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KR101637685B1 - Amt 하이브리드 변속기 - Google Patents

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KR101637685B1
KR101637685B1 KR1020140129965A KR20140129965A KR101637685B1 KR 101637685 B1 KR101637685 B1 KR 101637685B1 KR 1020140129965 A KR1020140129965 A KR 1020140129965A KR 20140129965 A KR20140129965 A KR 20140129965A KR 101637685 B1 KR101637685 B1 KR 101637685B1
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KR
South Korea
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input shaft
output shaft
gear
out2
motor
Prior art date
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KR1020140129965A
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KR20160038123A (ko
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이근석
최금림
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현대자동차주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 변속과정 중 토크 어시스트가 가능하여 구동륜으로의 동력이 완전히 차단되는 것을 방지하여 변속감을 향상시킴과 아울러, 회생제동 기능 및 전기차 모드 주행 등으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

AMT 하이브리드 변속기{AMT HYBRID TRANSMISSION}
본 발명은 AMT(AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION)타입의 하이브리드 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 연비와 변속감을 향상시킬 수 있는 변속기 구조에 관한 기술이다.
AMT(AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION)는 종래 자동변속기와 같이 운전자의 개입 없이 차량의 주행상태에 따라 자동적으로 변속이 이루어지도록 하는 편리함과, 종래 수동변속기가 가지고 있는 높은 동력전달 효율을 모두 구현할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 종래 수동변속기 메커니즘을 기본으로 하고 있는 AMT는 변속시 필연적으로 이전 변속단을 해제하고 다음 변속단으로 변속하는 동안 구동륜으로 전달되는 동력이 차단되는 과정이 수반되어, 변속충격이 발생하는 문제가 있다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 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 1020140083689 A
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 변속과정 중 토크 어시스트가 가능하여 구동륜으로의 동력이 완전히 차단되는 것을 방지하여 변속감을 향상시킴과 아울러, 회생제동 기능 및 전기차 모드 주행 등으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한 AMT 하이브리드 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 AMT 하이브리드 변속기는
클러치를 통해 엔진과 연결되는 제1입력축과;
상기 제1입력축에 동심축으로 배치되고 모터가 연결된 제2입력축과;
상기 제1입력축에 구비된 다수의 구동기어와;
상기 제1입력축에 평행하게 배치되고 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 다수의 변속단을 형성하도록 된 다수의 피동기어를 구비한 제1출력축과;
상기 제1입력축에 평행하게 배치되고 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 다수의 변속단을 형성하도록 된 다수의 피동기어를 구비한 제2출력축과;
상기 제2입력축을 상기 제1입력축과 연결하거나 해제하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제1연결수단과;
상기 제2입력축을 상기 제2출력축에 연결하거나 해제하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제2연결수단;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 변속과정 중 토크 어시스트가 가능하여 구동륜으로의 동력이 완전히 차단되는 것을 방지하여 변속감을 향상시킴과 아울러, 회생제동 기능 및 전기차 모드 주행 등으로 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 AMT 하이브리드 변속기의 구조를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 변속기가 EV1모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 3은 도 1의 변속기가 EV2모드를 구현하는 상태로서 2속 상태를 설명한 도면,
도 4는 도 1의 변속기가 EV2모드를 구현하는 상태로서 3속 상태를 설명한 도면,
도 5는 도 1의 변속기가 HEV1모드를 구현하는 상태로서 1속 상태를 설명한 도면,
도 6은 도 1의 변속기가 HEV1모드를 구현하는 상태로서 2속 상태를 설명한 도면,
도 7은 도 1의 변속기가 HEV1모드를 구현하는 상태로서 3속 상태를 설명한 도면,
도 8은 도 1의 변속기가 HEV2모드를 구현하는 상태로서 4속 상태를 설명한 도면,
도 9는 도 1의 변속기가 HEV2모드를 구현하는 상태로서 5속 상태를 설명한 도면,
도 10은 도 1의 변속기가 HEV2모드를 구현하는 상태로서 6속 상태를 설명한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 실시예는, 클러치(CL)를 통해 엔진(E)과 연결되는 제1입력축(IN1)과; 상기 제1입력축(IN1)에 동심축으로 배치되고 모터(M)가 연결된 제2입력축(IN2)과; 상기 제1입력축(IN1)에 구비된 다수의 구동기어와; 상기 제1입력축(IN1)에 평행하게 배치되고 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 다수의 변속단을 형성하도록 된 다수의 피동기어를 구비한 제1출력축(OUT1)과; 상기 제1입력축(IN1)에 평행하게 배치되고 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 다수의 변속단을 형성하도록 된 다수의 피동기어를 구비한 제2출력축(OUT2)과; 상기 제2입력축(IN2)을 상기 제1입력축(IN1)과 연결하거나 해제하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제1연결수단과; 상기 제2입력축(IN2)을 상기 제2출력축(OUT2)에 연결하거나 해제하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제2연결수단을 포함하여 구성된다.
