(57)【要約】【課題】エンジン及びモータの回転駆動力を理想的に変速することができるモータの配置関係及び動力伝達のための基本的な連結関係を有する、ハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機及びその作動方法を提供する。【解決手段】本発明は、ハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機において、主入力軸；第１入力軸；第２入力軸；第１、２クラッチ；駆動ギアユニット；第１出力軸、複数の被動ギア及び第１出力ギアを含み、第１出力装置；第２出力軸及び後進アイドル軸、前記第２出力軸上に配置される複数の被動ギア、第２出力ギア、及び後進被動ギア、複数の後進用媒介ギアを含み、第１、２入力軸上の各駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力するための第２出力装置；前記第１出力ギア及び第２出力ギアに共通的に連結されるディファレンシャルギア；前記モータからの回転力を複数のギア及び前記第２入力軸上の一つの駆動ギアを通じて第２入力軸に伝達するためのモータ入出力ユニット；を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2005186931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン及びモータの回転駆動力を変速するためのハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機において、
エンジンの回転力を受信する主入力軸；
前記主入力軸の回転軸線を中心に回転する第１入力軸；
前記第１入力軸の周囲で前記主入力軸の回転軸線を中心に回転する第２入力軸；
前記主入力軸の回転力を前記第１、２入力軸に選択的に伝達する第１、２クラッチ；
前記第１、２入力軸の各々に少なくとも二つ以上駆動ギアを形成して構成される駆動ギアユニット；
前記第１、２入力軸から設定距離だけ離隔して平行に配置される第１出力軸、前記第１出力軸上に配置される複数の被動ギア及び第１出力ギアを含み、前記第１、２入力軸上の各駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力するための第１出力装置；
前記第１、２入力軸及び第１出力軸から設定距離だけ離隔して各々平行に配置される第２出力軸及び後進アイドル軸、前記第２出力軸上に配置される複数の被動ギア、第２出力ギア、及び後進被動ギア、そして前記後進アイドル軸上に配置される複数の後進用媒介ギアを含み、第１、２入力軸上の各駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力するための第２出力装置；
前記第１出力ギア及び第２出力ギアに共通的に連結されるディファレンシャルギア；及び
前記モータからの回転力を複数のギア及び前記第２入力軸上の一つの駆動ギアを通じて第２入力軸に伝達するためのモータ入出力ユニット；
を含むことを特徴とするハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項２】
前記駆動ギアユニットは、
前記第１、２入力軸のうちのいずれか一つの入力軸に形成された第１、３、５駆動ギア；及び
前記第１、２入力軸のうちの前記いずれか一つの入力軸とは異なる他の入力軸に形成された第２、４、６駆動ギア；
を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項３】
前記第１、３、５駆動ギアは前記第１入力軸に形成され、
前記第２、４、６駆動ギアは前記第２入力軸に形成されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項４】
前記第１、２、３、４、５、６駆動ギアは、
エンジンから、第２駆動ギア、第４駆動ギア、第６駆動ギア、第３駆動ギア、第１駆動ギア、第５駆動ギアの順に配置されることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項５】
前記第１出力装置は、
前記第１出力軸；
前記第１、２、３、４駆動ギアに各々噛合って、前記第１出力軸上に配置される第１、２、３、４被動ギア；
第１、３被動ギアのうちのいずれか一つの回転力を前記第１出力軸に選択的に伝達するための第１シンクロ機構；
第２、４被動ギアのうちのいずれか一つの回転力を前記第１出力軸に選択的に伝達するための第２シンクロ機構；及び
前記ディファレンシャルギアと噛合って、前記第１出力軸上の一側に形成される第１出力ギア；を含み、
前記第１、２入力軸上の前記第１、２、３、４駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項６】
前記第２出力装置は、
前記第２出力軸；
後進アイドル軸；
前記第５、６駆動ギアに各々噛合って、前記第２出力軸上に配置される第５、６被動ギア；
前記第１駆動ギアに噛合って、前記後進アイドル軸上に配置される第１媒介ギア；
前記後進アイドル軸上に配置される第２媒介ギア；
前記第２媒介ギアに噛合って、第２出力軸上に配置される後進被動ギア；
前記第５被動ギアの回転力を前記第２出力軸に選択的に伝達するための第３シンクロ機構；
前記第６被動ギア及び前記後進被動ギアのうちのいずれか一つの回転力を前記第２出力軸に選択的に伝達するための第４シンクロ機構；及び
前記ディファレンシャルギアと噛合って、前記第２出力軸上の一側に形成される第２出力ギア；
を含み、
前記第１、２入力軸上の前記第１、５、６駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力することを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項７】
前記モータ入出力ユニットは、
前記モータの回転軸上に配置されるモータギア；
前記第２入力軸から設定距離だけ離隔して平行に配置されるモータアイドル軸；及び
