KR20090044805A - 하이브리드 자동차용 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 관한 것으로서, 하이브리드 전기 자동차용 배터리와 인버터를 통해 연결되는 발전기 겸용 구동모터와, 상기 구동모터의 동력이 선기어로 입력되어 캐리어로 출력되도록 하며 회전력을 최종적으로 감속하는 감속장치와, 상기 구동모터로부터의 구동력을 구동축을 통해 선택적으로 전달받는 차동장치와, 상기 감속장치와 차동장치 사이에 개재되는 클러치 형상의 차동제한장치로 구성되어 단일개의 구동축에 장착됨으로써, 종래 기술 대비, 간단한 구조로서 전체 무게를 감소시킴과 동시에 기계적인 효율 및 공간적인 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 관한 것이다.

하이브리드 자동차, 차동 감속장치, 구동축, 구동모터, 감속장치, 차동장치, 차동제한장치

Description

하이브리드 자동차용 동력전달장치{Power delivery unit of hybrid electric vehicle}

본 발명은 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일축에 구동모터와, 유성기어 셋트 및 차동장치를 구현한 간단한 구조로서, 전체 무게를 감소시키고, 공간적 효율 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 관한 것이다.

일반적으로, 하이브리드 자동차라고 함은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량의 주행상태에 따라 어느 한편의 동력을 이용하여 구동하는 방식의 전기 자동차를 의미한다.

그리고, 상기와 같은 하이브리드 전기 자동차는 대개 차량이 출발하여 일정속도 도달 전까지는 배터리의 동력을 이용해서 구동모터로 구동하고, 정속 주행시는 엔진의 동력으로 구동하며, 최고 속도로 가속시는 엔진과 배터리의 동력을 함께 이용하여 구동하는 방식을 채택하고 있다.

이에 따라 가솔린 또는 디젤 등과 같은 화석 연료의 사용을 최소화함으로써, 연비 향상에 큰 도움이 되며, 이로 인해 배기 가스 배출의 최소화하여 대기오염을 줄일 수 있는 바, 최근 활발한 연구가 이루어지고 있음은 물론 선진국에서는 이미 양산되어 판매되고 있다.

이와 같은 하이브리드 자동차에 채택되는 동력 전달 계통으로서의 하이브리드 시스템으로는 크게 직렬 방식과 병렬 방식, 그리고 상기 직력 및 병렬 방식을 조합하여 동력 배분을 극대화하는 스플릿 방식으로 구분되어 있다.

그런데, 종래의 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 구동축에 출력하는 동력의 크기를 넓은 범위에서 자유롭게 제어하려면 적어도 3개의 구동축이 필요하나, 이는 구동축의 레이아웃 상 불리한 문제점이 있다.

또한, 또 다른 종래의 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 단일개의 구동축에 구동모터와, 차동장치, 그리고 2세트의 유성기어로 이루어진 감속장치로 이루어져 있는데, 이는 원하는 정확한 감속 기어비를 얻기 위하여 감속장치가 2세트로 이루어져 있는데, 이는 기어방향의 레이아웃이 불리한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 하이브리드 전기 자동차용 배터리와 인버터를 통해 연결되는 발전기 겸용 구동모터의 회전 동력을 감속하는 감속장치와, 차륜에 구비된 구동축의 회전 동력이 좌우 차륜에 일정하게 분배하여 미끄럼없이 구동하도록 하는 차동장치와, 상기 차동장치의 구동력을 일부 제한하는 차동제한장치가 단일개의 구동축에 장착되는 간단한 구조로 이루어짐으로써, 전체 무게를 감소시킴과 동시에 기계적인 효율 및 공간적인 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동차용 동력전달장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하이브리드 전기 자동차용 배터리(12)와 인버터(14)를 통해 연결되는 발전기 겸용 구동모터(16)와;

상기 구동모터(16)의 동력이 선기어로 입력되어 캐리어로 출력되도록 하며 회전력을 최종적으로 감속하는 감속장치(18)와;

상기 구동모터(16)로부터의 구동력을 구동축(24)을 통해 선택적으로 전달받는 차동장치(22)와;

상기 감속장치(18)와 차동장치(22) 사이에 개재되어 상기 차동장치(22)의 구동력을 단속하는 차동제한장치(20)로 구성되어 단일개의 구동축(24)에 장착된 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 의하면, 종래 기술 대비, 간단한 구조로서 전체 무게를 감소시킴과 동시에 기계적인 효율 및 공간적인 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 동력전달장치를 적용한 하이브리드 자동차의 계통도이고, 도 2는 도 1의 'A'부를 확대한 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 동력전달장치를 나타내는 도면이다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(12)와, 이 배터리(12)에 저장된 직류 전류를 교류로 변환시키는 인버터(14)와, 이 인버터(14)를 통해 배터리(12)로부터 전력을 공급받는 발전기 겸용 구동모터(16)가 후륜의 구동축(24)에 지지 강성 확보를 위한 지지 베어링(26)을 통해 지지되어 있다.

