 모터 아이들 축(160) 상에는 상기 모터 입력기어(MG)와 상기 제2입력축(120) 상의 제2구동기어(G2)에 공통으로 치합되는 아이들입력기어(IG)를 배치하여 구성된다.
한편, 도 1에서는, 제1매개기어(M1)와 제1구동기어(G1)의 연결 관계, 그리고, 제2출력축(140)과 디프렌셜 기어(DIFF)의 연결 관계는 도시되지 않았다. 이는 도시의 편의상, 입체적으로 배치되는 제1,2입력축(110,120), 제1,2출력축 (130,140), 후진 아이들 축(150), 디프렌셜 기어(DIFF) 및 모터 입력기어(MG) 등의 배치 관계를 평면적으로 전개하여 도시한 때문이다.
이러한 제1,2입력축(110,120), 제1,2출력축(130,140), 후진 아이들 축(150), 디프렌셜 기어(DIFF) 및 모터 입력기어(MG)의 입체적인 배치 관계를 도 2에 도식화하였다.
도 2는 도 1의 좌측에서 바라본 도면으로서, 회전축들의 배치 관계를 설명하기 위해 필요한 한도에서 도 1에 도시된 일부의 기어들만을 도시하였다.
즉, 제1,2출력축(130,140)은 제2입력축(120)으로부터 이격된 위치에 배치된다.
후진 아이들 축(150)은 제1입력축(110)과 제2출력축(140)과 삼각형을 이루는 위치에 배치되며, 후진 아이들 축(150) 상의 제1매개기어(M1)는 제1입력축(110)의 제1구동기어(G1)와 치합됨과 아울러, 후진 아이들 축(150) 상의 제2매개기어(M2)는 제2출력축(140)의 후진 피동기어(R)와 치합된다.
디프렌셜 기어(DIFF)는 제1,2출력축(130,140)과 삼각형을 이루는 위치에 배치되어, 제1,2출력축(130,140)의 제1,2출력기어(135,145)에 공통적으로 치합된다.
모터 아이들 축(160)은 후진 아이들 축(150)과, 제1입력축(110)과 삼각형을 이루는 위치에 배치되며, 모터 아이들 축(160) 상의 아이들 입력기어(IG)는 제2입력축(120)의 제2구동기어(G2)와, 모터 회전축(170) 상의 모터 입력기어(MG)에 공통적으로 치합된다.
이와 같은 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기에 의하면, 입력축들 상에 6개의 구동기어로 6속의 전진 변속단과 1속의 후진 변속단을 합해, 총 7개의 변속단을 구현하게 된다.
이하에서는, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 변속 과정을 간단하게 설명함과 동시에, 그 주요 모드별 작동방법을 설명한다.
먼저, 엔진(102)의 회전력을 이용하는 제1속으로의 변속은, 상기 제1싱크로 기구(S1)가 도 1의 우측으로 작동하도록 하여 제1피동기어(D1)와 제1출력축(130)을 동기 속도로 체결한 다음, 제1클러치(C1)가 동작하여 제1속을 이루게 된다.
제2속으로의 변속은, 상기 제2클러치(C2)가 해제되고 제1클러치(C1)는 동작하는 상태에서, 제2싱크로 기구(S2)가 도 1의 좌측으로 작동하도록 하여 제2피동기어(D2)와 제1출력축(130)을 동기 속도로 체결한 다음, 제1클러치(C1)가 해제되면서 제2클러치(C2)가 동작하여 제2속으로의 변속이 이루어지게 되는데, 이 때, 상기 제1싱크로 기구(S1)는 중립으로 이동하여 상기 제1피동기어(D1)와 제1출력축(130)의 체결 상태가 해제된다.
이러한 제1속 및 제2속의 변속 과정과 같이, 제3속, 제4속, 제5속, 제6속, 및 R단으로의 변속 과정에서도, 해당 싱크로 기구가 해당 변속단의 피동기어를 해당 출력축에 연결하고, 제1,2클러치(C1,C2)를 서로 교번 작동시키면서, 유단의 변속 과정을 이루게 되는 것이다. 또한, 인접한 변속단들은, 그 구현에 관계되는 싱크로 기구가 서로 다르다.