前記モータアイドル軸上に形成され、前記モータギア及び前記第２入力軸上の一つの駆動ギアに共通的に噛合うモータアイドルギア；
を含むことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項８】
前記モータアイドルギアと噛合う第２入力軸上の一つの駆動ギアは、第２速用駆動ギアであることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項９】
請求項１のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の作動方法において、
前記モータの回転力だけを変速して出力する純粋電気自動車モードであるＥＶ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｖｅｈｉｃｌｅ）モード、前記エンジンの回転力及び前記モータの回転力を全て変速して出力するＨＥＶ（ｈｙｂｒｉｄｅｌ  ｅｃｔｒｉｃ  ｖｅｈｉｃｌｅ）モード、及び車両の制動あるいは慣性による惰力走行時の車両の制動エネルギー及び慣性エネルギーを前記モータで発電を通じて回収してバッテリーに充電するＲＢ（回生制動；ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  ｂｒａｋｉｎｇ）モードのうちのいずれか一つの作動モードを決定する段階；及び
前記決定された作動モードによって前記二重クラッチ変速機を作動する段階；
を含むことを特徴とするハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の作動方法。
【請求項１０】
前記ＥＶモードは、現在の充電状態が設定充電状態以上である場合に行われ、
前記ＥＶモードでは、第１クラッチ及び第２クラッチが解除されると同時にエンジンが停止して、モータの動力が設定変速段用被動ギアに伝達されることによって、バッテリー電源によるモータの回転力だけを変速して出力することを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の作動方法。
【請求項１１】
前記設定変速段は、
第２速変速段であることを特徴とする請求項１０に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の作動方法。
【請求項１２】
前記ＥＶモードは、
前記モータの動力が、モータギア、モータアイドルギア、第２入力軸上の第２速用駆動ギア、第１出力軸上の第２速用被動ギア、第１出力軸、及び第１出力ギアを通じてディファレンシャルギアに伝達されることを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の作動方法。
【請求項１３】
前記ＨＥＶモードでは、
前記モータの回転力によって前記エンジンが始動され；
エンジンの回転力が目標変速段用被動ギアに伝達されるように前記第１クラッチ及び第２クラッチのうちのいずれか一つのクラッチが係合され；
前記モータの回転力が第２速用被動ギアに伝達され；
前記モータの補助動力はアクセルペダル操作量及び現在の車速に基づいて制御されることを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の作動方法。
【請求項１４】
前記ＲＢモードは、車両が制動による減速または慣性による走行を行う場合に行われ、
前記ＲＢモードでは、第１クラッチ及び第２クラッチが解除され、設定変速段用被動ギアからモータに駆動力が伝達されることによって、車両の制動エネルギー及び慣性エネルギーによってモータが発電駆動されることを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の作動方法。
【請求項１５】
前記ＲＢモードでは、
前記モータへの制動エネルギー及び慣性エネルギーの入力が、車輪からの回転力が、ディファレンシャルギア、第１出力ギア、第１出力軸、第１出力軸上の第２速用被動ギア、第２入力軸上の第２速用駆動ギア、モータアイドル、及びモータギアを通じて伝達されることを特徴とする請求項９に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の作動方法。
【請求項１６】
エンジン及びモータの回転駆動力を変速するためのハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機において、
エンジンの回転力を受信する主入力軸；
前記主入力軸の回転軸線を中心に回転する第１入力軸；
前記第１入力軸の周囲で前記主入力軸の回転軸線を中心に回転する第２入力軸；
前記主入力軸の回転力を前記第１、２入力軸に選択的に伝達する第１、２クラッチ；
前記第１、２入力軸のうちのいずれか一つの入力軸に形成された第１、３、５駆動ギア；
前記第１、２入力軸のうちの前記いずれか一つの入力軸とは異なる他の入力軸に形成された第２、４、６駆動ギア；
前記第１、２入力軸から設定距離だけ離隔して平行に配置される第１出力軸、前記第１出力軸上に配置される複数の被動ギア及び第１出力ギアを含み、前記第１、２入力軸上の第１、２、３、４駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力するための第１出力装置；
前記第１、２入力軸及び第１出力軸から設定距離だけ離隔して各々平行に配置される第２出力軸及び後進アイドル軸、前記第２出力軸上に配置される複数の被動ギア、第２出力ギア、及び後進被動ギア、そして前記後進アイドル軸上に配置される複数の後進用媒介ギアを含み、第１、２入力軸上の第１、５、６駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力するための第２出力装置；及び
前記第１出力ギア及び第２出力ギアに共通的に連結されるディファレンシャルギア；及び
前記モータからの回転力を二つのギア及び前記第２入力軸上の第２駆動ギアを通じて第２入力軸に伝達するためのモータ入出力ユニット；
を含むことを特徴とするハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項１７】
