KR20210089478A - 하이브리드 차량용 동력전달장치 - Google Patents

하이브리드 차량용 동력전달장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210089478A
KR20210089478A KR1020200002679A KR20200002679A KR20210089478A KR 20210089478 A KR20210089478 A KR 20210089478A KR 1020200002679 A KR1020200002679 A KR 1020200002679A KR 20200002679 A KR20200002679 A KR 20200002679A KR 20210089478 A KR20210089478 A KR 20210089478A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gear
shaft
input shaft
input
output shaft
Prior art date
Application number
KR1020200002679A
Other languages
English (en)
Inventor
황성욱
어순기
유일한
김동우
최용석
박종효
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020200002679A priority Critical patent/KR20210089478A/ko
Priority to US16/890,355 priority patent/US10843548B1/en
Publication of KR20210089478A publication Critical patent/KR20210089478A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/78—Special adaptation of synchronisation mechanisms to these gearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/042—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/042—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement
    • F16H37/046—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement with an additional planetary gear train, e.g. creep gear, overdrive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/42—Clutches or brakes
    • B60Y2400/421—Dog type clutches or brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/70—Gearings
    • B60Y2400/73—Planetary gearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2005—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with one sets of orbital gears
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

하이브리드 차량용 동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치는 출력축 상에 1개의 유성기어세트를 적용하여 다단의 고정 변속단으로 이루어지는 엔진 모드를 구현하고, 하나의 입력축 상에 1개의 모터/제너레이터를 추가 적용하여 다단의 고정 변속단과 함께 전기 자동차 모드 및 패러럴 하이브리드 모드의 구현이 가능하도록 함으로써, 동력 전달 성능의 측면에서 유리하고, 3개의 싱크로나이저와 2개의 도그 클러치를 적용하여 습식 클러치를 최소화함에 따라 드레그 손실을 줄이고, 중량을 최소화하여 연비를 향상시킨다.

Description

하이브리드 차량용 동력전달장치{POWER TRANSMISSION SYSTEM OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량용 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력축과 출력축 상에 모터/제너레이터와 유성기어세트를 각각 적용하고, 3개의 싱크로나이저와 2개의 도그 클러치 및 하나의 엔진 클러치를 통하여 다단의 고정 변속단으로 구현되는 엔진 모드 및 패러럴 하이브리드 모드를 구현함과 동시에 다단의 전기 자동차 모드를 구현할 수 있는 하이브리드 차량용 동력전달장치에 관한 것이다.
차량에 있어서의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심 기술로서, 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 해소하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.
이러한 친환경 자동차 기술은 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 효율과 편의성을 향상시킨 듀얼 클러치 변속기(DCT : Dual Clutch Transmission)를 예로 들 수 있다.
상기에서 본 발명과 관련되는 DCT는 자동 변속기내에 2개의 클러치 기구(clutch device)와, 기본적인 수동 변속기의 기어 트레인을 보유하며, 엔진으로부터 입력되는 회전력을 2개의 클러치를 이용하여 2개의 입력축에 선택적으로 전달하여, 상기한 기어 트레인을 이용하여 변속한 후, 출력한다.
이러한 DCT는 5단 이상의 고단 변속기를 컴팩트(compact)하게 구현하기 위한 시도가 계속되고 있으며, 2개의 클러치와 동기장치(synchronizing device)들을 컨트롤러에 의해 제어함으로써, 운전자의 수동적인 변속을 불필요하게 하는 AMT(Automatic Manual Transmission)로 구현되고 있다.
이에 따라, DCT는 유성기어 타입의 자동 변속기와 비교하여 동력전달 효율이 우수하고, 다단화에 따른 부품의 변경 및 추가가 용이하다는 장점이 연비 규제와 다단화 효율의 중요성에 부응할 수 있기 때문에 더욱 각광을 받고 있다.
그러나 이러한 DCT는 적어도 5개 이상의 습식 클러치가 적용되어 유압 제어에 필요한 구성품이 추가되고, 습식 클러치에 의한 드레그 손실과 동력 전달 효율 측면에서 불리하고, 중량 및 재료비 절감에 불리하다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 출력축 상에 1개의 유성기어세트를 적용하여 다단의 고정 변속단으로 이루어지는 엔진 모드를 구현하고, 하나의 입력축 상에 1개의 모터/제너레이터를 추가 적용하여 다단의 고정 변속단과 함께 전기 자동차 모드 및 패러럴 하이브리드 모드의 구현이 가능하도록 함으로써, 동력 전달 성능의 측면에서 유리한 하이브리드 차량용 동력전달장치를 제공하고자 한다.