즉, 본 발명은 엔진의 동력을 클러치(CL)를 통해 입력 받는 제1입력축(IN1)과 모터(M)가 직접 연결된 제2입력축(IN2)을 구비하고, 상기 모터(M)의 동력을 상기 제1입력축(IN1)으로 제공하는 상태와 제2출력축(OUT2)으로 제공할 수 있는 상태 사이를 전환할 수 있도록 구성함으로써, 상기 모터(M)의 구동력만으로 구동되는 전기차 모드인 EV모드와 모터(M)와 엔진의 구동력으로 구동되는 하이브리드 모드인 HEV모드를 다양하게 구현할 수 있도록 함으로써, 변속시 엔진으로부터 구동륜으로 제공되는 동력 경로와 별도로 모터(M)의 동력을 구동륜으로 제공할 수 있는 별도의 동력 경로의 형성이 가능하도록 함으로써, 변속시 동력 단절 현상을 배제하여 변속감을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
상기 모터(M)는 모터(M)의 회전축이 상기 제2입력축(IN2)과 동심축을 이루도록 상기 제2입력축(IN2)을 감싸는 상태로 배치된다.
상기 제1연결수단은 상기 제2입력축(IN2)과 모터(M) 사이를 연결하는 연결부재(1)와 상기 제1입력축(IN1) 사이를 연결하거나 차단하는 제1동기장치(S1)로 구성된다.
상기 연결부재(1)의 중심에는 함몰부(3)가 구비되고, 상기 제1입력축(IN1)의 단부는 상기 연결부재(1)의 함몰부(3)로 삽입되어 상기 제2입력축(IN2)과 동심축을 이루는 구조이다.
상기 제2연결수단은 상기 제2출력축(OUT2)으로 동력을 전달할 수 있도록 상기 제2입력축(IN2)에 회전이 자유롭게 설치된 제1연결기어(5)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 설치된 제2동기장치(S2)로 구성된다.
상기 연결부재(1)는 상기 제1동기장치(S1)와 제2동기장치(S2) 사이에 배치되고, 상기 모터(M)는 상기 연결부재(1)의 외측을 감싸는 상태로 설치된다.
상기 제1동기장치(S1)와 제2동기장치(S2)는 도그클러치(CL)로 대체될 수도 있을 것이지만, 실질적으로 차량의 주행 중 서로 상대속도가 있는 요소들 사이의 연결이 필요하므로 동기장치로 구성하는 것이 더 바람직할 것이다.
상기 제1입력축(IN1)에 구비된 구동기어는 상기 제1출력축(OUT1)의 피동기어 및 상기 제2출력축(OUT2)의 피동기어에 공통으로 치합되면서 서로 다른 변속비를 구현하도록 배치되어 있는 바, 본 실시예에서는 상기 제1입력축(IN1)과 상기 제1출력축(OUT1) 사이의 구동기어 및 피동기어의 조합에 의해 1속, 3속 및 5속의 홀수 변속단들이 형성될 수 있도록 하였고, 상기 제1입력축(IN1)과 상기 제2출력축(OUT2) 사이의 구동기어 및 피동기어의 조합에 의해 2속, 4속 및 6속의 짝수 변속단들이 형성될 수 있도록 하였다.