前記第１、３、５駆動ギアは前記第１入力軸に形成され、
前記第２、４、６駆動ギアは前記第２入力軸に形成されることを特徴とする請求項１６に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項１８】
前記第１、２、３、４、５、６駆動ギアは、
エンジンから、第２駆動ギア、第４駆動ギア、第６駆動ギア、第３駆動ギア、第１駆動ギア、第５駆動ギアの順に配置されることを特徴とする請求項１６に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項１９】
前記第１出力装置は、
前記第１出力軸；
前記第１、２、３、４駆動ギアに各々噛合って、前記第１出力軸上に配置される第１、２、３、４被動ギア；
第１、３被動ギアのうちのいずれか一つの回転力を前記第１出力軸に選択的に伝達するための第１シンクロ機構；
第２、４被動ギアのうちのいずれか一つの回転力を前記第１出力軸に選択的に伝達するための第２シンクロ機構；及び
前記ディファレンシャルギアと噛合って、前記第１出力軸上の一側に形成される第１出力ギア；を含み、
前記第１、２入力軸上の前記第１、２、３、４駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力することを特徴とする請求項１６に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項２０】
前記第２出力装置は、
前記第２出力軸；
後進アイドル軸；
前記第５、６駆動ギアに各々噛合って、前記第２出力軸上に配置される第５、６被動ギア；
前記第１駆動ギアに噛合って、前記後進アイドル軸上に配置される第１媒介ギア；
前記後進アイドル軸上の他側に配置される第２媒介ギア；
前記第２媒介ギアに噛合って、第２出力軸上に配置される後進被動ギア；
前記第５被動ギアの回転力を前記第２出力軸上に選択的に伝達するための第３シンクロ機構；
前記第６被動ギア及び前記後進被動ギアのうちのいずれか一つの回転力を前記第２出力軸に選択的に伝達するための第４シンクロ機構；及び
前記ディファレンシャルギアと噛合って、前記第２出力軸上の一側に形成される第２出力ギア；
を含み、
前記第１、２入力軸上の前記第１、５、６駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力することを特徴とする請求項１６に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【請求項２１】
前記モータ入出力ユニットは、
前記モータの回転軸上に配置されるモータギア；
前記第２入力軸から設定距離だけ離隔して平行に配置されるモータアイドル軸；及び
前記モータアイドル軸上に形成され、前記モータギア及び前記第２入力軸上の第２駆動ギアに共通的に噛合うモータアイドルギア；
を含むことを特徴とする請求項１６に記載のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機及びその作動方法に関し、より詳しくは、エンジン及びモータを動力源とするハイブリッド電気自動車の変速システムに適用するための基本的な構造を有するハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機及びその作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両（ｈｙｂｒｉｄ  ｖｅｈｉｃｌｅ）は、２種類以上の動力源を使用する車両であって、一般にエンジン及びモータを使用して駆動されるハイブリッド電気自動車（ｈｙｂｒｉｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｖｅｈｉｃｌｅ；ＨＥＶ）を意味する。
ハイブリッド電気自動車は、エンジン及びモータから構成される２種類以上の動力源により様々な構造を形成することができるが、現在まで研究されている大部分の車両は、並列型や直列型のうちから一つを採択している。
直列型は、並列型に比べて相対的に構造が簡単であり、制御ロジックも単純である。しかし、エンジンからの機械的エネルギーをバッテリーに保存し、再びモータを利用して車両を駆動しなければならないので、エネルギー変換時の効率面で不利である。
【０００３】
これに比べて、並列型は、構造が直列型より相対的に複雑であり、制御ロジックも複雑であるが、エンジンの機械的エネルギー及びバッテリーの電気的エネルギーを同時に使用することができるので、エネルギー使用時の効率面で有利である。したがって、乗用車用としては、並列型ハイブリッド電気自動車が広く採択される傾向にある。
直列型ハイブリッド電気自動車は、エネルギー変換による効率低下の問題があるが、エンジンを常に最適な運転点で駆動することができる利点がある。しかし、並列型ハイブリッド電気自動車の場合、エンジン−モータ−変速機の機械的連結構造によってエンジンが常に最適な運転点で一定に駆動されない。これは、エンジンの回転数が車両の速度と関連付けられているために、車両の速度変化に対応してエンジンの運転点も変化するからである。
【０００４】
このような問題を解決するために、エンジンの回転数を変速比の範囲内で車両の速度に関係なく制御することができるように金属ベルトが適用された無段変速機（ＣＶＴ）が、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）用変速機として脚光を浴びている。
しかし、金属ベルト適用無段変速機（ＣＶＴ）は、自動変速機などの他変速機に比べて相対的に大きな油圧を使用するため、無段変速機（ＣＶＴ）の優れた機能的長所にもかかわらず、その効率面では非常に卓越しているわけではない。
【０００５】
反面、二重クラッチ変速機（ＤＣＴ；ｄｏｕｂｌｅ  ｃｌｕｔｃｈ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）は、エンジンから入力される回転力を二つのクラッチを利用して二つの入力軸に選択的に伝達し、この二つの入力軸上に配置されるギアの回転力を利用して変速後に出力する。