또한, 3개의 싱크로나이저와 2개의 도그 클러치를 적용하여 습식 클러치를 최소화함에 따라 드레그 손실을 줄이고, 중량을 최소화하여 연비를 향상시키는 하이브리드 차량용 동력전달장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진과 제1 모터/제너레이터의 회전동력을 변속하여 출력하는 하이브리드 차량용 동력전달장치에 있어서, 엔진 출력축 선상에 배치되어 상기 엔진 출력축에 선택적으로 연결되는 제1 입력축; 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 일측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 제1 모터/제너레이터의 로터에 고정 연결되는 제2 입력축; 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 타측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 제1 입력축에 선택적으로 연결되는 제3 입력축; 상기 제1 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 중간축; 상기 제1 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 제1, 제2, 제3 입력축으로부터 변속되어 전달되는 회전동력을 출력하는 출력축; 상기 출력축 상에 배치되어 선기어를 통하여 상기 출력축 상에 고정 연결되며, 상기 제1, 제3 입력축으로부터 선택적으로 입력되는 회전동력을 합성 변속하여 상기 출력축으로 출력하는 유성기어세트; 및 상기 제1, 제2, 제3 입력축 및 중간축과, 상기 출력축 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축을 통해 입력되는 회전동력을 변속하는 복수의 기어열을 포함하는 하이브리드 차량용 동력전달장치가 제공될 수 있다.
상기 복수의 기어열은 상기 제3 입력축에 고정 연결되는 제2 외접기어와, 상기 출력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 외접기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트의 링기어와 고정 연결되며, 상기 출력축에 선택적으로 연결되는 제3 외접기어를 포함하는 제1 기어열; 상기 제3 입력축 상에 고정 연결되는 제2 변속기어와, 상기 중간축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 변속기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 중간축에 선택적으로 연결되는 제1 변속기어를 포함하는 제2 기어열; 상기 제1 입력축에 고정 연결되는 제1 입력기어와, 상기 중간축 상에 고정 연결된 상태로 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1 외접기어와, 상기 출력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트의 유성캐리어에 선택적으로 연결되는 제4 외접기어를 포함하는 제3 기어열; 상기 제2 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축에 선택적으로 연결되는 제3 변속기어와, 상기 출력축에 고정 연결되어 상기 제3 변속기어와 외접 기어 연결되는 제5 외접기어를 포함하는 제4 기어열; 상기 제2 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축에 선택적으로 연결되는 제4 변속기어와, 상기 출력축에 고정 연결되어 상기 제4 변속기어와 외접 기어 연결되는 제6 외접기어를 포함하는 제5 기어열; 및 상기 출력축 상에 고정 연결되는 출력기어와, 상기 출력기어와 외접 기어 연결되는 디프렌셜의 종감속기어를 포함하는 제6 기어열로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제1 변속기어는 제1 싱크로나이저에 의하여 중간축에 선택적으로 동기 연결되고, 상기 제3 입력축은 제2 싱크로나이저에 의하여 제1 입력축에 선택적으로 동기 연결되며, 상기 제3, 제4 변속기어는 제3 싱크로나이저에 의하여 제2 입력축에 각각 선택적으로 동기 연결될 수 있다.
또한, 상기 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.
상기 유성기어세트는 상기 제1, 제3 기어열 사이에 배치되어 선기어가 상기 출력축에 고정 연결되고, 링기어가 상기 제1 기어열의 제3 외접기어와 고정 연결되고, 유성캐리어가 상기 제3 기어열의 제4 외접기어와 선택적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 입력축은 상기 엔진 출력축에 엔진 클러치를 통하여 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 제3 외접기어는 상기 출력축에 제1 도그 클러치를 통하여 선택적으로 연결되고, 상기 제4 외접기어는 상기 유성기어세트의 유성캐리어에 제2 도그 클러치를 통하여 선택적으로 연결될 수 있다.
