KR20150071608A

KR20150071608A - 하이브리드 전기자동차의 변속장치

Info

Publication number: KR20150071608A
Application number: KR1020130158819A
Authority: KR
Inventors: 이경훈; 박종술; 이승호; 조창연; 김종민
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-26
Also published as: CN104728362A; CN104728362B; US9541165B2; US20150167785A1

Abstract

하이브리드 전기자동차의 변속장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 전기자동차의 변속장치는 엔진의 출력 측에 선택적으로 연결되는 모터축과, 상기 모터축과 동축선상에서 중공축으로 구성되어 전단부가 상기 모터축과 선택적으로 연결되며 외주 상에 기어 잇수를 달리하는 2 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제1 입력축과, 실축으로 구성되어 상기 제1 입력축의 중공부에 전방부가 회전 간섭 없이 관통 배치되고, 후방부 외주 상에 기어 잇수를 달리하는 2 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제2 입력축을 포함하는 입력수단; 상기 입력수단의 모터축 상에 배치되어 모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터; 상기 입력수단의 모터축이 상기 엔진의 출력 측 또는 상기 제1 입력축 또는 상기 제2 입력축에 각각 선택적으로 연결되도록 하는 동력단속수단; 및 상기 입력수단의 제1, 제2 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 변속하여 2개의 경로로 출력하는 변속출력수단을 포함한다.

Description

하이브리드 전기자동차의 변속장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 전기자동차의 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 더블 클러치 변속기에 모터/제네레이터를 추가 배치하여 회생제동을 통한 연비향상과 가속 성능을 향상시키며, 상기 모터/제너레이터의 역구동에 의해 후진 변속단을 구현하는 하이브리드 전기자동차의 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.

상기 미래형 자동차 기술은 전기 에너지를 이용하는 전기자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기자동차(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 동력전달계통의 효율 향상을 위한 수단으로 ISG(Idle Stop And Go)장치와, 회생제동(Regenerative Braking)장치 등의 기술을 실용화하기 위하여 노력하고 있다.

상기 ISG장치는 차량 정지 중에 엔진을 정지시키고, 출발할 때 엔진을 시동하는 기술이며, 상기 회생제동장치는 차량의 감속 제동 시에 기존의 마찰에 의한 제동 대신에 차량의 운동에너지를 이용하는 발전기를 구동시키고, 이때 발생되는 전기에너지를 배터리에 저장하였다가 재사용 하는 기술이다.

그리고 본 발명의 변속기가 적용될 수 있는 하이브리드 전기자동차는 2개 이상의 에너지원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있는데, 통상적으로 기존 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과, 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 과정에서의 토크 단절감을 개선할 수 있다.

그러나 상기 DCT는 발진시, 클러치 슬립에 의한 클러치 소손 및 에너지 손실이 크고, 등판 발진시, 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 변속기에 모터/제네레이터를 추가 배치하여 연비 향상과 가속 성능을 향상시키며, 상기 모터/제너레이터의 역구동에 의해 후진 변속단을 구현할 수 있는 하이브리드 전기자동차의 변속장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 출력 측에 선택적으로 연결되는 모터축과, 상기 모터축과 동축선상에서 중공축으로 구성되어 전단부가 상기 모터축과 선택적으로 연결되며 외주 상에 기어 잇수를 달리하는 2 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제1 입력축과, 실축으로 구성되어 상기 제1 입력축의 중공부에 전방부가 회전 간섭 없이 관통 배치되고, 후방부 외주 상에 기어 잇수를 달리하는 2 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제2 입력축을 포함하는 입력수단; 상기 입력수단의 모터축 상에 배치되어 모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터; 상기 입력수단의 모터축이 상기 엔진의 출력 측 또는 상기 제1 입력축 또는 상기 제2 입력축에 각각 선택적으로 연결되도록 하는 동력단속수단; 및 상기 입력수단의 제1, 제2 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 변속하여 2개의 경로로 출력하는 변속출력수단을 포함하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 입력축은 후진을 포함하는 홀수 변속단에 관계하는 입력기어들이 형성되고, 상기 제2 입력축은 짝수 변속단에 관계하는 입력기어들이 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 입력축 상의 입력기어는 제7속을 구현하기 위한 제1 입력기어, 제1속 및 후진을 구현하기 위한 제2 입력기어, 제3속을 구현하기 위한 제3 입력기어, 제5속을 구현하기 위한 제4 입력기어가 전측에서 후측으로 순차 배치되고, 상기 제2 입력축 상의 입력기어는 제4속 및 제6속을 구현하기 위한 제5 입력기어, 제2속을 구현하기 위한 제6 입력기어가 전측에서 후측으로 순차 배치될 수 있다.