即ち、既存の手動変速機と類似した構造に二つのクラッチ及び変速自動化機構を装着することによって、手動変速機の優れた効率をほぼ維持しながら自動変速機の利便性を備えている。
したがって、二重クラッチ変速機（ＤＣＴ）を利用して前記ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の変速システムを構成することができれば、前記無段変速機（ＣＶＴ）の効率の問題を克服することができる。
【特許文献１】特開２００４−７９７２号公報
【特許文献１】特開２００４−１５０４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記のような従来の無段変速機の効率の問題を克服して、理想的なハイブリッド電気自動車の変速システムを実現するために発明されたものであって、本発明の目的は、エンジン及びモータの回転駆動力を理想的に変速することができるモータの配置関係及び動力伝達のための基本的な連結関係を有する、ハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機及びこのような二重クラッチ変速機の理想的な作動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機は、エンジン及びモータの回転駆動力を変速するためのハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機において、エンジンの回転力を受信する主入力軸；前記主入力軸の回転軸線を中心に回転する第１入力軸；前記第１入力軸の周囲で前記主入力軸の回転軸線を中心に回転する第２入力軸；前記主入力軸の回転力を前記第１、２入力軸に選択的に伝達する第１、２クラッチ；前記第１、２入力軸の各々に少なくとも二つ以上駆動ギアを形成して構成される駆動ギアユニット；前記第１、２入力軸から設定距離だけ離隔して平行に配置される第１出力軸、前記第１出力軸上に配置される複数の被動ギア及び第１出力ギアを含み、前記第１、２入力軸上の各駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力するための第１出力装置；前記第１、２入力軸及び第１出力軸から設定距離だけ離隔して各々平行に配置される第２出力軸及び後進アイドル軸、前記第２出力軸上に配置される複数の被動ギア、第２出力ギア、及び後進被動ギア、そして前記後進アイドル軸上に配置される複数の後進用媒介ギアを含み、第１、２入力軸上の各駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力するための第２出力装置；前記第１出力ギア及び第２出力ギアに共通的に連結されるディファレンシャルギア；前記モータからの回転力を複数のギア及び前記第２入力軸上の一つの駆動ギアを通じて第２入力軸に伝達するためのモータ入出力ユニット；を含むことを特徴とする。
【０００８】
前記駆動ギアユニットは、前記第１、２入力軸のうちのいずれか一つの入力軸に形成された第１、３、５駆動ギア；及び前記第１、２入力軸のうちの前記いずれか一つの入力軸とは異なる他の入力軸に形成された第２、４、６駆動ギアを含む。
前記第１、３、５駆動ギアは前記第１入力軸に形成され、前記第２、４、６駆動ギアは前記第２入力軸に形成される。
前記第１、２、３、４、５、６駆動ギアは、エンジンから、第２駆動ギア、第４駆動ギア、第６駆動ギア、第３駆動ギア、第１駆動ギア、第５駆動ギアの順に配置される。
【０００９】
前記第１出力装置は、前記第１出力軸；前記第１、２、３、４駆動ギアに各々噛合って、前記第１出力軸上に配置される第１、２、３、４被動ギア；第１、３被動ギアのうちのいずれか一つの回転力を前記第１出力軸に選択的に伝達するための第１シンクロ機構；第２、４被動ギアのうちのいずれか一つの回転力を前記第１出力軸に選択的に伝達するための第２シンクロ機構；及び前記ディファレンシャルギアと噛合って、前記第１出力軸上の一側に形成される第１出力ギア；を含み、前記第１、２入力軸上の前記第１、２、３、４駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力することができる。
【００１０】
前記第２出力装置は、前記第２出力軸；後進アイドル軸；前記第５、６駆動ギアに各々噛合って、前記第２出力軸上に配置される第５、６被動ギア；前記第１駆動ギアに噛合って、前記後進アイドル軸上に配置される第１媒介ギア；前記後進アイドル軸上に配置される第２媒介ギア；前記第２媒介ギアに噛合って、第２出力軸上に配置される後進被動ギア；前記第５被動ギアの回転力を前記第２出力軸に選択的に伝達するための第３シンクロ機構；前記第６被動ギア及び前記後進被動ギアのうちのいずれか一つの回転力を前記第２出力軸に選択的に伝達するための第４シンクロ機構；及び前記ディファレンシャルギアと噛合って、前記第２出力軸上の一側に形成される第２出力ギア；を含み、前記第１、２入力軸上の前記第１、５、６駆動ギアの回転力を選択的に変速して出力することができる。
【００１１】
前記モータ入出力ユニットは、前記モータの回転軸上に配置されるモータギア；前記第２入力軸から設定距離だけ離隔して平行に配置されるモータアイドル軸；及び前記モータアイドル軸上に形成され、前記モータギア及び前記第２入力軸上の一つの駆動ギアに共通的に噛合うモータアイドルギア；を含むことができる。
前記モータアイドルギアと噛合う第２入力軸上の一つの駆動ギアは、第２速用駆動ギアである。
【００１２】
本発明による二重クラッチ変速機作動方法は、前記のような二重クラッチ変速機を作動させるための二重クラッチ変速機作動方法であって、前記モータの回転力だけを変速して出力する純粋電気自動車モードであるＥＶモード、前記エンジンの回転力及び前記モータの回転力を全て変速して出力するＨＥＶモード、及び車両の制動あるいは慣性による惰力走行時の車両の制動エネルギー及び慣性エネルギーを前記モータで発電を通じて回収してバッテリーに充電するＲＢモードのうちのいずれか一つの作動モードを決定する段階；及び前記決定された作動モードによって前記二重クラッチ変速機を作動する段階；を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記ＥＶモードは、現在の充電状態が設定充電状態以上である場合に行われ、前記ＥＶモードでは、第１クラッチ及び第２クラッチが解除されると同時にエンジンが停止して、モータの動力が設定変速段用被動ギアに伝達されることによって、バッテリー電源によるモータの回転力だけを変速して出力する。