한편, 상기 하이브리드 차량용 동력전달장치는 제2 모터/제너레이터와, 상기 제2 모터/제너레이터의 제2 로터와 연결된 상태로 상기 중간축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되어 상기 중간축과 외접 기어 연결되는 모터축을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 복수의 기어열은 상기 제3 입력축에 고정 연결되는 제2 외접기어와, 상기 출력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 외접기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트의 링기어와 고정 연결되며, 상기 출력축에 선택적으로 연결되는 제3 외접기어를 포함하는 제1 기어열; 상기 제3 입력축 상에 고정 연결되는 제2 변속기어와, 상기 중간축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 변속기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 중간축에 선택적으로 연결되는 제1 변속기어를 포함하는 제2 기어열; 상기 제1 입력축에 고정 연결되는 제1 입력기어와, 상기 중간축 상에 고정 연결된 상태로 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1 외접기어와, 상기 출력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트의 유성캐리어에 선택적으로 연결되는 제4 외접기어와, 상기 모터축 상에 고정 연결되어 상기 제1 외접기어와 외접 기어 연결되는 모터기어를 포함하는 제3 기어열; 상기 제2 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축에 선택적으로 연결되는 제3 변속기어와, 상기 출력축에 고정 연결되어 상기 제3 변속기어와 외접 기어 연결되는 제5 외접기어를 포함하는 제4 기어열; 상기 제2 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축에 선택적으로 연결되는 제4 변속기어와, 상기 출력축에 고정 연결되어 상기 제4 변속기어와 외접 기어 연결되는 제6 외접기어를 포함하는 제5 기어열; 및 상기 출력축 상에 고정 연결되는 출력기어와, 상기 출력기어와 외접 기어 연결되는 디프렌셜의 종감속기어를 포함하는 제6 기어열로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 변속기어는 제1 싱크로나이저에 의하여 중간축에 선택적으로 동기 연결되고, 상기 제3 입력축은 제2 싱크로나이저에 의하여 제1 입력축에 선택적으로 동기 연결되며, 상기 제3, 제4 변속기어는 제3 싱크로나이저에 의하여 제2 입력축에 각각 선택적으로 동기 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치는 출력축 상에 1개의 유성기어세트를 적용하여 다단의 고정 변속단으로 이루어지는 엔진 모드를 구현하고, 1개 혹은 2개의 모터/제너레이터를 추가 적용하여 다단의 고정 변속단과 함께 패러럴 하이브리드 모드의 구현이 가능하며, 별도의 전기자동차 모드 및 시리즈 모드를 구현할 수 있어 동력 전달 성능의 측면에서 유리하다.
또한, 기존의 습식 클러치 대신 3개의 싱크로나이저와 2개의 도그 클러치가 적용되어 중량 및 드레그 손실을 줄이며, 이로 인해 연비를 향상시킬 수 있다.
이외에, 본 발명의 실시 예들로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예들에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예들에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 변속 작동표이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 변속 작동표이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 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 제1 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치는 동력원인 엔진(ENG)과 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력을 변속하여 출력하게 되며, 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3), 중간축(CS), 출력축(OS), 유성기어세트(PG), 및 복수의 기어열(GT1,GT2,GT3)(GT4)(GT5)(GT6)을 포함하여 이루어진다.
상기 동력원인 엔진(ENG)은 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등의 공지의 엔진이 이용될 수 있다.
상기 제1 모터/제너레이터(MG1)는 공지와 같이 모터와 제너레이터 기능을 수행하며, 변속기 하우징(H)에 고정되는 제1 스테이터(ST1)와, 상기 제1 스테이터(ST1)의 반경방향 내측에서 회전 가능하게 지지되는 제1 로터(RT1)를 포함하여 이루어진다.
상기 엔진(ENG)과 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력은 제1 입력축(IS1)과 제2 입력축(IS2)으로 전달되어 제1 기어열(GT1) 내지 제6 기어열(GT6)과 유성기어세트(PG)를 통해 복수의 변속단으로 변속되어 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되는 과정으로 변속이 이루어진다.
상기와 같은 변속 흐름 과정에서, 회전동력을 전달하는 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3)은 동일 축선 상에 배치되고, 중간축(CS)과, 출력축(OS)은 상기 제1 입력축(IS1)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치된다.
