KR101020894B1 - 하이브리드 차량의 파워트레인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 기본적인 운전모드인 전기차모드와 하이브리드모드는 물론, 모터제너레이터의 구동이 배제되고 엔진의 구동력만으로 일반 변속기의 변속단처럼 고정된 기어비로 운전되는 고정기어비모드의 구현이 가능하여, 차량의 주행상황에 따른 고효율 운전이 가능하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 하고, 구성요소를 이루는 유성기어세트의 선기어와 피니언의 잇수를 보다 융통성 있게 설정할 수 있어서 클러치나 모터제너레이터의 용량선정의 자유도를 향상시킴으로써, 보다 컴팩트한 변속장치의 설계가 가능하도록 한 하이브리드 차량의 파워트레인을 제공할 수 있도록 한다.
유성기어세트, 연비, 고정기어비

Description

하이브리드 차량의 파워트레인{Power train for Hybrid Vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내연기관인 엔진을 포함하여 두 개 이상의 서로 다른 동력원을 가지는 하이브리드 차량에서 상기 동력원들로부터의 동력을 구동륜으로 전달하도록 하는 기술에 관한 것이다.
엔진과 모터제너레이터를 사용하는 하이브리드 차량은, 저속에서는 상대적으로 저속토크특성이 우수한 모터제너레이터로부터의 동력을 구동력으로 이용하도록 하고, 고속에서는 상대적으로 고속토크특성이 우수한 엔진으로부터의 동력으로 차량이 구동되도록 하는 개념을 기반으로 하여, 아이들스탑 기능과 회생제동 기능 등을 구현하여 차량의 연비를 개선하도록 하고 있다.
또한, 하이브리드 차량은 모터제너레이터만으로 구동되는 동안에는 엔진에 의한 배기가스가 발생할 여지가 없어서, 연비 개선과 배기가스 저감의 장점을 가진 친환경적인 자동차 기술로 인정받고 있다.
상기와 같은 하이브리드 차량의 동력전달장치는 다양한 운전모드를 가져서, 차량의 주행 상황에 따라 그 운전모드를 변경하도록 함으로써, 보다 효율적인 운행 으로 차량의 연비를 개선하고, 가속성능을 향상시키는 등 차량의 주행성능의 향상을 가져오도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 하이브리드 차량의 기본적인 운전모드인 전기차모드와 하이브리드모드는 물론, 모터제너레이터의 구동이 배제되고 엔진의 구동력만으로 일반 변속기의 변속단처럼 고정된 기어비로 운전되는 고정기어비모드의 구현이 가능하여, 차량의 주행상황에 따른 고효율 운전이 가능하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인은
적어도 4개의 회전요소를 구비한 제1유성기어세트와;
3개의 회전요소 중 2개의 회전요소가 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 연결되되, 이 중 적어도 하나는 연결상태가 단속될 수 있도록 연결되는 제2유성기어세트와;
상기 제2유성기어세트의 한 회전요소의 회전을 구속할 수 있도록 구비된 제1브레이크;
를 포함하여 구성되고, 상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 회전요소들에는 적어도 2개 이상의 상호 독립적인 동력원과 출력요소가 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 제1브레이크에 의해 회전이 구속될 수 있도록 구비된 상기 제2유성기어세트의 회전요소가 제1클러치에 의해 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 단속 가능하게 연결되고;
상기 제2유성기어세트의 회전요소들 중 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 연결되지 않는 나머지 한 회전요소에 상기 출력요소가 연결된 구조로 할 수 있다.
상기 동력원은
상기 제1유성기어세트에 연결되는 엔진 및 제1모터제너레이터와;
상기 제2유성기어세트에 연결되는 제2모터제너레이터로 구성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트와, 상기 제2유성기어세트와, 상기 제1모터제너레이터 및 상기 제2모터제너레이터는 각 회전축이 서로 단일 축으로 중첩되도록 배치된 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트는 하나의 롱피니언에 각각 독립적으로 치합된 제1선 기어와 제3선기어를 포함하는 4개의 회전요소로 이루어진 롱피니언타입 유성기어세트로 이루어지고;
상기 제1유성기어세트의 회전요소들 중 상기 엔진에 연결된 회전요소와 상기 제1모터제너레이터에 연결된 회전요소 이외의 두 회전요소는 상기 제2유성기어세트의 회전요소와 적어도 단속적으로 연결되는 구조로 할 수 있다.