또한, 상기 모터/제너레이터는 상기 모터축에 연결되는 로터와, 상기 로터의 외주 측에 배치되어 변속기 하우징에 고정되는 스테이터로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 모터축과 상기 제1 입력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치; 상기 모터축과 상기 제2 입력축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치; 및 상기 모터축과 상기 엔진의 출력 측을 선택적으로 연결하는 제3 클러치를 포함할 수 있다.

또한, 상기 변속출력수단은 상기 입력수단의 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축과, 상기 제1 출력축의 일단에 고정 배치되어 제1 출력축의 회전동력을 출력하는 제1 출력기어, 및 상기 제1 출력축 상에 배치되는 제1, 제2 싱크로나이저를 포함하는 제1 변속출력기구; 상기 입력수단의 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제2 출력축과, 상기 제2 출력축의 일단에 고정 배치되어 제2 출력축의 회전동력을 출력하는 제2 출력기어, 및 상기 제2 출력축 상에 배치되는 제3, 제4 싱크로나이저를 포함하는 제2 변속출력기구를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 싱크로나이저는 상기 제2 입력기어에 외접 기어 연결되는 제1속 및 후진 변속기어와, 상기 제4 입력기어에 외접 기어 연결되는 제5속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결할 수 있다.

또한, 상기 제2 싱크로나이저는 상기 제5 입력기어에 외접 기어 연결되는 제4속 변속기어와, 상기 제6 입력기어에 외접 기어 연결되는 제2속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결할 수 있다.

또한, 상기 제3 싱크로나이저는 상기 제1 입력기어에 외접 기어 연결되는 제7속 변속기어와, 상기 제3 입력기어에 외접 기어 연결되는 제3속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결할 수 있다.

또한, 상기 제4 싱크로나이저는 상기 제5 입력기어에 외접 기어 연결되는 제6속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 엔진의 회전동력으로 전진 7속의 변속단으로 주행이 가능함과 동시에, 엔진이 정지된 EV 모드에서 모터/제너레이터의 회전동력만으로 전진 7속 및 후진 변속단으로 주행이 가능하여 연비를 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 엔진의 회전동력으로 주행이 이루어질 때, ,상기 모터/제너레이터의 회전동력을 보조동력으로 사용할 수 있어 가속 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 모터/제너레이터를 역구동시켜 후진 변속단을 구현할 수 있어 제1, 제2 변속출력기구에 별도의 후진변속기구가 필요하지 않아 변속기의 전장을 줄일 수 있으며, 이에 따라 탑재성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치의 변속 작동표이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 통하여 상세하게 설명한다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 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 실시 예에 따른 변속장치의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전기자동차의 변속장치는 입력수단, 모터/제너레이터, 동력단속수단, 변속출력수단을 포함한다.

상기 입력수단은 모터축(MS), 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)을 포함하여 이루어지며, 상기 모터축(MS)과 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)은 동축선상으로 배치된다.