참고로, 도 1에는 1속피동기어(1P)와 2속피동기어(2P)가 제1구동기어(1D)에 공통으로 치합되어 있고, 3속피동기어(3P)와 4속피동기어(4P)가 제2구동기어(2D)에 함께 치합되어 있으며, 5속피동기어(5P)와 6속피동기어(6P)가 제3구동기어(3D)에 치합되어 있다.
또한, 상기 제1출력축(OUT1)에는 1속을 구현하기 위한 1단동기장치(1S)와, 3속 및 5속을 구현하기 위한 3＆5단동기장치(3＆5S)가 구비되고, 제2출력축(OUT2)에는 2속을 구현하기 위한 2단동기장치(2S)와, 4속 및 6속을 구현하기 위한 4＆6단동기장치(4＆6S)가 구비되어 있다.
물론, 상기 제1출력축(OUT1)과 제2출력축(OUT2)에 배치된 변속단들은 다른 순서와 위치로 그 배치를 변경하여 구현하는 것도 가능할 것이다.
상기 제2출력축(OUT2)에는 상기 제2입력축(IN2)의 제1연결기어(5)에 치합되는 제2연결기어(7)가 일체로 구비되어, 상기 제1연결기어(5)로부터의 동력을 전달받아 제2출력축(OUT2)이 구동될 수 있도록 되어 있다.
상기 제1출력축(OUT1) 및 제2출력축(OUT2)은 디퍼렌셜의 링기어(9)에 치합되어, 각각 동력을 상기 링기어(9)로 인출할 수 있도록 구성되어 있다.
이하, 도 2 내지 도 10을 참조하여, 본 발명 실시예의 작용을 살펴본다.
도 2는 EV1모드를 구현하는 것으로서, 상기 제2동기장치(S2)가 상기 제1연결기어(5)를 상기 제2입력축(IN2)에 연결한 상태에서 상기 모터(M)를 구동하여, 상기 모터(M)의 동력이 상기 제1연결기어(5)와 제2연결기어(7)를 통해 제2출력축(OUT2)으로 인출되는 상태이다.
도 3은 EV2모드를 구현하는 것으로서, 상기 제2동기장치(S2)는 해제되어 있고 대신 상기 제1동기장치(S1)가 결합되어, 상기 모터(M)의 동력은 상기 제1입력축(IN1)으로 전달되며, 이때 상기 클러치(CL)는 해제되어 있다.
상기 제2출력축(OUT2)의 2단동기장치(2S)가 체결되어 있어서, 상기 모터(M)의 동력은 상기 제1입력축(IN1)과 제2출력축(OUT2) 사이에서 2단으로 변속되어 인출되는 상태이다.
도 4는 EV2모드에서 3속을 구현하는 상태를 설명한 것으로서, 상기 도 3과 동일하게 상기 제1동기장치(S1)가 상기 모터(M)가 연결된 제2입력축(IN2)을 상기 제1입력축(IN1)과 연결하여, 상기 모터(M)의 동력은 상기 제1입력축(IN1)으로 전달되는 상태에서, 상기 3＆5단동기장치(3＆5S)가 3속피동기어(3P)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결하여, 상기 모터(M)의 동력은 상기 제2구동기어(2D)와 3속피동기어(3P) 사이에서 3속 변속단을 형성하여 상기 디퍼렌셜의 링기어(9)로 인출되는 상태이다.