前記設定変速段は、第２速変速段である。
また、前記ＥＶモードは、前記モータの動力が、モータギア、モータアイドルギア、第２入力軸上の第２速用駆動ギア、第１出力軸上の第２速用被動ギア、第１出力軸、及び第１出力ギアを通じてディファレンシャルギアに伝達される。
【００１４】
前記ＨＥＶモードでは、前記モータの回転力によって前記エンジンが始動され；エンジンの回転力が目標変速段用被動ギアに伝達されるように前記第１クラッチ及び第２クラッチのうちのいずれか一つのクラッチが係合され；前記モータの回転力は第２速用被動ギアが伝達され；前記モータの回転力はアクセルペダル操作量及び現在の車速に基づいて制御される。
【００１５】
前記ＲＢモードは、車両が制動による減速または慣性による走行を行う場合に行われ、前記ＲＢモードでは、第１クラッチ及び第２クラッチが解除され、設定変速段用被動ギアからモータに駆動力が伝達されることによって、車両の制動エネルギー及び慣性エネルギーによってモータが発電駆動される。
前記ＲＢモードでは、前記モータへの制動エネルギー及び慣性エネルギーの入力は、車輪からの回転力が、ディファレンシャルギア、第１出力ギア、第１出力軸、第１出力軸上の第２速用被動ギア、第２入力軸上の第２速用駆動ギア、モータアイドルギア、及びモータギアを通じて伝達される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、エンジン及びモータの回転駆動力を理想的に変速することができるモータの配置関係及び動力伝達のための基本的な連結関係を有する、ハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機を提供すると同時に、その理想的な作動方法を提供する。したがって、従来の金属ベルト適用無段変速機（ＣＶＴ）の相対的に大きな油圧を使用することによる非効率性を克服する代案とすることができる。
また、このような二重クラッチ変速機を適用することによって、エンジン及びモータの動力は様々な作動パターンのモード別に運用可能である。また、既存の手動変速機と類似した構造に二つのクラッチ及び変速自動化機構を装着することによって、手動変速機の優れた効率をほぼ維持しながら自動変速機の利便性が享受可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
周知のように、二重クラッチ変速機は、手動変速機と類似した構造に二つのクラッチ機構（ｃｌｕｔｃｈ  ｄｅｖｉｃｅ）を含む変速機を意味する。
通常、二重クラッチ変速機は、エンジンから入力される回転力を二つのクラッチを利用して二つの入力軸に選択的に伝達し、この二つの入力軸上に配置されるギアの回転力を利用して変速後に出力する。
本発明の実施例は、エンジン及びモータからなる二つの駆動源を有するハイブリッド電気自動車に、このような二重クラッチ変速機を適用するためのものである。
【００１９】
図１は本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の構成ダイヤグラムであり、図２は本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の第１、２入力軸、第１、２出力軸、後進用アイドル軸、ディファレンシャルギア、及びモータギアなどの配置関係を説明するための図面である。
図１に示すように、本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機は、主入力軸１０５、第１、２入力軸１１０、１２０、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２、第１、２、３、４、５、６駆動ギアＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、第１、２出力装置ＯＵＴ１、ＯＵＴ２、ディファレンシャルギアＤＩＦＦ、及びモータ入出力ユニット１９０を含む。
主入力軸１０５は、エンジン１０２の回転力の伝達を受ける。
第１入力軸１１０は、主入力軸１０５の回転中心線上で回転可能に配置される。
【００２０】
第２入力軸１２０は、主入力軸１０５の回転中心線上で第１入力軸１１０の周囲に回転可能に配置される。
第１、２クラッチＣ１、Ｃ２は、主入力軸１０５の回転力を第１、２入力軸１１０、１２０に選択的に伝達する。したがって、第１クラッチＣ１が作動すれば主入力軸１０５の回転力は第１入力軸１１０に伝達され、第２クラッチＣ２が作動すれば主入力軸１０５の回転力は第２入力軸１２０に伝達される。
第１、３、５駆動ギアＧ１、Ｇ３、Ｇ５は、第１入力軸１１０に形成され、第２、４、６駆動ギアＧ２、Ｇ４、Ｇ６は、第２入力軸１２０に形成される。
さらに具体的に、第１入力軸１１０上で、第１、３、５駆動ギアＧ１、Ｇ３、Ｇ５は、第２入力軸１２０の端部に近い方に第３駆動ギアＧ３が、遠い方に第５駆動ギアＧ５が配置され、その間に第１駆動ギアＧ１が配置される。そして、第２入力軸１２０上で、第２、４、６駆動ギアＧ２、Ｇ４、Ｇ６は、エンジン１０２に近い方に第２駆動ギアＧ２が、遠い方に第６駆動ギアＧ６が配置され、その間に第４駆動ギアＧ４が配置される。
【００２１】
したがって、図１に示すような本発明の実施例による二重クラッチ変速機によれば、第１、２、３、４、５、６駆動ギアＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、、Ｇ５、Ｇ６は、第２駆動ギアＧ２、第４駆動ギアＧ４、第６駆動ギアＧ６、第３駆動ギアＧ３、第１駆動ギアＧ１、第５駆動ギアＧ５の順に配置される。