상기 모터축(MS)은 엔진(ENG)의 출력 측과 선택적으로 연결되며, 상기 제1 입력축(IS1)은 중공축으로 이루어져 전단부가 상기 모터축(MS)에 선택적으로 연결되고, 상기 제2 입력축(IS2)은 실축으로 이루어져 전방부가 상기 제1 입력축(IS1)의 중공부에 회전 간섭 없이 관통하여 전단부가 상기 모터축(MS)에 선택적으로 연결된다.

상기 모터축(MS) 상에는 모터와 제너레이터 기능을 수행할 수 있는 모터/제너레이터(MG)가 배치된다.

상기 모터/제너레이터(MG)는 변속기 하우징에 고정되는 스테이터(ST)와, 상기 스테이터(ST)의 반경방향 내측에서 회전 가능하게 지지되는 로터(RT)를 포함하여 이루어지며, 상기 로터(RT)는 상기 모터축(MS)에 직접 연결된다.

이에 따라, 상기 모터/제너레이터(MG)는 엔진(ENG)의 회전동력에 의하여 제너레이터 기능을 하면서 발전되는 전기에너지를 배터리에 충전하거나, 자동차의 주행을 위한 구동력을 발생하는 모터 기능을 수행할 수 있다.

또한, 상기 모터/제너레이터(MG)는 역구동되면서 자동차의 후진 주행을 가능하게 한다.

상기 제1 입력축(IS1)에는 전측으로부터 순차적으로 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)가 상호 간격을 두고 배치된다.

상기 제2 입력축(IS2)에는 후방부에 제5, 제6 입력기어(G5)(G6)가 상호 간격을 두고 배치되는데, 이들 입력기어는 상기 제1 입력축(IS1)의 외측인 후방부에 위치하며, 전측에서 후측으로 제5, 제6 입력기어(G5)(65)가 배치된다.

상기에서 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 입력기어(G1)(G2)(G3)(G4)(G5)(G6)는 각 변속단별 입력기어로서, 제1 입력기어(G1)는 제7속을 구현하기 위한 입력기어이고, 제2 입력기어(G2)는 제1속 및 후진을 구현하기 위한 입력기어이고, 제3 입력기어(G3)는 제3속을 구현하기 위한 입력기어이고, 제4 입력기어(G4)는 제5속을 구현하기 위한 입력기어이고, 제5 입력기어(G5)는 제4속 및 제6속을 구현하기 위한 입력기어이고, 제6 입력기어(G6)는 제2속을 구현하기 위한 입력기어로 작용하도록 기어 잇수가 설정된다.

즉, 상기 제1 입력축(IS1)에는 홀수 변속단을 구현하기 위한 입력기어들이 형성되고, 제2 입력축(IS2)에는 짝수 변속단을 구현하기 위한 입력기어들이 형성된다.

상기 동력단속수단은 제1, 제2, 제3 클러치(CL1)(CL2)(CL3)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 클러치(CL1)는 상기 모터축(MS)과 제1 입력축(IS1)을 선택적으로 연결하고, 제2 클러치(CL2)는 상기 모터축(MS)과 제2 입력축(IS2)을 선택적으로 연결하며, 상기 제3 클러치(CL3)는 엔진(ENG)의 출력 측과 모터축(MS)을 선택적으로 연결하면서 동력 전달을 단속한다.

상기 동력단속수단을 형성하는 제1, 제2, 제3 클러치(CL1)(CL2)(CL3)는 통상의 유체 다판 클러치 또는 건식 다판 클러치로 이루어질 수 있다.

상기 변속출력수단은 상기 입력수단의 각 입력기어로부터 동력을 전달받아 변속을 행한 후, 출력하는 기능을 수행하며, 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1, 제2 변속출력기구(OUT1)(OUT2)를 포함한다.