상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1캐리어에 연결되고;
상기 제1모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트의 제3선기어에 연결되며;
상기 제2모터제너레이터는 상기 제2유성기어세트의 제2선기어에 연결되고;
상기 출력요소는 상기 제2유성기어세트의 제2캐리어에 연결되며;
상기 제1브레이크는 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 연결되고;
상기 제1클러치는 상기 제1유성기어세트의 제1선기어와 상기 제2유성기어세트의 제2링기어 사이에 설치된 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 직결된 구조로 할 수 있다.
상기 제2유성기어세트의 제2선기어의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크와;
상기 제1유성기어세트의 제1캐리어를 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;
를 더 포함하여 구성할 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1링기어의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크와;
상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제2클러치와;
상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제3클러치;
를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1링기어에 연결되고;
상기 제1모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트의 제3선기어에 연결되며;
상기 제2모터제너레이터는 상기 제2유성기어세트의 제2선기어에 연결되고;
상기 출력요소는 상기 제2유성기어세트의 제2캐리어에 연결되며;
상기 제1브레이크는 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 연결되고;
상기 제1클러치는 상기 제1유성기어세트의 제1선기어와 상기 제2유성기어세트의 제2링기어 사이에 설치된 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 직결된 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 롱피니언은 상기 제1선기어와 치합되는 부분과 상기 제3선기어와 치합되는 부분이 동일한 기어 잇수로 형성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 롱피니언은 상기 제1선기어와 치합되는 제1피니언부와 상기 제3선기어에 치합되는 제3피니언부가 서로 다른 기어 잇수로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인은
4개의 회전요소를 구비한 제1유성기어세트와;
총 3개의 회전요소들 중 2개의 회전요소가 상기 제1유성기어세트에 적어도 단속적으로 연결되는 제2유성기어세트와;
상기 제1유성기어세트와 적어도 단속적으로 연결되는 제2유성기어세트의 회전요소들 중 한 회전요소의 회전을 구속할 수 있도록 구비된 제1브레이크와;
상기 제1유성기어세트와 적어도 단속적으로 연결되는 제2유성기어세트의 회전요소들 이외의 나머지 한 회전요소에 연결된 출력요소와;
상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 회전요소들에 각각 독립적으로 구동력을 인가할 수 있도록 설치되는 적어도 2개 이상의 동력원;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 동력원은
상기 제1유성기어세트의 회전요소들에 각각 연결되는 엔진 및 제1모터제너레이터와;
상기 제2유성기어세트의 회전요소들 중 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 적어도 단속적으로 연결되는 회전요소에 연결되는 제2모터제너레이터;
로 구성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트는 하나의 롱피니언에 각각 독립적으로 치합된 제1선기어와 제3선기어 및 제1캐리어와 제1링기어로 이루어진 4개의 회전요소를 구비한 롱피니언타입 유성기어세트로 이루어지고;
상기 제2유성기어세트는 제2선기어와 제2캐리어 및 제2링기어로 이루어진 싱글피니언 유성기어세트로 이루어지며;
상기 제1브레이크에 의해 회전이 구속되는 제2유성기어세트의 회전요소와 상기 제1유성기어세트의 회전요소 사이에는 제1클러치가 구비되고;
상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1캐리어에 연결된 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 직결된 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 직결되고;
상기 제2유성기어세트의 제2선기어의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크와;
상기 제1유성기어세트의 제1캐리어를 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;
를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1링기어의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크와;
상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제2클러치와;
상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제3클러치;
를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트는 하나의 롱피니언에 각각 독립적으로 치합된 제1선기어와 제3선기어 및 제1캐리어와 제1링기어로 이루어진 4개의 회전요소를 구비한 롱피니언타입 유성기어세트로 이루어지고;
상기 제2유성기어세트는 제2선기어와 제2캐리어 및 제2링기어로 이루어진 싱글피니언 유성기어세트로 이루어지며;
상기 제1브레이크에 의해 회전이 구속되는 제2유성기어세트의 회전요소와 상기 제1유성기어세트의 회전요소 사이에는 제1클러치가 구비되고;
상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1링기어에 연결된 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사 이는 직결된 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 롱피니언은 상기 제1선기어와 치합되는 부분과 제3선기어와 치합되는 부분이 동일한 기어 잇수로 형성될 수 있다.