상기 제1 입력축(IS1)은 엔진 출력축(EOS)의 선상에 배치되어 엔진 출력축(EOS)과 선택적으로 연결되어 엔진(ENG)의 회전동력을 선택적으로 전달받는다.
상기 제2 입력축(IS2)은 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축(IS1)의 외주 일측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 제1 로터(RT1)와 고정 연결된다.
즉, 상기 제2 입력축(IS2)은 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력을 상시 전달받는다.
여기서, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)는 상기 엔진 출력축(EOS)의 축선 상에 배치된다.
상기 제3 입력축(IS3)은 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축(IS1)의 외주 타측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 상기 제1 입력축(IS1)에 선택적으로 연결된다.
상기 중간축(CS)은 상기 제1 입력축(IS1)과 각각 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는데, 상기 제1, 제3 입력축(IS1)(IS3) 사이에 외접 기어 연결을 통해 동력 연결 가능하게 구성된다.
상기 출력축(OS)은 상기 제1 입력축(IS1)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3)으로부터 제1, 제3, 제4, 제5 기어열(GT1)(GT3)(GT4)(GT5)을 통해 변속되어 전달되는 회전동력을 제6 기어열(GT6)인 출력기어(OG)와 종감속기어(FDG)를 통해 디프렌셜(DIFF)에 전달한다.
상기 유성기어세트(PG)는 상기 출력축(OS) 상에 배치되어 제1 회전요소(N1)인 선기어(S)를 통하여 출력축(OS) 상에 고정 연결되어 상기 제1, 제3 입력축(IS1)(IS3)으로부터 선택적으로 입력되는 회전동력을 합성 변속하여 출력축(OS)으로 출력한다.
상기 유성기어세트(PG)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 회전요소(N1)인 선기어(S)와, 상기 선기어(S)와 외접으로 치합되는 복수의 피니언 기어(P)를 자전 및 공전이 가능하게 회전 지지하는 제2 회전요소(N2)인 유성캐리어(PC)와, 상기 복수의 피니언 기어(P)와 내접으로 치합되어 상기 선기어(S)와 동력 연결되는 제3 회전요소(N3)인 링기어(R)를 포함한다.
상기 복수의 기어열은 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3) 및 중간축(CS)과, 상기 출력축(OS) 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)을 통해 입력되는 회전동력을 다단으로 변속하게 된다.
즉, 상기 복수의 기어열은 상기 제1, 제2, 제3 입력축(IS1)(IS2)(IS3)과, 중간축(CS)과, 출력축(OS)에 배치되는 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 기어열(GT1)(GT2)(GT3)(GT4)(GT5)(GT6)을 포함한다.
상기 제1 기어열(GT1)은 상기 제3 입력축(IS3)에 고정 연결되는 제2 외접기어(EG2)와, 상기 출력축(OS) 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 외접기어(EG2)와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트(PG)의 링기어(R)와 고정 연결되며 상기 출력축(OS)에 선택적으로 연결되는 제3 외접기어(EG3)를 포함한다.
상기 제2 기어열(GT2)은 상기 제3 입력축(IS3) 상에 고정 연결되는 제2 변속기어(SG2)와, 상기 중간축(CS) 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 변속기어(SG2)와 외접 기어 연결된 상태로 상기 중간축(CS)에 선택적으로 연결되는 제1 변속기어(SG1)를 포함한다.
상기 제3 기어열(GL3)은 상기 제1 입력축(IS1)에 고정 연결되는 제1 입력기어(IG1)와, 상기 중간축(CS) 상에 고정 연결된 상태로 상기 제1 입력기어(IG1)와 외접 기어 연결되는 제1 외접기어(EG1)와, 상기 출력축(OS) 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력기어(IG1)와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)에 선택적으로 연결되는 제4 외접기어(EG4)를 포함한다.
상기 제4 기어열(GT4)은 상기 제2 입력축(IS2) 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축(IS2)에 선택적으로 연결되는 제3 변속기어(SG3)와, 상기 출력축(OS)에 고정 연결되어 상기 제3 변속기어(SG3)와 외접 기어 연결되는 제5 외접기어(EG5)를 포함한다.