상기 제1 변속출력기구(OUT1)는 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 출력축(OS1)과, 제1속 및 후진 변속기어(D1/R)와 제5속 변속기어(D5), 및 이들을 상기 제1 출력축(OS1)에 선택적으로 동기 연결하는 제1 싱크로나이저(SL1)와, 제4속 변속기어(D4)와 제2속 변속기어(D2), 및 이들을 상기 제1 출력축(OS1)에 선택적으로 동기 연결하는 제2 싱크로나이저(SL2)를 포함한다.

여기서, 상기 제1 싱크로나이저(SL1)는 제1 출력축(OS1)의 전측에 배치되고, 제2 싱크로나이저(SL2)는 제1 출력축(OS1)의 후측에 배치된다.

상기 제1속 및 후진 변속기(D1/R)는 상기 입력수단의 제2 입력기어(G2)와 외접 기어 연결되고, 제5속 변속기어(D5)는 제4 입력기어(G4)와 외접 기어 연결된다.

상기 제4속 변속기어(D4)는 제5 입력기어(G5)와 외접 기어 연결되고, 제2속 변속기어(D2)는 제6 입력기어(G6)와 외접 기어 연결된다.

그리고 상기 제1 변속출력기구(OUT1)를 통해 변속된 회전동력은 제1 출력축(OS1)의 전단부 또는 후단부에 장착된 제1 출력기어(OG1)와 외접 기어 연결되는 종감속기어(FG)를 통해 디프렌셜 기구(DIFF)로 전달된다.

상기 제2 변속출력기구(OUT2)는 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 출력축(OS2)과, 제7속 변속기어(D7)와 제3속 변속기어(D3), 및 이들을 상기 제2 출력축(OS1)에 선택적으로 동기 연결하는 제3 싱크로나이저(SL3)와, 제6속 변속기어(D6), 및 상기 제6속 변속기어(D6)를 상기 제2 출력축(OS2)에 선택적으로 동기 연결하는 제4 싱크로나이저(SL4)를 포함한다.

여기서, 상기 제3 싱크로나이저(SL3)는 제2 출력축(OS2)의 전측에 배치되고, 제4 싱크로나이저(SL4)는 제2 출력축(OS2)의 후측에 배치된다.

상기 제7속 변속기어(D7)는 제1 입력기어(G1)와 외접 기어 연결되며, 상기 제3속 기어(D3)는 제3 입력기어(G3)와 외접 기어 연결된다.

상기 제6속 변속기어(D6)는 제5 입력기어(G5)와 외접 기어 연결된다.

그리고 상기 제2 변속출력기구(OUT2)를 통해 변속된 회전동력은 제2 출력축(IS2)의 전단부 또는 후단부에 장착된 제2 출력기어(OG2)와 외접 기어 연결되는 종감속기어(FD)를 통해 디프렌셜 기구(DIFF)로 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 공지에서와 같이 미도시된 별도의 액추에이터를 구비하며, 상기 액추에이터는 트랜스밋션 제어유닛에 의하여 제어되면서 변속을 실시한다.

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

[EV 후진]

EV 후진 변속단에서는 엔진이 정지된 상태에서, 제1 싱크로나이저(SL1)의 제1 슬리이브(SEL3)를 통해 제1 출력축(OS1)과 제1속 및 후진 변속기어(D1/R)를 동기시킨 다음 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 후진 변속이 이루어진다.

이러한 후진 변속단에서는 EV 모드로서, 상기 모터/제네레이터(MG)의 역회전 회전동력에 의해 구현된다.

[전진 1속]

전진 1속에서는 엔진(ENG)의 회전동력에 의하여 구동되며, 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 제1 슬리이브(SEL1)를 통해 제1속 및 후진 변속기어(D1/R)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)와 제3 클러치(CL3)의 작동시키면 제1속 변속이 이루어진다.

[전진 2속]

상기 제1속의 상태에서, 차속의 증가하여 제2속으로 변속을 하고자 할 때에는 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 슬리이브(SEL2)를 통해 제2속 변속기어(D2)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하면서 제2 클러치(CL2)를 작동시키면 제2속 변속이 이루어진다.