상기 제1유성기어세트의 롱피니언은 상기 제1선기어와 치합되는 제1피니언부와 상기 제3선기어에 치합되는 제3피니언부가 서로 다른 기어 잇수로 형성될 수도 있다.
본 발명은 하이브리드 차량의 기본적인 운전모드인 전기차모드와 하이브리드모드는 물론, 모터제너레이터의 구동이 배제되고 엔진의 구동력만으로 일반 변속기의 변속단처럼 고정된 기어비로 운전되는 고정기어비모드의 구현이 가능하여, 차량의 주행상황에 따른 고효율 운전이 가능하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 구성요소를 이루는 유성기어세트의 선기어와 피니언의 잇수 를 보다 융통성 있게 설정할 수 있어서 클러치나 모터제너레이터의 용량선정의 자유도를 향상시킴으로써, 보다 컴팩트한 변속장치의 설계가 가능하도록 한 하이브리드 차량의 파워트레인을 제공할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명 제1실시예는 적어도 4개의 회전요소를 구비한 제1유성기어세트(PG1)와; 3개의 회전요소 중 2개의 회전요소가 상기 제1유성기어세트(PG1)의 회전요소와 연결되되, 이 중 적어도 하나는 연결상태가 단속될 수 있도록 연결되는 제2유성기어세트(PG2)와; 상기 제2유성기어세트(PG2)의 한 회전요소의 회전을 구속할 수 있도록 구비된 제1브레이크(BK1)를 포함하여 구성되고, 상기 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소들에는 적어도 2개 이상의 상호 독립적인 동력원과 출력요소(OUT)가 연결된 구성이다.
상기 제1브레이크(BK1)에 의해 회전이 구속될 수 있도록 구비된 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소가 제1클러치(CL1)에 의해 상기 제1유성기어세트(PG1)의 회전요소와 단속 가능하게 연결되고, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소들 중 상기 제1유성기어세트(PG1)의 회전요소와 연결되지 않는 나머지 한 회전요소에 상기 출력요소(OUT)가 연결된 구조이다.
상기 동력원은 상기 제1유성기어세트(PG1)에 연결되는 엔진(E/G) 및 제1모 터제너레이터(MG1)와, 상기 제2유성기어세트(PG2)에 연결되는 제2모터제너레이터(MG2)로 구성되며, 상기 제1유성기어세트(PG1)와, 상기 제2유성기어세트(PG2)와, 상기 제1모터제너레이터(MG1) 및 상기 제2모터제너레이터(MG2)는 각 회전축이 서로 단일 축을 이루어 중첩되도록 배치된 구조이다.
상기 제1유성기어세트(PG1)는 하나의 롱피니언(P)에 각각 독립적으로 치합된 제1선기어(S1)와 제3선기어(S3)를 포함하는 4개의 회전요소로 이루어진 롱피니언타입 유성기어세트로 이루어지고, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 회전요소들 중 상기 엔진(E/G)에 연결된 회전요소와 상기 제1모터제너레이터(MG1)에 연결된 회전요소 이외의 두 회전요소는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소와 적어도 단속적으로 연결되는 구조이다.
여기서, 상기 적어도 단속적으로 연결되는 구조란, 회전요소들이 서로 직접 연결되어 항상 연결된 상태가 유지되는 구조이거나, 서로 직접적으로 연결되지는 않았지만 클러치 등을 통해 연결된 상태가 될 수 있도록 된 구조 모두를 포함하는 의미이다.
상기 엔진(E/G)은 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1캐리어(C1)에 연결되고, 상기 제1모터제너레이터(MG1)는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제3선기어(S3)에 연결되며, 상기 제2모터제너레이터(MG2)는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2 선기어(S2)에 연결되고, 상기 출력요소(OUT)는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2캐리어(C2)에 연결되며, 상기 제1브레이크(BK1)는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2링기어(R2)에 연결되고, 상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1선기어(S1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2링기어(R2) 사이에 설치된 구조이다.
특히, 도 1의 제1실시예는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2) 사이는 직결된 구조이다.
이에 비하여 도 2의 제2실시예는 상기 도 1의 제1실시예에 추가로 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2)의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크(BK2)와, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1캐리어(C1)를 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2링기어(R2)에 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치(CL2)가 더 포함되어 구성된 구조이다.