따라서, 인접한 변속단들 사이에서 변속될 때, 현재 변속단의 해제 및 목표 변속단의 체결이 독립적으로 제어될 수 있다. 또한, 인접한 변속단으로의 변속 과정에서 해제될 클러치의 해제 타이밍과, 결합된 클러치의 결합 타이밍을 조절함으로써, 반클러치 상태 등 수동변속기에서 운전자가 조작할 수 있는 각종의 조작 형태를 구현할 수 있다.
그리고 이러한 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 주요 모드별 작동방법은 상기 모터(103)의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드와, 상기 엔진(102)의 회전력을 주동력으로 하고, 상기 모터(103)(103)의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 보조모드인 HEV(hybrid electric vehicle)모드, 및 차량의 제동 혹은 관성에 의한 타력 주행시, 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터(103)에서 발전을 통하여 회수하여 배터리(미도시)에 충전하는 RB(회생제동; regenerative braking)모드를 갖는다.
상기 EV(Electric Vehicle)모드는, 도 3에서와 같이, 차량 및 엔진(102)이 정지되고 제1,2클러치(C1,C2)는 해제된 상태에서 이루어진다.
운전자의 가속페달 입력이 발생하면, 배터리의 충전상태(SOC; state of charge)가 충분한 경우에, 제2싱크로 기구(S2)가 제2피동기어(D2)를 연결하고, 배터리 전원으로 모터(103)가 구동된다.
이에 따라 초기 차량의 구동이 모터(103)에 의해 이루어지며, 2단 변속단까지 모터(103)에 의하여 차량이 구동되는 작동 패턴을 유지한다.
이러한 EV(Electric Vehicle)모드는 상기 모터(103)의 동력 전달이 모터 입력기어(MG), 아이들 입력기어(IG), 제2입력축(120) 상의 제2구동기어(G2), 제1출력축(130) 상의 제2피동기어(D2), 제1출력축(130), 및 제1출력기어(135)를 통하여 디프렌셜 기어(DIFF)로 출력된다.
이 후, 3단 변속이 필요한 경우에는 엔진(102)을 시동시키게 되는데, 이때는 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 EV모드 주행 중, 엔진(102) 시동이 필요할 경우, 제2클러치(C2)가 슬립을 시작하면서 모터(103)의 토크를 이용하여 엔진(102)을 구동한다, 즉, 제2클러치(C2)를 슬립시키면서 엔진(102)의 속도를 점화(firing)을 위한 속도로 유지하고 엔진(102) 시동이 성공되면, 제2클러치(C2)는 해방되어 3단 변속을 준비한다.
상기에서, 초기 출발 시, 배터리의 충전상태(SOC)가 충분하지 않을 경우에는, 모터(103)는 차량을 구동시키지 않고, 바로 엔진(102)을 시동시키고 엔진(102)에 의하여 출발 및 주행하게 된다.
상기 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 이해를 돕기 위하여 HEV모드로 3단 주행 시에 대한 것을 예로 하여 설명한다.
상기 EV(Electric Vehicle)모드 상태로 차량의 주행 중, 변속이 3단 변속단으로 결정되면, 상기 모터(103)의 회전력에 의해 엔진(102)이 시동된 후, 제1클러치(C1)는 직결, 제2클러치(C2)는 해방인 상태로, 제1싱크로 기구(S1)가 최초 제3피동기어(D3)와 연결되고, 제2싱크로 기구(S2)는 제2피동기어(D2)와 연결된 상태로 된다.
이 때, 차량이 엔진(102)의 회전력과 모터(103)의 보조 회전력에 의해 구동되는데, 상기 엔진(102)의 회전력을 주동력으로 하여, 운전자의 엑셀 페달 가압량 및 현재 차속에서의 변속단에 따라 상기 모터(103)의 동력 보조를 결정하는 작동 패턴을 갖는다.
상기 모터(103)에 의한 동력 보조의 구체적 방법은 운전자의 엑셀 페달 가압량 및 현재 차속에서의 변속단 등에 의하여 달라질 수 있도록 컨트롤러(미도시)의 제어로직으로 구체화될 수 있을 것이나, 여기서는 생략한다.
상기 RB(회생제동; Regenerative Braking)모드는, 차량이 제동에 의한 감속 혹은 관성에 의하여 타력 주행을 하는 경우, 도 6에서 도시한 바와 같이, 제1,2클러치(C1,C2)는 해제되고, 제2싱크로 기구(S2)는 제2피동기어(D2)를 연결한 상태에서 진행된다.