상기 제5 기어열(GT5)은 상기 제2 입력축(IS2) 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축(IS2)에 선택적으로 연결되는 제4 변속기어(SG4)와, 상기 출력축(OS)에 고정 연결되어 상기 제4 변속기어(SG4)와 외접 기어 연결되는 제6 외접기어(EG6)를 포함한다.
상기 제6 기어열(GL6)은 상기 출력축(OS) 상에 고정 연결되는 출력기어(OG)와, 상기 출력기어(OG)와 외접 기어 연결되는 디프렌셜(DIFF)의 종감속기어(FDG)를 포함한다.
여기서, 상기 유성기어세트(PG)는 제1 기어열(GT1)과 제3 기어열(GT3) 사이에 배치되어 선기어(S)가 상기 출력축에 고정 연결되고, 링기어(R)가 상기 제1 기어열(GT1)의 제3 외접기어(EG3)와 고정 연결되고, 유성캐리어(PC가 상기 제3 기어열(GT3)의 제4 외접기어(EG4)와 선택적으로 연결된다.
또한, 상기 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 기어열(GT1)(GT2)(GT3)(GT4)(GT5)(GT6)을 구성하는 각각의 구동기어 및 피동기어에 대한 기어비는 필요로 하는 변속기의 설계 조건에 따라 설정될 수 있다.
그리고 상기에서, 상호 선택적으로 연결하는 부분에 결합요소인 클러치와 싱크로나이저가 배치되는데, 본 발명의 제1 실시 예에서는 엔진 클러치(ECL)과 2개의 도그 클러치(DC1)(DC2), 및 3개의 싱크로나이저(SL1)(SL2)(SL3)가 구성된다.
상기 엔진 클러치(ECL)는 엔진 출력축(EOS)과 제1 입력축(IS1) 사이에 배치되어 엔진 출력축(EOS)과 제1 입력축(IS1)을 선택적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.
제1 도그 클러치(DC1)는 제3 외접기어(EG3)와 출력축(OS) 사이에 배치되어 상기 3 외접기어(EG3)와 출력축(OS)을 선택적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.
제2 도그 클러치(DC2)는 제4 외접기어(EG4)와 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)사이에 배치되어 상기 제4 외접기어(EG4)와 유성캐리어(PC)를 선택적으로 연결하여 동력이 전달되도록 한다.
상기 제1 싱크로나이저(SL1)는 제1 변속기어(SG1)와 중간축(CS) 사이에 구성되어 상기 제1 변속기어(SG1)를 중간축(CS)에 선택적으로 동기 연결한다.
상기 제2 싱크로나이저(SL2)는 제2 변속기어(SG2)가 고정 연결된 상기 제3 입력축(IS3)과 상기 제1 입력축(IS1) 사이에 구성되어 상기 제3 입력축(IS3)을 제1 입력축(IS1)에 선택적으로 동기 연결한다.
또한, 상기 제3 싱크로나이저(SL3)는 제3, 제4 변속기어(SG3)(SG4)와 제2 입력축(IS2)) 사이에 구성되어 상기 제3 변속기어(SG3) 또는 제4 변속기어(SG4)를 제2 입력축(IS2))에 각각 선택적으로 동기 연결한다
상기에서, 엔진 클러치(ECL)는 유압제어장치로부터 공급되는 유압에 의하여 작동되는 다판식 유압마찰결합유닛으로 이루어질 수 있으며, 주로 습식 다판형 유압마찰결합유닛이 사용되지만, 도그 클러치, 전자식 클러치, 자분식 클러치 등과 같이 전자제어장치로부터 공급되는 전기적인 신호에 따라 작동될 수 있는 결합유닛으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 도그 클러치(DC1)(DC2)는 치 결합에 의해 동력 연결을 가능하게 하는 클러치를 적용하여 출력축(OS)으로의 동력전달효율을 높이고, 싱크로나이저나 일반 습식 클러치에 비하여 변속기의 전장을 축소할 수 있다.
또한, 상기에서 제1, 제2, 제3 싱크로나이저(SL1)(SL2)(SL3)는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하며, 상기 제1, 제2, 제3 싱크로나이저(SL1)(SL2)(SL3)에 적용되는 제1, 제2, 제3 슬리이브(SLE1)(SLE2)(SLE3)는 공지에서와 같이 미도시된 별도의 액추에이터를 구비하며, 상기 액추에이터는 트랜스밋션 제어유닛에 의하여 제어되면서 변속을 실시한다.