한편, 이에 더불어 도 3의 제3실시예는 상기 도 1의 제1실시예와 비교하여, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2) 사이가 서로 직결된 것이 아니라, 제2클러치(CL2)에 의해 단속적으로 연결할 수 있도록 된 점이 다르다.
또한, 도 4에 예시된 제4실시예는 상기 도 1의 제1실시예와 비교하여, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2) 사이가 서로 직결된 구조만 배제하고, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크(BK2)와, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2) 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제2클러치(CL2)와, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1캐리어(C1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2) 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제3클러치(CL3)를 더 포함하여 구성된 것이다.
여기서, 상기 제1실시예 내지 제4실시예들 중 대표적으로 제2실시예에 대해서 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2실시예는 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2) 및 제1브레이크(BK1)와 제2브레이크(BK2)를 체결 및 해제하는 다양한 조합에 의하여 전기차모드인 EV모드, 하이브리드모드인 HEV모드 및 고정기어비모드를 구현할 수 있다.
상기 EV모드는 상기 엔진(E/G)은 정지한 상태에서 상기 제1브레이크(BK1)를 체결하여, 기본적으로 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2링기어(R2)를 고정한 상태에서 구현되며, 상기 제2클러치(CL2)의 추가적인 체결 여부에 따라 EV1모드와 EV2모드의 두 전기차모드를 구현할 수 있다.
상기 HEV모드는 상기 제1브레이크(BK1), 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2) 중 어느 하나만 체결된 상태로서, 엔진(E/G)에서 출력되는 동력과 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)의 구동에 의해 조합된 구동력이 출력요소(OUT)로 출력되어 이루어지는 것으로서 HEV1, HEV2 및 HEV3의 3가지 하이브리드모드가 가능하며, 상기 고정기어비모드는 표시된 바와 같이 엔진(E/G)만 구동되는 상태에서 일정한 변속비로 1단 내지 4단의 모드로 작동될 수 있다.
이와 같이 다양한 운전모드를 차량의 주행상황에 맞게 적절히 조합하여 제어함으로써, 보다 효율적인 하이브리드 차량의 구동으로 향상된 연비의 확보가 가능하게 된다.
한편, 도 5의 제5실시예와 도 6의 제6실시예에서는, 상기 엔진(E/G)은 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)에 연결되고, 상기 제1모터제너레이터(MG1)는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제3선기어(S3)에 연결되며, 상기 제2모터제너레이터(MG2)는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2)에 연결되고, 상기 출력요소(OUT)는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2캐리어(C2)에 연결되며, 상기 제1브레이크(BK1)는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2링기어(R2)에 연결되고, 상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1선기어(S1)와 상기 제2유성기어 세트(PG2)의 제2링기어(R2) 사이에 설치된 구조가 공통된다.
여기서, 도 5의 상기 제5실시예는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1캐리어(C1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2) 사이가 직결된 구조이며, 도 6의 상기 제6실시예는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1캐리어(C1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2) 사이를 제2클러치(CL2)로 단속적으로 연결할 수 있도록 된 구조인 차이가 있다.
또한, 이들 도 5의 실시예와 도 6의 실시예는 각각 도 1과 도 3의 실시예와는 상기 엔진(E/G)이 제1유성기어세트(PG1)의 제1캐리어(C1)에 연결되는지 제1링기어(R1)에 연결되는지의 차이와 그에 따른 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소들과의 연결에만 차이가 있다.
이상의 제1실시예 내지 제6실시예 모두의 경우에서, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 롱피니언(P)은 상기 제1선기어(S1)와 치합되는 부분과 상기 제3선기어(S3)와 치합되는 부분이 동일한 기어 잇수로 형성된 구조로 할 수도 있고, 상기 제1선기어(S1)와 치합되는 제1피니언부(P1)와 상기 제3선기어(S3)에 치합되는 제3피니언부(P3)가 서로 다른 기어 잇수로 형성된 구조로 할 수도 있다.
참고로, 도면에서 상기 제1선기어(S1)와 치합되는 부분과 상기 제3선기어(S3)와 치합되는 부분이 동일한 기어 잇수로 형성된 구조를 가진 롱피니언은 단순히 P로 표시하고, 서로 다른 기어 잇수로 형성된 제1피니언부와 제3피니언부가 있는 롱피니언은 단순한 P만으로 표시하지 않고, P1과 P3로 표시하였다.