즉, 현재 차속에서의 변속단에 따라 상기 모터(103)에서 발전을 통하여 차량의 제동 및 관성 에너지를 회수하여 배터리에 충전하는 작동 패턴을 갖는다.
이 때, 상기 모터(103)의 발전 효율이 가장 좋은 영역에서 발전이 되도록 모터(103)의 운전점을 제어해 줄 필요가 있는데, 그 구체적 방법은 현재 차속에서의 변속단에 의하여 결정되도록 컨트롤러(미도시)의 제어로직으로 구체화될 수 있을 것이나, 여기서는 생략한다.
상기 RB(회생제동; Regenerative Braking)모드에서, 상기 모터(103)로의 제동 및 관성 에너지의 입력은 차륜(미도시)으로부터의 회전력이 디프렌셜 기어(DIFF), 제1출력기어(135), 제1출력축(130), 제1출력축(130) 상의 제2피동기어 (D2), 제2입력축(120) 상의 제2구동기어(G2), 아이들 입력기어(IG), 및 모터 입력기어(MG)의 순으로 2단 변속단의 역순으로 이루어진다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 엔진과 모터의 회전 구동력을 이상적으로 변속할 수 있도록 모터의 배치 및 동력 전달을 위한 기본적인 연결 관계를 갖는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기를 제시함과 동시에, 그 이상적인 주요 모드별 작동방법을 제공함으로써, 종래 금속벨트 적용 무단 변속기(CVT)가 상대적으로 큰 유압을 사용함에 따른 비효율성을 극복하기 위한 대안이 될 수 있다.
또한, 이러한 이중 클러치 변속기를 적용함에 따른 엔진과 모터의 동력을 다양한 작동 패턴을 갖는 모드별로 운용이 가능하며, 기존 수동변속기에 2개의 클러치 및 변속 자동화 기구를 장착하여 수동변속기의 우수한 효율을 거의 유지하면서 자동변속기의 편리함을 누릴 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 구성 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 제1,2입력축, 제1,2출력축, 후진용 아이들 축, 디프렌셜 기어 및 모터 입력기어 등의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 EV(electric vehicle)모드시의 작동 상태를 도시한 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 EV(electric vehicle)모드 주행 중 엔진 시동시의 작동 상태를 도시한 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 HEV(hybrid electric vehicle)모드 3단 주행시의 작동 상태를 도시한 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 RB(regenerative braking)모드시의 작동 상태를 도시한 다이어그램이다.
Claims (28)
- 엔진과 모터의 회전 구동력을 변속하기 위한 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기를 구성함에 있어서,엔진의 회전력을 수신하는 주입력축(main input shaft);상기 주입력축의 회전축선 상에 배치되어 회전하는 제1입력축(first input shaft);상기 제1입력축의 둘레에서 상기 주입력축의 회전축선 상에 배치되어 회전하는 제2입력축(second input shaft);상기 주입력축과 제1,2입력축 사이에 구성되어 주입력축의 회전력을 상기 제1,2입력축에 선택적으로 전달하는 제1,2클러치(first and second clutches);상기 제1,2입력축 각각에 적어도 2개 이상 구동기어를 형성하여 구성되는 구동기어유닛(drive gear unit);상기 제1,2입력축으로부터 설정거리만큼 이격하여 평행하게 제1출력축(first output shaft)을 배치하고, 상기 제1출력축 상에 복수개의 피동기어와 제1출력기어를 구성하여 상기 제1,2입력축 상의 각 구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 출력하기 위한 제1출력장치;상기 제1,2입력축과 제1출력축으로부터 설정거리만큼 이격하여 각각에 평행하게 제2출력축(first output shaft) 및 후진 아이들 축을 배치하고, 상기 제2출력축 상에 복수개의 피동기어와 제2출력기어 및 후진 피동기어를 구성하고, 상기 후진 아이들 축 상에는 복수개의 후진용 매개기어들을 구성하여 제1,2입력축 상의 각 구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 및 후진 출력하기 위한 제2출력장치; 및상기 제1출력기어 및 제2출력기어에 공통적으로 연결되는 디프렌셜 기어를 포함하고;상기 모터로부터의 회전력을 상기 복수개의 입력기어와 상기 제2입력축 상의 하나의 구동기어를 통하여 제2입력축에 전달하기 위한 모터입력유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제1항에 있어서, 상기 구동기어유닛은상기 제1,2입력축들 중 어느 한 입력축에 형성된 제1,3,5구동기어;상기 제1,2입력축들 중 상기 어느 한 입력축 외의 다른 입력축에 형성된 제2,4,6구동기어를 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기..