그리고 전진 2속이 완료된 후에는 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 제1 슬리이브(SEL1)를 중립의 상태로 이동시킨다.

[전진 3속]

상기 제2속의 상태에서, 차속의 증가하여 제3속으로 변속을 하고자 할 때에는 상기 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SEL3)를 통해 제3속 변속기어(D3)와 제2 출력축(OS2)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하면서 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 제3속 변속이 이루어진다.

그리고 전진 3속이 완료된 후에는 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 제2 슬리이브(SEL2)를 중립의 상태로 이동시킨다.

[전진 4속]

상기 제3속의 상태에서, 차속의 증가하여 제4속으로 변속을 하고자 할 때에는 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 제2 슬리이브(SEL2)를 통해 제4속 변속기어(D4)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하면서 제2 클러치(CL2)를 작동시키면 제4속 변속이 이루어진다.

그리고 전진 4속이 완료된 후에는 상기 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SEL3)를 중립의 상태로 이동시킨다.

[전진 5속]

상기 제4속의 상태에서, 차속의 증가하여 제5속으로 변속을 하고자 할 때에는 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 제1 슬리이브(SEL1)를 통해 제5속 변속기어(D5)와 제1 출력축(OS1)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하면서 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 제5속 변속이 이루어진다.

그리고 전진 5속이 완료된 후에는 상기 제2 싱크로나이저(SL2)의 제2 슬리이브(SEL2)를 중립의 상태로 이동시킨다.

[전진 6속]

상기 제5속의 상태에서, 차속의 증가하여 제6속으로 변속을 하고자 할 때에는 상기 제4 싱크로나이저(SL4)의 제4 슬리이브(SEL4)를 통해 제6속 변속기어(D6)와 제2 출력축(OS2)을 동기시킨 다음, 제1 클러치(CL1)의 작동을 해제하면서 제2 클러치(CL2)를 작동시키면 제6속 변속이 이루어진다.

그리고 전진 6속이 완료된 후에는 상기 제1 싱크로나이저(SL1)의 제1 슬리이브(SEL1)를 중립의 상태로 이동시킨다.

[전진 7속]

상기 제6속의 상태에서, 차속의 증가하여 제7속으로 변속을 하고자 할 때에는 상기 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SEL3)를 통해 제7속 변속기어(D7)와 제2 출력축(OS2)을 동기시킨 다음, 제2 클러치(CL2)의 작동을 해제하면서 제1 클러치(CL1)를 작동시키면 제7속 변속이 이루어진다.

그리고 전진 7속이 완료된 후에는 상기 제4 싱크로나이저(SL4)의 슬리이브(SEL4)를 중립의 상태로 이동시킨다.

상기와 같은 변속 과정에서는 모터/제네레이터(MG)의 구동력을 엔진(ENG)의 보조동력으로 사용할 수 있으며, 엔진(ENG)의 회전동력으로 주행할 때에는 모터/제너레이터(MG)의 로터(RT)가 항상 회전하므로 제너레이터로서 작동하면서 전기에너지는 발전하여 배터리에 충전하게 된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 EV 모드 주행이 가능하므로 엔진(ENG)을 정지시키고, 제3 클러치(CL3)를 작동 해제한 상태에서, 상기 모터/제너레이터(MG)의 회전동력으로 상기와 같은 전진 7속 및 후진 변속 주행이 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 전기자동차의 변속장치는 엔진의 회전동력으로 전진 7속의 변속단으로 주행이 가능하다.

또한, 엔진이 정지된 EV 모드에서 상기 모터/제너레이터의 회전동력만으로 전진 7속 및 후진 변속단으로 주행이 가능하여 저속주행구간에서 연비를 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 엔진의 회전동력으로 주행이 이루어질 때, 상기 모터/제너레이터의 회전동력을 보조동력으로 사용할 수 있어 가속 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 모터/제너레이터(MG)를 역구동시켜 후진 변속단을 구현할 수 있으므로 제1, 제2 변속출력기구에 별도의 후진변속기구가 필요하지 않아 변속기의 전장을 축소할 수 있으며, 이에 따라 탑재성을 향상시킬 수 있다.