상기 구동모터(16)는 각각 그 구동력이 선기어로 입력되어 캐리어로 출력되도록 하며 회전력을 최종적으로 감속하는 유성기어 세트로 이루어진 감속장치(18)가 구성되어 있다.

이때, 상기 유성기어 세트의 선기어는 상기 구동모터(16)의 내경부에 스플라 인 결합되어 있는 바, 구동모터(16)의 내측으로 위치하므로 전장에 유리하게 되어 레이 아웃이 개선되고, 결합성도 우수하여 전달 효율 및 강성이 향상된다.

또한, 상기 감속장치(18)의 일측에는 상기 구동모터(16)로부터의 구동력을 구동축(24)을 통해 선택적으로 전달받아 그 구동축(24)의 회전 동력이 좌우 차륜에 일정하게 분배하여 미끄럼없이 좌,우 차륜이 구동하도록 하는 차동장치(22)가 구성되어 있다.

이때, 상기 차동장치(22)에는 차동을 제한하는 차동제한장치(20)인 클러치가 내장되어 있거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 감속장치(18)와 차동장치(22) 사이의 구동축(24)에 개재되어 있다.

상기 차동제한장치(20)는 4WD 차량이 전,후 차륜의 구동력을 배분하는데 반하여, 좌,우 또는 전후 차륜 중 어느 한쪽이 마찰계수가 낮은 노면 상에 있게 되면, 타이어 하중이 감소하여 미끄러지면서 상기 차동장치(22)만으로는 총 구동력 감소로 인한 주행불능 상태에 빠지게 되므로 이러한 문제를 방지하기 위하여 본래의 차동 기능에 제한을 가하여 구동력을 확보하도록 한다.

이와 같이 구성된 하이브리드 자동차용 동력전달장치에서 상기 구동모터(16)는 정상적인 주행 시 배터리(12)로부터 전달되는 전기에너지를 기계에너지로 변환하여 구동축(24)을 구동하게 되며, 이와 반대로 감속 및 제동시 회생 제동력을 의해 상기 구동모터(16)는 각각 제동에 의한 기계에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리(12)를 재충전시키는 발전기의 역할을 하게 된다.

유성기어 세트로 이루어진 상기 감속장치(18)는 구동모터(16)의 동력이 선기 어로 입력되어 캐리어로 출력되며, 링기어는 하우징에 고정된 형태로서, 토크 및 속도 비를 변환시켜 큰 감속이 가능하게 된다.

한편, 상기 차동장치(22) 내에 장착되거나 상기 감속장치(18) 및 차동장치(22) 사이의 구동축(24)에 개재되어 있는 차동제한장치(20)는 상기 차동장치(22)의 일부 구동력을 단속하여 직진 안전성 향상 및 선회시 가속 성능 향상 그리고, 타이어의 슬립을 적게하여 타이어의 수명을 연장시키는 기능을 하게 된다.

따라서, 본 발명은 종래 기술과 비교하여 단일개의 구동축에 구동모터, 감속장치, 차동장치, 차동제한장치가 장착되어 각각 구동함으로써, 전체 무게를 감소시킴과 동시에 기계적인 효율 및 공간적인 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동차용 동력전달장치이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 동력전달장치를 적용한 하이브리드 자동차의 계통도,

도 2는 도 1의 'A'부를 확대한 확대도,

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 동력전달장치를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

12 : 배터리 14 : 인버터

16 : 구동모터 18 : 감속장치

20 : 차동제한장치 22 : 차동장치

24 : 구동축 26 : 지지 베어링

Claims (4)

1. 하이브리드 전기 자동차용 배터리(12)와 인버터(14)를 통해 연결되는 발전기 겸용 구동모터(16)와;

   상기 구동모터(16)의 동력이 선기어로 입력되어 캐리어로 출력되도록 하며 회전력을 최종적으로 감속하는 감속장치(18)와;

   상기 구동모터(16)로부터의 구동력을 구동축(24)을 통해 선택적으로 전달받는 차동장치(22)와;

   상기 감속장치(18)와 차동장치(22) 사이에 개재되어 상기 차동장치(22)의 구동력을 단속하는 차동제한장치(20)로 구성되어 단일개의 구동축(24)에 장착된 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 동력전달장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동모터(16)는 구동축(24)에 지지 강성 확보를 위해 지지 베어링(26)을 통해 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 동력전달장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 감속장치(18)는 그 선기어가 상기 구동모터(16)의 내경부에 스플라인 결합된 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 동력전달장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 차동제한장치(20)는 그 클러치가 차동장치(22)에 내장되어 있거나, 상기 감속장치(18)와 차동장치(22) 사이의 구동축(24)에 개재된 전자 클러치로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 동력전달장치.

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