- 제2항에 있어서, 상기 제1,3,5구동기어는 제1입력축에 형성되고,상기 제2,4,6구동기어는 상기 제2입력축에 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제2항에 있어서, 상기 제1,2,3,4,5,6구동기어는,엔진으로부터 제2구동기어, 제4구동기어, 제6구동기어, 제3구동기어, 제1구동기어. 제5구동기어의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제2항에 있어서, 상기 제1출력장치는상기 제1출력축;상기 제1,2,3,4구동기어에 각각 치합되고, 상기 제1출력축에 배치되는 제1,2,3,4피동기어;제1,3피동기어 중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제1싱크로 기구;제2,4피동기어 중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제2싱크로 기구; 및상기 디프렌셜 기어와 치합되어 상기 제1출력축 상의 일측에 구성되는 제1출력기어;를 포함하여 상기 제1,2입력축 상의 상기 제1,2,3,4구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제2항에 있어서, 상기 제2출력장치는상기 제2출력축;후진 아이들 축;상기 제5,6구동기어에 각각 치합되고, 상기 제2출력축에 배치되는 제5,6피동기어;상기 제1구동기어에 치합되고, 상기 후진 아이들 축에 배치되는 제1매개기어;상기 제1매개기어와 함께, 후진 아이들 축의 타측에 배치되는 제2매개기어;상기 제2매개기어에 치합되고, 제2출력축에 배치되는 후진 피동기어;상기 제5피동기어의 회전력을 상기 제2출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제3싱크로 기구;상기 제6피동기어 및 상기 후진 피동기어 중 어느 하나의 회전력을 상기 제2출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제4싱크로 기구; 및상기 디프렌셜 기어와 치합되어 상기 제2출력축 상의 일측에 구성되는 제2출력기어;를 포함하여 상기 제1,2입력축 상의 상기 제1,5,6구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제1항에 있어서, 상기 모터입력유닛은상기 모터의 회전축 상에 구성되는 모터 입력기어;상기 제2입력축으로부터 설정거리만큼 이격하여 평행하게 배치되는 모터 아이들 축;상기 모터 아이들 축상에 형성되어 상기 모터 입력기어와 상기 제2입력축 상의 하나의 구동기어에 공통으로 치합되는 아이들 입력기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제7항에 있어서, 상기 아이들 입력기어와 치합되는 제2입력축 상의 하나의 구동기어는 제2구동기어인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제1항 내지 제8항 중, 어느 한 항에 따른 상기 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 작동방법에 있어서,상기 모터의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드;상기 엔진의 회전력을 주동력으로 하고, 상기 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 보조모드인 HEV(hybrid electric vehicle)모드; 및차량의 제동 혹은 관성에 의한 타력 주행시, 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(regenerative braking)모드;를 포함하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제9항에 있어서, 상기 EV(Electric Vehicle)모드는차량 및 엔진이 정지되고 제1,2클러치는 해제된 상태에서, 운전자의 가속페달 입력이 발생하면, 배터리의 충전상태(SOC; state of charge)가 충분할 경우, 제2싱크로 기구가 제2피동기어를 연결하고, 배터리 전원으로 모터가 구동하여 초기 차량을 구동하여 일정 변속단까지 모터에 의하여 차량이 구동되는 작동 패턴을 유지하는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제10항에 있어서, 상기 일정 변속단은2단 변속단인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제9항에 있어서, 상기 EV(Electric Vehicle)모드는상기 모터의 동력 전달이 모터 입력기어, 아이들 입력기어, 제2입력축 상의 제2구동기어, 제1출력축 상의 제2피동기어, 제1출력축, 및 제1출력기어를 통하여 디프렌셜 기어로 출력되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제9항에 있어서, 상기 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드는상기 EV(Electric Vehicle)모드 