상기에서 본 발명의 하나의 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.

IS1, IS2: 제1, 제2 입력축
MS: 모터축
OS1, OS2: 제1, 제2 출력축
MG: 모터/제네레이터
CL1, CL2, CL3... 제1, 제2, 제3 클러치
D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7: 제1속, 제2속, 제3속, 제4속, 제5속, 제6속, 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

엔진의 출력 측에 선택적으로 연결되는 모터축과, 상기 모터축과 동축선상에서 중공축으로 구성되어 전단부가 상기 모터축과 선택적으로 연결되며 외주 상에 기어 잇수를 달리하는 2 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제1 입력축과, 실축으로 구성되어 상기 제1 입력축의 중공부에 전방부가 회전 간섭 없이 관통 배치되고, 후방부 외주 상에 기어 잇수를 달리하는 2 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제2 입력축을 포함하는 입력수단;
상기 입력수단의 모터축 상에 배치되어 모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터;
상기 입력수단의 모터축이 상기 엔진의 출력 측 또는 상기 제1 입력축 또는 상기 제2 입력축에 각각 선택적으로 연결되도록 하는 동력단속수단; 및
상기 입력수단의 제1, 제2 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 변속하여 2개의 경로로 출력하는 변속출력수단;
을 포함하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 입력축은 후진을 포함하는 홀수 변속단에 관계하는 입력기어들이 형성되고,
상기 제2 입력축은 짝수 변속단에 관계하는 입력기어들이 형성되는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 입력축 상의 입력기어는 제7속을 구현하기 위한 제1 입력기어, 제1속 및 후진을 구현하기 위한 제2 입력기어, 제3속을 구현하기 위한 제3 입력기어, 제5속을 구현하기 위한 제4 입력기어가 전측에서 후측으로 순차 배치되고,
상기 제2 입력축 상의 입력기어는 제4속 및 제6속을 구현하기 위한 제5 입력기어, 제2속을 구현하기 위한 제6 입력기어가 전측에서 후측으로 순차 배치되는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 모터/제너레이터는
상기 모터축에 연결되는 로터와, 상기 로터의 외주 측에 배치되어 변속기 하우징에 고정되는 스테이터로 이루어지는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 모터축과 상기 제1 입력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
상기 모터축과 상기 제2 입력축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치; 및
상기 모터축과 상기 엔진의 출력 측을 선택적으로 연결하는 제3 클러치를 포함하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제3항에 있어서,
상기 변속출력수단은
상기 입력수단의 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축과, 상기 제1 출력축의 일단에 고정 배치되어 제1 출력축의 회전동력을 출력하는 제1 출력기어, 및 상기 제1 출력축 상에 배치되는 제1, 제2 싱크로나이저를 포함하는 제1 변속출력기구;
상기 입력수단의 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제2 출력축과, 상기 제2 출력축의 일단에 고정 배치되어 제2 출력축의 회전동력을 출력하는 제2 출력기어, 및 상기 제2 출력축 상에 배치되는 제3, 제4 싱크로나이저를 포함하는 제2 변속출력기구;
를 포함하는 하이브리드 전기동차의 변속장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 싱크로나이저는
상기 제2 입력기어에 외접 기어 연결되는 제1속 및 후진 변속기어와, 상기 제4 입력기어에 외접 기어 연결되는 제5속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 싱크로나이저는