이상과 같이 상기 제1동기장치(S1)로 모터(M)의 동력을 제1입력축(IN1)으로 전달하는 상태에서 상기 각 변속단의 동기장치들을 선택적으로 체결시키면, EV2모드에서 나머지 1, 4, 5, 6속도 동일한 원리로 구현할 수 있으며, 상기 제1동기장치(S1) 대신 상기 제2동기장치(S2)를 체결하면 도 2와 같이 EV1모드를 구현할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 HEV1모드의 1속 내지 3속 상태를 각각 도시한 것으로서, 기본적으로는 상기 제2동기장치(S2)가 체결되어 모터(M)의 동력을 제2출력축(OUT2)으로 전달하는 상태인 EV1모드를 구현한 상태에서, 상기 1단동기장치(1S), 2단동기장치(2S) 및 3＆5단동기장치(3＆5S)를 각각 체결하고 상기 클러치(CL)를 결합하여, 엔진의 동력이 변속단을 형성하면서 함께 디퍼렌셜의 링기어(9)로 인출되어 하이브리드 동력상태를 구현하도록 되어 있다.
물론, 상기 1단동기장치(1S), 2단동기장치(2S) 및 3＆5단동기장치(3＆5S) 이외에 나머지 4＆6단동기장치(4＆6S)를 포함하는 모든 변속단 동기장치들을 선택적으로 결합시킴으로써, 1속 내지 6속의 HEV1모드를 모두 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 변속단들 사이의 변속과정은, 상기 모터(M)의 동력이 상기 제2동기장치(S2)와 제2출력축(OUT2)을 통해 지속적으로 디퍼렌셜의 링기어(9)로 전달되는 상태에서, 상기 클러치(CL)를 해제하고, 상기 변속단 동기장치들 중 이전 상태의 것을 해제하고 새로운 것을 체결한 후 다시 상기 클러치(CL)를 체결함에 의해 이루어지게 되며, 이와 같은 변속과정 중 구동륜으로는 지속적으로 토크가 전달되는 상태가 확보되어 변속 충격이 방지되게 되는 것이다.
도 8 내지 도 10은 HEV2모드의 4속 내지 6속 상태를 각각 도시한 것으로서, 이들은 기본적으로 상기 제1동기장치(S1)가 체결되어 상기 모터(M)의 동력을 상기 제1입력축(IN1)으로 전달하는 상태에서, 상기 4＆6단동기장치(4＆6S)와 3＆5단동기장치(3＆5S)를 선택적으로 체결하고, 상기 클러치(CL)를 결합하여 엔진의 동력이 상기 제1입력축(IN1)에서 합해져서 함께 구동륜으로 제공될 수 있도록 하여 각각 4속, 5속 및 6속을 구현하는 것이다.
즉, 상기 4＆6단동기장치(4＆6S)가 상기 4속피동기어(4P)를 상기 제2출력축(OUT2)에 연결시키면 4속 상태가 구현되고, 6속피동기어(6P)를 제2출력축(OUT2)에 연결시키면 6속 상태가 구현되며, 상기 3＆5단동기장치(3＆5S)로 5속피동기어(5P)를 상기 제1출력축(OUT1)에 연결시키면 5속 상태가 구현되는 것이다.
물론, 나머지 HEV2모드 1속 내지 3속도 상기처럼 상기 1단동기장치(1S)로 1속피동기어(1P)를 제1출력축(OUT1)에, 2단동기장치(2S)로 2속피동기어(2P)를 제2출력축(OUT2)에, 3＆5단동기장치(3＆5S)로 3속피동기어(3P)를 제1출력축(OUT1)에 각각 연결시킴으로써 구현할 수 있다.
한편, 예컨대 도 2와 같은 EV1모드에서 도 4와 같은 EV2모드 3속 상태로 전환하기 위해서는, 도 2의 상태로부터 3＆5단동기장치(3＆5S)로 3속피동기어(3P)를 제1출력축(OUT1)에 연결한 상태에서 상기 클러치(CL)를 체결하여 엔진의 동력을 제1입력축(IN1) 및 제1출력축(OUT1)을 통해 변속하여 인출시키는 상태를 동시에 구현하여 도 7과 같은 상태로 한 후, 상기 모터(M)를 정지하고 상기 제2동기장치(S2)를 해제하여 도 4와 같은 상태로 전환할 수 있는바, 구동륜에 계속적으로 동력의 전달이 이루어지는 상태를 유지하면서 주행모드의 전환이 가능한 것이다.