도 1, 도 5, 도 6은 롱피니언(P)이 제1선기어(S1)와 치합되는 부분과 제2선기어(S2)가 치합되는 부분이 동일한 기어 잇수로 형성된 예를 예시하고 있으며, 이외 도 2 내지 도 4의 실시예는 상기 롱피니언이 제1피니언부(P1)와 제3피니언부(P3)로 나뉘어 서로 다른 기어 잇수를 가지도록 형성된 예들을 예시하고 있다.
도 2 내지 도 4와 같이 상기 롱피니언이 제1피니언부(P1)와 제3피니언부(P3)로 단을 지어 형성되고, 여기에 각각 제1선기어(S1)와 제3선기어(S3)가 치합되도록 하면, 상기 제1피니언부(P1)와 제1선기어(S1)의 잇수 관계 및 상기 제3피니언부(P3)와 제3선기어(S3)의 잇수 관계를 서로 독립적으로 설정할 수 있게 됨으로써, 상기 제1선기어(S1)에 연결되는 제1클러치(CL1)의 용량을 상기 제1피니언부(P1)와 제1선기어(S1)의 잇수 관계를 조절하여 설계할 수 있으며, 상기 제3선기어(S3)에 연결되는 제1모터제너레이터(MG1)의 용량을 상기 제3피니언부(P3)와 제3선기어(S3)의 잇수 관계를 조절하여 설계할 수 있어서, 설계 자유도의 증가로 보다 컴팩트한 변속기의 설계가 가능한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 제1실시예의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 제2실시예를 도시한 것으로서 그 구조와 운전모드표를 함께 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 제3실시예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 제4실시예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 제5실시예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 제6실시예를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
PG1; 제1유성기어세트 PG2; 제2유성기어세트
BK1; 제1브레이크 OUT; 출력요소
CL1; 제1클러치 E/G; 엔진
MG1; 제1모터제너레이터 MG2; 제2모터제너레이터
P; 롱피니언 S1; 제1선기어
S3; 제3선기어 C1; 제1캐리어
S2; 제2선기어 C2; 제2캐리어
R2; 제2링기어 R1; 제1링기어
BK2; 제2브레이크 CL2; 제2클러치
CL3; 제3클러치 P1; 제1피니언부
P3; 제3피니언부

Claims (27)

  1. 적어도 4개의 회전요소를 구비한 제1유성기어세트와;
    3개의 회전요소 중 2개의 회전요소가 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 연결되되, 이 중 적어도 하나는 연결상태가 단속될 수 있도록 연결되는 제2유성기어세트와;
    상기 제2유성기어세트의 한 회전요소의 회전을 구속할 수 있도록 구비된 제1브레이크;
    를 포함하여 구성되고, 상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 회전요소들에는 적어도 2개 이상의 상호 독립적인 동력원과 출력요소가 연결되되, 상기 동력원은 상기 제1유성기어세트에 연결되는 엔진 및 제1모터제너레이터와 상기 제2유성기어세트에 연결되는 제2모터제너레이터로 된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1브레이크에 의해 회전이 구속될 수 있도록 구비된 상기 제2유성기어세트의 회전요소가 제1클러치에 의해 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 단속 가능하게 연결되고;
    상기 제2유성기어세트의 회전요소들 중 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 연결되지 않는 나머지 한 회전요소에 상기 출력요소가 연결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유성기어세트는 하나의 롱피니언에 각각 독립적으로 치합된 제1선기어와 제3선기어를 포함하는 4개의 회전요소로 이루어진 롱피니언타입 유성기어세트로 이루어지고;
    상기 제1유성기어세트의 회전요소들 중 상기 엔진에 연결된 회전요소와 상기 제1모터제너레이터에 연결된 회전요소 이외의 두 회전요소는 상기 제2유성기어세트의 회전요소와 단속적으로 연결되는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1캐리어에 연결되고;
    상기 제1모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트의 제3선기어에 연결되며;
    상기 제2모터제너레이터는 상기 제2유성기어세트의 제2선기어에 연결되고;
    상기 출력요소는 상기 제2유성기어세트의 제2캐리어에 연결되며;
    상기 제1브레이크는 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 연결되고;
    상기 제1클러치는 상기 제1유성기어세트의 제1선기어와 상기 제2유성기어세트의 제2링기어 사이에 설치된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 직결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2유성기어세트의 제2선기어의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크와;
    상기 제1유성기어세트의 제1캐리어를 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1링기어의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크와;
    상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제2클러치와;
    상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제3클러치;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1링기어에 연결되고;
    상기 제1모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트의 제3선기어에 연결되며;
    상기 제2모터제너레이터는 상기 제2유성기어세트의 제2선기어에 연결되고;