また、図１に示すように、二重クラッチ変速機は、第１、２、３、４駆動ギアＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４の回転力を選択的に変速して出力するための第１出力装置ＯＵＴ１と、第１、５、６駆動ギアＧ１、Ｇ５、Ｇ６の回転力を選択的に変速して出力するための第２出力装置ＯＵＴ２とを含む。
図１に示すように、第１出力装置ＯＵＴ１は、第１出力軸１３０、第１、２、３、４被動ギアＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、第１、２シンクロ機構Ｓ１、Ｓ２、及び第１出力ギア１３５を含む。
【００２２】
第１出力軸１３０は、主入力軸１０５から設定距離だけ離隔して平行に配置される。第１、２、３、４被動ギアＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、第１、２、３、４駆動ギアＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に各々噛合った状態で第１出力軸１３０上に配置される。
第１シンクロ機構Ｓ１は、第１、３被動ギアＤ１、Ｄ３のうちのいずれか一つの回転力を第１出力軸１３０に選択的に伝達する。第２シンクロ機構Ｓ２は、第２、４被動ギアＤ２、Ｄ４のうちのいずれか一つの回転力を第１出力軸１３０に選択的に伝達する。
そして、第１出力ギア１３５は、ディファレンシャルギアＤＩＦＦに噛合った状態で第１出力軸１３０上に配置され、第１、２、３、４駆動ギアＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４から伝達される回転力をディファレンシャルギアＤＩＦＦに出力する。
【００２３】
図１に示すように、第２出力装置ＯＵＴ２は、第２出力軸１４０、後進アイドル軸１５０、第５、６被動ギアＤ５、Ｄ６、第１、２媒介ギアＭ１、Ｍ２、後進被動ギアＲ、第３、４シンクロ機構Ｓ３、Ｓ４、及び第２出力ギア１４５を含む。
第２出力軸１４０及び後進アイドル軸１５０は、主入力軸１０５から設定距離だけ離隔して互いに異なる位置に平行に配置される。
第５、６被動ギアＤ５、Ｄ６は、第５、６駆動ギアＧ５、Ｇ６に各々噛合った状態で第２出力軸１４０上に配置される。
第１媒介ギアＭ１は、第１駆動ギアＧ１に噛合った状態で後進アイドル軸１５０上に配置される。
後進被動ギアＲは、第２媒介ギアＭ２に噛合った状態で第２出力軸１４０上に配置される。
【００２４】
第３シンクロ機構Ｓ３は、第５被動ギアＤ５の回転力を第２出力軸１４０に選択的に伝達する。第４シンクロ機構Ｓ４は、後進被動ギアＲ及び第６被動ギアＤ６のうちのいずれか一つの回転力を第２出力軸１４０に選択的に伝達する。
そして、第２出力ギア１４５は、ディファレンシャルギアＤＩＦＦと噛合った状態で第２出力軸１４０上に配置され、第１、５、６駆動ギアＧ１、Ｇ５、Ｇ６から伝達される回転力をディファレンシャルギアＤＩＦＦに出力する。
ここで、第１、２、３、４シンクロ機構Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の具体的な構造は、フォークによって作動する通常の手動変速機のシンクロ機構から当業者が自明に理解することができる。
【００２５】
即ち、本実施例では、第１、２、３、４シンクロ機構Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を図１の左右側に作動させることができる別途のアクチュエータを備えてコントローラ（図示せず）によって駆動することができる。作動装置には、電気モータで駆動される方式やソレノイドバルブを通じてオイルポンプからの油圧を供給制御することによって駆動される方式などが含まれる。これらは当業者に自明であるので、作動装置の具体的な構造及びその駆動方法の説明は省略する。
そして、モータ入出力ユニット１９０は、変速機ケース（図示せず）の一側に配置されるモータ１０３（つまり、駆動及び発電が可能なモータジェネレーター）からの回転力を二つの入力ギア及び第２入力軸１２０上の第２駆動ギアＧ２を通じて第２入力軸１２０に伝達する。
即ち、その構造は、モータ１０３の回転軸１７０上にモータギアＭＧが配置される。
【００２６】
また、第２入力軸１２０から設定距離だけ離隔して平行にモータアイドル軸１６０が配置され、モータアイドル軸１６０上にはモータギアＭＧ及び第２入力軸１２０上の第２駆動ギアＧ２に共通で噛合うモータアイドルギアＩＧが配置される。
一方、図１には、第１媒介ギアＭ１と第１駆動ギアＧ１との連結関係、そして、第２出力軸１４０とディファレンシャルギアＤＩＦＦとの連結関係を点線で示している。これは、図示の便宜上、立体的に配置される第１、２入力軸１１０、１２０、第１、２出力軸１３０、１４０、後進アイドル軸１５０、ディファレンシャルギアＤＩＦＦ、及びモータギアＭＧなどの配置関係を平面的に展開して示すためである。
このような第１、２入力軸１１０、１２０、第１、２出力軸１３０、１４０、後進アイドル軸１５０、ディファレンシャルギアＤＩＦＦ、及びモータギアＭＧの立体的な配置関係を図２に図式化した。
【００２７】
図２は図１を左側から見た図面であって、回転軸などの配置関係を説明するために、必要な範囲で図１に示した一部のギアを示した。
即ち、第１、２出力軸１３０、１４０は、第２入力軸１２０から離隔した位置に配置される。
後進アイドル軸１５０は、第１入力軸１１０及び第２出力軸１４０と三角形をなす位置に配置される。後進アイドル軸１５０上の第１媒介ギアＭ１は、第１入力軸１１０上の第１駆動ギアＧ１と噛合い、後進アイドル軸１５０上の第２媒介ギアＭ２は、第２出力軸１４０上の後進被動ギアＲと噛合う。
ディファレンシャルギアＤＩＦＦは、第１、２出力軸１３０、１４０と三角形をなす位置に配置され、第１、２出力軸１３０、１４０の第１、２出力ギア１３５、１４５に共通に噛合う。
モータアイドル軸１６０上のモータアイドルギアＩＧは、第２入力軸１２０上の第２駆動ギアＧ２及びモータの回転軸１７０上のモータギアＭＧに共通に噛合う。
このようなハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機によれば、入力軸上の６つの駆動ギアで、６速の前進変速段及び１速の後進変速段の合せて７つの変速段を実現する。
【００２８】
以下、前記ような構造を有する本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の変速過程を簡単に説明すると同時に、その作動方法を説明する。
まず、第１速への変速は、第１シンクロ機構Ｓ１が図１の右側に作動して第１被動ギアＤ１及び第１出力軸１３０を同期速度で締結した後で、第１クラッチＣ１が係合されることにより行われる。
第２速への変速は、第２クラッチＣ２が解除されて第１クラッチＣ１が係合された状態で、第２シンクロ機構Ｓ２が図１の左側に作動して第２被動ギアＤ２及び第１出力軸１３０を同期速度で締結した後で、第１クラッチＣ１が解除されて第２クラッチＣ２が係合されることにより行われる。この時、第１シンクロ機構Ｓ１は中立に移動して第１被動ギアＤ１及び第１出力軸１３０の締結状態が解除される。
【００２９】
このような第１速及び第２速への変速過程と同様に、第３速、第４速、第５速、第６速、及びＲ段への変速過程でも、当該シンクロ機構が当該変速段の被動ギアを当該出力軸に締結し、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２を互いに交互に係合しながら、当該変速段への変速過程を行うのである。また、隣接する変速段は、その実現に関係するシンクロ機構が互いに異なる。
したがって、隣接する変速段の間で変速される時、現在の変速段の解除及び目標変速段の締結が独立に制御される。また、隣接する変速段への変速過程で解除されるクラッチの解除タイミング及び係合されるクラッチの係合タイミングを調節することによって、半クラッチ状態など手動変速機で運転者が操作することができる各種の操作形態を実現することができる。
【００３０】
そして、このようなハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の作動方法は、モータ１０３の回転力だけを利用するＥＶモード、エンジン１０２の回転力を主動力としてモータ１０３の回転力を補助動力として利用するＨＥＶモード、及び車両の制動あるいは慣性による惰力走行時の車両の制動エネルギー及び慣性エネルギーをモータ１０３で発電を通じて回収してバッテリー（図示せず）に充電するＲＢモードを有する。
ＥＶモードは、図３に示すように、車両の駆動及びエンジン１０２が停止して、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２が解除された状態で進められる。
運転者のアクセルペダルの操作が発生すれば、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ；ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）が十分に高い場合（つまり、充電状態が設定された充電状態以上である場合）に、第２シンクロ機構Ｓ２が第２被動ギアＤ２及び第１出力軸１３０を締結する。したがって、この時には、バッテリー電源でモータ１０３が駆動される。
【００３１】
これにより、初期の車両の駆動がモータ１０３によって行われ、モータ１０３によって２段変速比で車両が駆動される作動パターンを維持する。
このようなＥＶモードでは、モータ１０３の動力が、モータギアＭＧ、モータアイドルギアＩＧ、第２入力軸１２０上の第２駆動ギアＧ２、第１出力軸１３０上の第２被動ギアＤ２、第１出力軸１３０、及び第１出力ギア１３５を通じてディファレンシャルギアＤＩＦＦに伝達される。
その後、車速の増加などによって、一例として第３速への変速が必要な場合には、エンジン１０２を始動させるようになる。これは、ＥＶモードが解除されてＨＥＶモードに進むことを意味する。
ＥＶモードで走行中にエンジン１０２の始動が必要な場合には、図４に示したように、第２クラッチＣ２がスリップ制御され、これによりモータ１０３のトルクを利用してエンジン１０２が駆動される、つまり、第２クラッチＣ２をスリップさせながらエンジン１０２の速度を点火のための速度に維持して、エンジン１０２の始動が成功すれば、第２クラッチＣ２を解放して目標変速段（一例として第３速）への変速を準備する。
【００３２】
前記説明で、バッテリーの充電状態が十分に高い場合には、モータ１０３だけの動力によって初期の車両の駆動ができて出発できることを説明した。バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）が十分に高くない場合には、直ちにエンジン１０２を始動させて、エンジン１０２の動力を主動力源として出発及び走行することになる。
ＨＥＶモードに関して、理解の便宜上、ＨＥＶモードで第３速走行することを例に挙げて図５を参照して説明する。
ＥＶモードで走行中に第３速への変速が必要な場合には、まず、モータ１０３の回転力によってエンジン１０２が始動される。その次に、第１クラッチＣ１が直結されて第２クラッチＣ２が解放された状態で、第１シンクロ機構Ｓ１が第３被動ギアＤ３と連結され、第２シンクロ機構Ｓ２が第２被動ギアＤ２と連結された状態になる。
【００３３】
この時、車両は、エンジン１０２の回転力及びモータ１０３の補助回転力によって駆動される。より具体的に、エンジン１０２の回転力を主動力として、運転者のアクセルペダル操作量及び現在の車速によってモータ１０３の補助動力が決定されるのである。
モータ１０３による補助動力の具体的な大きさは、運転者のアクセルペダル操作量及び現在の車速などによって変化するようにコントローラ（図示せず）の制御ロジックで具体化されるが、これは当業者が設計諸元を考慮して任意に設定することができるので、より詳細な記載は省略する。
ＲＢモードは、車両が制動による減速あるいは慣性による走行を行う場合に、図６に示したように、第１、２クラッチＣ１、Ｃ２は解除されて第２シンクロ機構Ｓ２は第２被動ギアＤ２と連結された状態で進められる。
【００３４】
即ち、現在の車速によってモータ１０３で発電を通じて車両の制動エネルギー及び慣性エネルギーを回収してバッテリーに充電する作動パターンを有する。