상기와 같이 하이브리드 차량용 동력전달장치를 구성함에 있어서는 엔진(ENG)의 후측으로부터 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 기어열(GT1)(GT2)(GT3)(GT4)(GT5)의 순으로 배치되고, 제6 기어열(GT6)은 제3 싱크로나이저(SL3)에 의해 공간이 확보되는 상기 제4, 제5 기어열(GT4)(GT5) 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 변속 작동표로서, 5개의 고정변속단을 갖는 엔진 모드 및 페러렐 하이브리드 모드와 2개의 전기자동차 모드(EV 모드)를 구현할 수 있으며, 이러한 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.
[엔진 모드 전진 1속](페러렐 하이브리드 모드 전진 1속)
엔진 모드의 전진 1속(FD1)에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SL1)의 제1 슬리이브(SLE1)를 작동하여 제1 변속기어(SG1)를 중간축(CS)에 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL), 제1 도그 클러치(DC1)를 동시에 작동 제어한다.
이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL), 제1 싱크로나이저(SL1)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제3 기어열(GT3), 중간축(CS), 제2 기어열(GT2), 제3 입력축(IS3), 제1 기어열(GT1)로 전달된다.
그리고 상기 제1 기어열(GT1)에 전달된 회전동력은 제1 도그 클러치(DC1)의 작동에 의하여 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 1속의 주행이 이루어진다.
상기 엔진 모드의 전진 1속(FD1)에서는 엔진(ENG)의 구동력에 의하여 주행하고자 할 때를 가정하여 설명하였으며, 이때, 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SLE3)를 작동하여 제3 변속기어(SG3) 또는 제4 변속기어(SG4)를 제2 입력축(IS2)에 동기 연결하고, 상기 제1 모터/ 제너레이터(MG1)를 구동 제어하면, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력을 제2 입력축(IS2), 제4 기어열(GT4) 또는 제5 기어열(GT5)을 통해 출력축(OS)으로 전달하여 토크 어스시트가 가능한 패러럴 하이브리드 모드 전진 1속을 구현할 수 있다.
[엔진 모드 전진 2속](페러렐 하이브리드 모드 전진 2속)
엔진 모드의 전진 2속(FD2)에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SL2)의 제2 슬리이브(SLE2)를 작동하여 제2 변속기어(SG2)가 고정 연결된 제3 입력축(IS3)을 제1 입력축(IS1)에 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL), 제1 도그 클러치(DC1)를 동시에 작동 제어한다.
이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL), 제2 싱크로나이저(SL2)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제3 입력축(IS3), 제1 기어열(GT1)로 전달된다.
그리고 상기 제1 기어열(GT1)에 전달된 회전동력은 제1 도그 클러치(DC1)의 작동에 의하여 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 2속의 주행이 이루어진다.
상기 엔진 모드의 전진 2속(FD2)에서는 엔진(ENG)의 구동력에 의하여 주행하고자 할 때를 가정하여 설명하였으며, 이때, 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SLE3)를 작동하여 제3 변속기어(SG3) 또는 제4 변속기어(SG4)를 제2 입력축(IS2)에 동기 연결하고, 상기 제1 모터/ 제너레이터(MG1)를 구동 제어하면, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력을 제2 입력축(IS2), 제4 기어열(GT4) 또는 제5 기어열(GT5)을 통해 출력축(OS)으로 전달하여 토크 어스시트가 가능한 패러럴 하이브리드 모드 전진 2속을 구현할 수 있다.
[엔진 모드 전진 3속](페러렐 하이브리드 모드 전진 3속)
엔진 모드의 전진 3속(FD3)에서는 도 2에서와 같이, 엔진 클러치(ECL), 제1, 제2 도그 클러치(DC1)(DC2)를 동시에 작동 제어한다.
이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제3 기어열(GT3)로 전달된다.
그리고 제1 도그 클러치(DC1)의 작동에 의해 유성기어세트(PG)는 링기어(R)와 선기어(S)가 연결되어 하나로 회전하는 상태가 되며, 상기 제3 기어열(GT3)에 전달된 회전동력은 제2 도그 클러치(DC2)의 작동에 의해 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)에 전달된다.