상기 제5 입력기어에 외접 기어 연결되는 제4속 변속기어와, 상기 제6 입력기어에 외접 기어 연결되는 제2속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제6항에 있어서,
상기 제3 싱크로나이저는
상기 제1 입력기어에 외접 기어 연결되는 제7속 변속기어와, 상기 제3 입력기어에 외접 기어 연결되는 제3속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제6항에 있어서,
상기 제4 싱크로나이저는
상기 제5 입력기어에 외접 기어 연결되는 제6속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
엔진의 출력 측에 선택적으로 연결되는 모터축과, 상기 모터축과 동축선상에서 중공축으로 구성되어 전단부가 상기 모터축과 선택적으로 연결되며 외주 상에 기어 잇수를 달리하는 2 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제1 입력축과, 실축으로 구성되어 상기 제1 입력축의 중공부에 전방부가 회전 간섭 없이 관통 배치되고, 후방부 외주 상에 기어 잇수를 달리하는 2 이상의 입력기어가 고정 배치되는 제2 입력축을 포함하는 입력수단;
상기 입력수단의 모터축 상에 배치되어 모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터;
상기 모터축과 상기 제1 입력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치, 상기 모터축과 상기 제2 입력축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치, 및 상기 모터축과 상기 엔진의 출력 측을 선택적으로 연결하는 제3 클러치로 구성되는 동력단속수단;
상기 입력수단의 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제1 출력축과, 상기 제1 출력축의 일단에 고정 배치되어 제1 출력축의 회전동력을 출력하는 제1 출력기어, 및 상기 제1 출력축 상에 배치되는 제1, 제2 싱크로나이저를 포함하는 제1 변속출력기구와, 상기 입력수단의 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되는 제2 출력축과, 상기 제2 출력축의 일단에 고정 배치되어 제2 출력축의 회전동력을 출력하는 제2 출력기어, 및 상기 제2 출력축 상에 배치되는 제3, 제4 싱크로나이저를 포함하는 제2 변속출력기구로 이루어져 상기 입력수단의 제1, 제2 입력축으로부터 입력되는 회전동력을 변속하여 2개의 경로로 출력하는 변속출력수단;
을 포함하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 입력축은 후진을 포함하는 홀수 변속단에 관계하는 입력기어들이 형성되고,
상기 제2 입력축은 짝수 변속단에 관계하는 입력기어들이 형성되는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 입력축 상의 입력기어는 제7속을 구현하기 위한 제1 입력기어, 제1속 및 후진을 구현하기 위한 제2 입력기어, 제3속을 구현하기 위한 제3 입력기어, 제5속을 구현하기 위한 제4 입력기어가 전측에서 후측으로 순차 배치되고,
상기 제2 입력축 상의 입력기어는 제4속 및 제6속을 구현하기 위한 제5 입력기어, 제2속을 구현하기 위한 제6 입력기어가 전측에서 후측으로 순차 배치되는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 모터/제너레이터는
상기 모터축에 연결되는 로터와, 상기 로터의 외주 측에 배치되어 변속기 하우징에 고정되는 스테이터로 이루어지는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 싱크로나이저는
상기 제2 입력기어에 외접 기어 연결되는 제1속 및 후진 변속기어와, 상기 제4 입력기어에 외접 기어 연결되는 제5속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제2 싱크로나이저는
상기 제5 입력기어에 외접 기어 연결되는 제4속 변속기어와, 상기 제6 입력기어에 외접 기어 연결되는 제2속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제3 싱크로나이저는
상기 제1 입력기어에 외접 기어 연결되는 제7속 변속기어와, 상기 제3 입력기어에 외접 기어 연결되는 제3속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 제4 싱크로나이저는