상태로 차량의 주행 중, 변속이 3단 변속단으로 결정되면, 상기 모터의 회전력에 의해 엔진이 시동되며, 엔진 시동 후에는 제1클러치는 직결, 제2클러치는 해방인 상태로, 제1싱크로 기구가 최초 제3피동기어와 연결되고, 제2싱크로 기구는 제2피동기어와 연결되어 차량이 엔진의 회전력과 모터의 보조 회전력에 의해 구동되며, 상기 엔진의 회전력을 주동력으로 하여, 운전자의 엑셀 페달 가압량 및 현재 차속에서의 변속단에 따라 상기 모터의 동력 보조를 결정하는 작동 패턴을 갖는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제9항에 있어서, 상기 RB(회생제동; Regenerative Braking)모드는차량이 제동에 의한 감속 혹은 관성에 의하여 타력 주행을 하는 경우, 제1,2클러치는 해제되고, 제2싱크로 기구는 제2피동기어를 연결한 상태에서, 현재 차속에서의 변속단에 따라 상기 모터에서 발전을 통하여 차량의 제동 및 관성 에너지를 회수하여 배터리에 충전하는 작동 패턴을 갖는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제9항에 있어서, 상기 RB(회생제동; Regenerative Braking)모드는상기 모터로의 제동 및 관성 에너지의 입력은 차륜으로부터의 회전력이 디프렌셜 기어, 제1출력기어, 제1출력축, 제1출력축 상의 제2피동기어, 제2입력축 상의 제2구동기어, 아이들 입력기어, 및 모터 입력기어를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 엔진과 모터의 회전 구동력을 변속하기 위한 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기를 구성함에 있어서,엔진의 회전력을 수신하는 주입력축;상기 주입력축의 회전축선 상에 배치되어 회전하는 제1입력축;상기 제1입력축의 둘레에서 상기 주입력축의 회전축선 상에 배치되어 회전하는 제2입력축;상기 주입력축과 제1,2입력축 사이에 구성되어 주입력축의 회전력을 상기 제1,2입력축에 선택적으로 전달하는 제1,2클러치;상기 제1,2입력축들 중 어느 한 입력축에 형성된 제1,3,5구동기어;상기 제1,2입력축들 중 상기 어느 한 입력축 외의 다른 입력축에 형성된 제2,4,6구동기어;상기 제1,2입력축으로부터 설정거리만큼 이격하여 평행하게 제1출력축을 배치하고, 상기 제1출력축 상에 복수개의 피동기어와 제1출력기어를 구성하여 상기 제1,2입력축 상의 제1,2,3,4구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 출력하기 위한 제1출력장치;상기 제1,2입력축과 제1출력축으로부터 설정거리만큼 이격하여 각각에 평행하게 제2출력축 및 후진 아이들 축을 배치하고, 상기 제2출력축 상에 복수개의 피동기어와 제2출력기어 및 후진 피동기어를 구성하고, 상기 후진 아이들 축 상에는 복수개의 후진용 매개기어들을 구성하여 제1,2입력축 상의 제1,5,6구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 전진 및 후진 출력하기 위한 제2출력장치; 및상기 제1출력기어 및 제2출력기어에 공통적으로 연결되는 디프렌셜 기어를 포함하고;상기 모터로부터의 회전력을 상기 2개의 입력기어와 상기 제2입력축 상의 제2구동기어를 통하여 제2입력축에 전달하기 위한 모터입력유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제16항에 있어서, 상기 제1,3,5구동기어는 제1입력축에 형성되고,상기 제2,4,6구동기어는 상기 제2입력축에 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제16항에 있어서, 상기 제1,2,3,4,5,6구동기어는,엔진으로부터 제2구동기어, 제4구동기어, 제6구동기어, 제3구동기어, 제1구동기어. 제5구동기어의 순서로 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제16항에 있어서, 상기 제1출력장치는상기 제1출력축;상기 제1,2,3,4구동기어에 각각 치합되고, 상기 제1출력축에 배치되는 제1,2,3,4피동기어;제1,3피동기어 중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제1싱크로 기구;제2,4피동기어 중 어느 하나의 회전력을 상기 제1출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제2싱크로 기구; 및상기 디프렌셜 기어와 치합되어 상기 제1출력축 상의 일측에 구성되는 제1출력기어;를 포함하여 상기 제1,2입력축 상의 상기 제1,2,3,4구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제16항에 있어서, 상기 제2출력장치는상기 제2출력축;후진 아이들 축;상기 제5,6구동기어에 각각 치합되고, 상기 제2출력축에 배치되는 제5,6피동기어;상기 제1구동기어에 치합되고, 상기 후진 아이들 축에 배치되는 제1매개기어;상기 제1매개기어와 함께, 후진 아이들 축의 타측에 