이외에, 본 발명은 상기 제1동기장치(S1)와 제2동기장치(S2)를 모두 해제한 상태에서 엔진의 동력만이 상기 클러치(CL)를 통해 상기 제1입력축(IN1)으로 유입되는 상태에서, 변속단 동기장치들 중 어느 하나가 선택한 변속단을 통해 동력이 출력되는 엔진모드의 구현도 물론 가능하다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
CL; 클러치
E; 엔진
IN1; 제1입력축
M; 모터
IN2; 제2입력축
OUT1; 제1출력축
OUT2; 제2출력축
1; 연결부재
S1; 제1동기장치
3; 함몰부
5; 제1연결기어
S2; 제2동기장치
1P; 1속피동기어
2P; 2속피동기어
3P; 3속피동기어
4P; 4속피동기어
1D; 제1구동기어
2D; 제2구동기어
5P; 5속피동기어
6P; 6속피동기어
3D; 제3구동기어
1S; 1단동기장치
3＆5S; 3＆5단동기장치
2S; 2단동기장치
4＆6S; 4＆6단동기장치
7; 제2연결기어
9; 링기어

Claims (6)

  1. 클러치(CL)를 통해 엔진과 연결되는 제1입력축(IN1)과;
    상기 제1입력축(IN1)에 동심축으로 배치되고 모터(M)가 연결된 제2입력축(IN2)과;
    상기 제1입력축(IN1)에 구비된 다수의 구동기어와;
    상기 제1입력축(IN1)에 평행하게 배치되고 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 다수의 변속단을 형성하도록 된 다수의 피동기어를 구비한 제1출력축(OUT1)과;
    상기 제1입력축(IN1)에 평행하게 배치되고 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 다수의 변속단을 형성하도록 된 다수의 피동기어를 구비한 제2출력축(OUT2)과;
    상기 제2입력축(IN2)을 상기 제1입력축(IN1)과 연결하거나 해제하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제1연결수단과;
    상기 제2입력축(IN2)을 상기 제2출력축(OUT2)에 연결하거나 해제하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제2연결수단을 포함하여 구성되고,
    상기 모터(M)는 회전축이 상기 제2입력축(IN2)과 동심축을 이루도록 상기 제2입력축(IN2)을 감싸는 상태로 배치된 것
    을 특징으로 하는 AMT 하이브리드 변속기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1연결수단은 상기 제2입력축(IN2)과 모터(M) 사이를 연결하는 연결부재(1)와 상기 제1입력축(IN1) 사이를 연결하거나 차단하는 제1동기장치(S1)로 구성된 것
    을 특징으로 하는 AMT 하이브리드 변속기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연결부재(1)의 중심에는 함몰부(3)가 구비되고;
    상기 제1입력축(IN1)의 단부는 상기 연결부재(1)의 함몰부(3)로 삽입되어 상기 제2입력축(IN2)과 동심축을 이루는 것
    을 특징으로 하는 AMT 하이브리드 변속기.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2연결수단은 상기 제2출력축(OUT2)으로 동력을 전달할 수 있도록 상기 제2입력축(IN2)에 회전이 자유롭게 설치된 제1연결기어(5)를 상기 제2출력축(OUT2)에 회전 구속하거나 해제할 수 있도록 설치된 제2동기장치(S2)로 구성된 것
    을 특징으로 하는 AMT 하이브리드 변속기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연결부재(1)는 상기 제1동기장치(S1)와 제2동기장치(S2) 사이에 배치되고;
    상기 모터(M)는 상기 연결부재(1)의 외측을 감싸는 상태로 설치된 것
    을 특징으로 하는 AMT 하이브리드 변속기.
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