상기 제5 입력기어에 외접 기어 연결되는 제6속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
모터축과, 제1, 제2 입력축과, 모터/제너레이터와, 제1, 제2, 제3 클러치와, 제1, 제2 출력축을 포함하여 이루어지되,
상기 모터축은 상기 제3 클러치를 개재하여 엔진의 출력 측에 선택적으로 연결됨과 동시에, 상기 모터/제너레이터와 직접 연결되며,
상기 제1 입력축은 중공축으로 구성되어 상기 제1 클러치를 통하여 상기 모터축에 선택적으로 연결되고, 상기 제2 입력축은 실축으로 구성되어 부분적으로 상기 제1 입력축의 중공부를 관통하여 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 클러치를 통하여 상기 모터축에 선택적으로 연결되며,
상기 제1, 제2 출력축은 각각 상기 제1, 제2 입력축과 평행하게 배치되어 상기 제1, 제2 입력축으로부터 전달되는 회전동력을를 다수의 싱크로나이저 중, 하나의 싱크로나이저에 의해 동기 연결되는 변속기어를 통해 전달받아 디프렌셜 기구의 종감속기어로 전달하며,
상기 제1 입력축은 상기 제1 출력축과 제2 출력축 상에 배치된 어느 하나의 싱크로나이저의 변속기어와 외접 기어 연결되어 전진 홀수 변속단을 구현하는 복수의 입력기어를 구성하고,
상기 제2 입력축은 상기 제1 출력축과 제2 출력축 상에 배치된 어느 하나의 싱크로나이저의 변속기어와 외접 기어 연결되어 전진 짝수 변속단을 구현하는 복수의 입력기어를 구성하며,
상기 제3 클러치를 작동 해제한 상태에서, 상기 제1, 제2 클러치 중, 어느 하나의 클러치를 통하여 상기 제1, 제2 입력축 중, 어느 하나의 입력축에 전달되는 상기 모터/제너레이터의 역회전 회전동력을 상기 제1, 제2 출력축 상에 배치된 어느 하나의 싱크로나이저를 통해 종감속기어로 전달하여 후진 변속단을 구현하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제19항에 있어서,
상기 제1 입력축 상의 복수의 입력기어는
상기 엔진 측으로부터 제1, 제2, 제3, 제4 입력기어의 순으로 배치되며,
상기 제1 입력기어는 상기 제2 출력축 상의 제7속 변속기어와 외접 기어 연결되고, 상기 제2 입력기어는 상기 제1 출력축 상의 제1속 및 후진 변속기어와 외접 기어 연결되고, 상기 제3 입력기어는 상기 제2 출력축 상의 제3속 변속기어와 외접 기어 연결되며, 상기 제4 입력기어는 상기 제1 출력축 상의 제5속 변속기어와 외접 기어 연결되고,
상기 제2 입력축 상의 복수의 입력기어는
상기 엔진 측으로부터 제5, 제6 입력기어의 순으로 배치되며,
상기 제5 입력기어는 상기 제1 출력축 상의 제4속 변속기어와, 상기 제2 출력축 상의 제6속 변속기어와 외접 기어 연결되며, 상기 제6 입력기어는 상기 제1 출력축 상의 제2속 변속기어와 외접 기어 연결되는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제20항에 있어서,
상기 다수의 싱크로나이저는
상기 제1 출력축 상에 구성되어 상기 제1 출력축 상의 제1속 및 후진 변속기어 또는 제5속 변속기어와, 제4속 변속기어 또는 제2속 변속기어를 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제1, 제2 싱크로나이저;
상기 제2 출력축 상에 구성되어 상기 제2 출력축 상의 제7속 변속기어 또는 제3속 변속기어와, 제6속 변속기어를 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 제3, 제4 싱크로나이저;
를 포함하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제21항에 있어서,
상기 제1 싱크로나이저는
상기 제1속 및 후진 변속기어와 상기 제5속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제21항에 있어서,
상기 제2 싱크로나이저는
상기 제4속 변속기어와 상기 제2속 변속기어를 상기 제1 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제21항에 있어서,
상기 제3 싱크로나이저는
상기 제7속 변속기어와 상기 제3속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.
제21항에 있어서,
상기 제4 싱크로나이저는
상기 제6속 변속기어를 상기 제2 출력축에 선택적으로 동기 연결하는 하이브리드 전기자동차의 변속장치.