배치되는 제2매개기어;상기 제2매개기어에 치합되고, 제2출력축에 배치되는 후진 피동기어;상기 제5피동기어의 회전력을 상기 제2출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제3싱크로 기구;상기 제6피동기어 및 상기 후진 피동기어 중 어느 하나의 회전력을 상기 제2출력축에 선택적으로 전달하기 위한 제4싱크로 기구; 및상기 디프렌셜 기어와 치합되어 상기 제2출력축 상의 일측에 구성되는 제2출력기어;를 포함하여 상기 제1,2입력축 상의 상기 제1,5,6구동기어의 회전력을 선택적으로 변속하여 출력하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제16항에 있어서, 상기 모터입력유닛은상기 모터의 회전축 상에 구성되는 모터 입력기어;상기 제2입력축으로부터 설정거리만큼 이격하여 평행하게 배치되는 모터 아이들 축;상기 모터 아이들 축상에 형성되어 상기 모터 입력기어와 상기 제2입력축 상의 제2구동기어에 공통으로 치합되는 아이들 입력기어로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기.
- 제16항 내지 제21항 중, 어느 한 항에 따른 상기 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 작동방법에 있어서,상기 모터의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드;상기 엔진의 회전력을 주동력으로 하고, 상기 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 보조모드인 HEV(hybrid electric vehicle)모드; 및차량의 제동 혹은 관성에 의한 타력 주행시, 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(regenerative braking)모드;를 포함하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제22항에 있어서, 상기 EV(Electric Vehicle)모드는차량 및 엔진이 정지되고 제1,2클러치는 해제된 상태에서, 운전자의 가속페달 입력이 발생하면, 배터리의 충전상태(SOC; state of charge)가 충분할 경우, 제2싱크로 기구가 제2피동기어를 연결하고, 배터리 전원으로 모터가 구동하여 초기 차량을 구동하여 일정 변속단까지 모터에 의하여 차량이 구동되는 작동 패턴을 유지하는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제23항에 있어서, 상기 일정 변속단은2단 변속단인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제22에 있어서, 상기 EV(Electric Vehicle)모드는상기 모터의 동력 전달이 모터 입력기어, 아이들 입력기어, 제2입력축 상의 제2구동기어, 제1출력축 상의 제2피동기어, 제1출력축, 및 제1출력기어를 통하여 디프렌셜 기어로 출력되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제22에 있어서, 상기 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드는상기 EV(Electric Vehicle)모드 상태로 차량의 주행 중, 변속이 3단 변속단으로 결정되면, 상기 모터의 회전력에 의해 엔진이 시동되며, 엔진 시동 후에는 제1클러치는 직결, 제2클러치는 해방인 상태로, 제1싱크로 기구가 최초 제3피동기어와 연결되고, 제2싱크로 기구는 제2피동기어와 연결되어 차량이 엔진의 회전력과 모터의 보조 회전력에 의해 구동되며, 상기 엔진의 회전력을 주동력으로 하여, 운전자의 엑셀 페달 가압량 및 현재 차속에서의 변속단에 따라 상기 모터의 동력 보조를 결정하는 작동 패턴을 갖는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제22항에 있어서, 상기 RB(회생제동; Regenerative Braking)모드는차량이 제동에 의한 감속 혹은 관성에 의하여 타력 주행을 하는 경우, 제1,2클러치는 해제되고, 제2싱크로 기구는 제2피동기어를 연결한 상태에서, 현재 차속에서의 변속단에 따라 상기 모터에서 발전을 통하여 차량의 제동 및 관성 에너지를 회수하여 배터리에 충전하는 작동 패턴을 갖는 모드인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
- 제22항에 있어서, 상기 RB(회생제동; Regenerative Braking)모드는상기 모터로의 제동 및 관성 에너지의 입력은 차륜으로부터의 회전력이 디프렌셜 기어, 제1출력기어, 제1출력축, 제1출력축 상의 제2피동기어, 제2입력축 상의 제2구동기어, 아이들 입력기어, 및 모터 입력기어를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차용 이중 클러치 변속기의 모드별 작동방법.
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