    상기 출력요소는 상기 제2유성기어세트의 제2캐리어에 연결되며;
    상기 제1브레이크는 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 연결되고;
    상기 제1클러치는 상기 제1유성기어세트의 제1선기어와 상기 제2유성기어세트의 제2링기어 사이에 설치된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 직결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  14. 청구항 5 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 롱피니언은 상기 제1선기어와 치합되는 부분과 상기 제3선기어와 치합되는 부분이 동일한 기어 잇수로 형성된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  15. 청구항 5 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 롱피니언은 상기 제1선기어와 치합되는 제1피니언부와 상기 제3선기어에 치합되는 제3피니언부가 서로 다른 기어 잇수로 형성된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  16. 4개의 회전요소를 구비한 제1유성기어세트와;
    총 3개의 회전요소들 중 2개의 회전요소가 상기 제1유성기어세트에 단속적으로 연결되는 제2유성기어세트와;
    상기 제1유성기어세트와 단속적으로 연결되는 제2유성기어세트의 회전요소들 중 한 회전요소의 회전을 구속할 수 있도록 구비된 제1브레이크와;
    상기 제1유성기어세트와 단속적으로 연결되는 제2유성기어세트의 회전요소들 이외의 나머지 한 회전요소에 연결된 출력요소와;
    상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 회전요소들에 각각 독립적으로 구동력을 인가할 수 있도록 설치되는 적어도 2개 이상의 동력원;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 동력원은
    상기 제1유성기어세트의 회전요소들에 각각 연결되는 엔진 및 제1모터제너레이터와;
    상기 제2유성기어세트의 회전요소들 중 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 적어도 단속적으로 연결되는 회전요소에 연결되는 제2모터제너레이터;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1유성기어세트는 하나의 롱피니언에 각각 독립적으로 치합된 제1선기어와 제3선기어 및 제1캐리어와 제1링기어로 이루어진 4개의 회전요소를 구비한 롱피니언타입 유성기어세트로 이루어지고;
    상기 제2유성기어세트는 제2선기어와 제2캐리어 및 제2링기어로 이루어진 싱글피니언 유성기어세트로 이루어지며;
    상기 제1브레이크에 의해 회전이 구속되는 제2유성기어세트의 회전요소와 상기 제1유성기어세트의 회전요소 사이에는 제1클러치가 구비되고;
    상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1캐리어에 연결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 직결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 직결되고;
    상기 제2유성기어세트의 제2선기어의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크와;
    상기 제1유성기어세트의 제1캐리어를 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  22. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1링기어의 회전을 구속할 수 있도록 설치된 제2브레이크와;
    상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제2클러치와;
    상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사 이를 단속적으로 연결할 수 있도록 구비된 제3클러치;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  23. 청구항 17에 있어서,
    상기 제1유성기어세트는 하나의 롱피니언에 각각 독립적으로 치합된 제1선기어와 제3선기어 및 제1캐리어와 제1링기어로 이루어진 4개의 회전요소를 구비한 롱피니언타입 유성기어세트로 이루어지고;
    상기 제2유성기어세트는 제2선기어와 제2캐리어 및 제2링기어로 이루어진 싱글피니언 유성기어세트로 이루어지며;
    상기 제1브레이크에 의해 회전이 구속되는 제2유성기어세트의 회전요소와 상기 제1유성기어세트의 회전요소 사이에는 제1클러치가 구비되고;
    상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1링기어에 연결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이는 직결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  25. 청구항 23에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어 사이를 단속적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  26. 청구항 18 내지 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 롱피니언은 상기 제1선기어와 치합되는 부분과 제3선기어와 치합되는 부분이 동일한 기어 잇수로 형성된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  27. 청구항 18 내지 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 롱피니언은 상기 제1선기어와 치합되는 제1피니언부와 상기 제3선기어에 치합되는 제3피니언부가 서로 다른 기어 잇수로 형성된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
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