この時、モータ１０３の発電効率が最も良い作動領域で発電されるようにモータ１０３の駆動を制御する必要があるが、その具体的な方法は現在の車速によって決定されるようにコントローラ（図示せず）の制御ロジックで具体化される。これは、当業者が設計諸元を考慮して任意に設定することができるので、より詳細な記載は省略する。
ＲＢモードでは、モータ１０３への制動エネルギー及び慣性エネルギーの入力は、車輪（図示せず）からの回転力が、ディファレンシャルギアＤＩＦＦ、第１出力ギア１３５、第１出力軸１３０、第１出力軸１３０上の第２被動ギアＤ２、第２入力軸１２０上の第２駆動ギアＧ２、モータアイドルギアＩＧ、及びモータギアＭＧの順で、つまり、第２速への変速での動力の伝達の逆順で伝達される。
【００３５】
このような本発明の実施例による二重クラッチ変速機の作動方法は、図７のフローチャートに要約されている。
まず、ＥＶモード、ＨＥＶモード、及びＲＢモードのうちのいずれの作動モードで二重クラッチ変速機を作動させるかを車両の走行状態に基づいて決定し（Ｓ７１０）、決定された作動モードによって二重クラッチ変速機を作動させる（Ｓ７２０、Ｓ７３０、Ｓ７４０）。
作動モード決定段階（Ｓ７１０）での決定基準は、当業者が任意に定めることができる。一例として、車両が制動による減速または慣性による走行を行っている場合にはＲＢモードに、アクセルペダルが操作されてバッテリーの充電状態が設定充電状態以上である場合にはＥＶモードに、そしてアクセルペダルが操作されているがバッテリー充電状態が設定充電状態に達していない場合にはＨＥＶモードに決定することができる。
【００３６】
ＥＶモードで二重クラッチ変速機を作動させる段階（Ｓ７２０）では、第１クラッチ及び第２クラッチが解除されると同時にエンジンが停止して、モータの動力は設定変速段用被動ギア（一例として前記第２被動ギアＤ２）に伝達される。したがって、バッテリー電源によるモータの回転力だけを変速して出力する。
ＨＥＶモードで二重クラッチ変速機を作動させる段階（Ｓ７３０）では、モータによってエンジンが始動され、エンジンの回転力が目標変速段用被動ギアに伝達されるように第１クラッチ及び第２クラッチのうちのいずれか一つのクラッチが係合されて第２シンクロ機構Ｓ２の作動によってモータの回転力が第２速用被動ギアに伝達される。この時、モータの回転力はアクセルペダル操作量及び現在の車速に基づいて制御される。
【００３７】
ＲＢモードで二重クラッチ変速機を作動させる段階（Ｓ７４０）では、第１クラッチ及び第２クラッチが解除されて設定変速段用被動ギア（一例として前記第２被動ギアＤ２）からモータに駆動力が伝達される。したがって、車両の制動エネルギー及び慣性エネルギーによってモータが発電駆動される。
このように各作動モードで二重クラッチ変速機を作動させる間に、作動モード決定段階（Ｓ７１０）に反復的にリターンすることによって、車両の走行状態の変化に応じて常に適切な作動モードで二重クラッチ変速機を作動させることができる。
【００３８】
以上で、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の構成ダイヤグラムである。
【図２】本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機の第１、２入力軸、第１、２出力軸、後進アイドル軸、ディファレンシャルギア、及びモータギアなどの配置関係を説明するための図面である。
【図３】本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機のＥＶモード時の作動状態を示したダイヤグラムである。
【図４】本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機のＥＶモードで走行中のエンジンの始動時の作動状態を示したダイヤグラムである。
【図５】本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機のＨＥＶモードで第３速で走行時の作動状態を示したダイヤグラムである。
【図６】本発明の実施例によるハイブリッド電気自動車用二重クラッチ変速機のＲＢモード時の作動状態を示したダイヤグラムである。
【図７】本発明の実施例による二重クラッチ変速機の作動方法を要約して示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１０２    エンジン
１０３    モータ
１０５    主入力軸
１１０    第１入力軸
１２０    第２入力軸
１３０    第１出力軸
１３５    第１出力ギア
１４０    第２出力軸
１４５    第２出力ギア
１５０    後進アイドル軸
１６０    モータアイドル軸
１７０    回転軸
１９０    モータ入出力ユニット
Ｃ１、Ｃ２    第１、第２クラッチ
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６    第１、第２、第３、第４、第５、第６駆動ギア
ＯＵＴ１、ＯＵＴ２    第１、第２出力装置
ＤＩＦＦ    ディファレンシャルギア
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４    第１、第２、第３、第４被動ギア
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４    第１、第２、第３、第４シンクロ機構
Ｒ    後進被動ギア
Ｍ１、Ｍ２    第１、第２媒介ギア
ＭＧ    モータギア
ＩＧ    モータアイドルギア
【図１】
2005186931.tif 000003
【図２】
2005186931.tif 000004
【図３】
2005186931.tif 000005
【図４】
2005186931.tif 000006
【図５】
2005186931.tif 000007
【図６】
2005186931.tif 000008
【図７】
2005186931.tif 000009