이에 따라, 상기 제3 기어열(GT3)을 통해 전달된 회전동력은 선기어(S)와 고정 연결된 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 3속의 주행이 이루어진다.
상기 엔진 모드의 전진 3속(FD3)에서는 엔진(ENG)의 구동력에 의하여 주행하고자 할 때를 가정하여 설명하였으며, 이때, 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SLE3)를 작동하여 제3 변속기어(SG3) 또는 제4 변속기어(SG4)를 제2 입력축(IS2)에 동기 연결하고, 상기 제1 모터/ 제너레이터(MG1)를 구동 제어하면, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력을 제2 입력축(IS2), 제4 기어열(GT4) 또는 제5 기어열(GT5)을 통해 출력축(OS)으로 전달하여 토크 어스시트가 가능한 패러럴 하이브리드 모드 전진 3속을 구현할 수 있다.
[엔진 모드 전진 4속](페러렐 하이브리드 모드 전진 4속)
엔진 모드의 전진 4속(FD4)에서는 도 2에서와 같이, 제2 싱크로나이저(SL2)의 제2 슬리이브(SLE2)를 작동하여 제2 변속기어(SG2)가 고정 연결된 제3 입력축(IS3)을 제1 입력축(IS1)에 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL), 제2 도그 클러치(DC2)를 동시에 작동 제어한다.
이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL), 제2 싱크로나이저(SL2)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제3 입력축(IS3), 제1 기어열(GT1)로 전달되면서 제1 입력축(IS1)으로부터 제3 기어열(GT3)에도 전달된다.
그리고 상기 제1 기어열(GT1)에 전달된 회전동력은 유성기어세트(PG)의 링기어(R)로 전달되고, 상기 제 3 기어열(GT3)로 전달된 회전동력은 상기 제2 도그 클러치(DC2)의 작동에 의하여 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달된다.
그러면, 상기 제1 기어열(GT1)과 제3 기어열(GT3)을 통하여 상기 유성기어세트(PG)의 링기어(R)와 유성캐리어(PC)로 각각 전달되는 회전동력은 증속되어 선기어(S)와 연결된 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 4속의 주행이 이루어진다.
상기 엔진 모드의 전진 4속(FD4)에서는 엔진(ENG)의 구동력에 의하여 주행하고자 할 때를 가정하여 설명하였으며, 이때, 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SLE3)를 작동하여 제3 변속기어(SG3) 또는 제4 변속기어(SG4)를 제2 입력축(IS2)에 동기 연결하고, 상기 제1 모터/ 제너레이터(MG1)를 구동 제어하면, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력을 제2 입력축(IS2), 제4 기어열(GT4) 또는 제5 기어열(GT5)을 통해 출력축(OS)으로 전달하여 토크 어스시트가 가능한 패러럴 하이브리드 모드 전진 4속을 구현할 수 있다.
[엔진 모드 전진 5속](페러렐 하이브리드 모드 전진 5속)
엔진 모드의 전진 5속(FD5)에서는 도 2에서와 같이, 제1 싱크로나이저(SL1)의 제1 슬리이브(SLE1)를 작동하여 제1 변속기어(SG1)를 중간축(CS)에 동기 연결하고, 엔진 클러치(ECL), 제2 도그 클러치(DC2)를 동시에 작동 제어한다.
이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL), 제1 싱크로나이저(SL1)의 작동에 의하여 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제3 기어열(GT3), 중간축(CS), 제2 기어열(GT2), 제3 입력축(IS3), 제1 기어열(GT1)로 전달된다.
그리고 상기 제1 기어열(GT1)에 전달된 회전동력은 유성기어세트(PG)의 링기어(R)로 전달되고, 상기 제 3 기어열(GT3)로 전달된 회전동력은 상기 제2 도그 클러치(DC2)의 작동에 의하여 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 전달된다.
그러면, 상기 제1 기어열(GT1)과 제3 기어열(GT3)을 통하여 상기 유성기어세트(PG)의 링기어(R)와 유성캐리어(PC)로 각각 전달되는 회전동력은 증속되어 선기어(S)와 연결된 출력축(OS)을 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 5속의 주행이 이루어진다.
상기 엔진 모드의 전진 5속(FD5)에서는 엔진(ENG)의 구동력에 의하여 주행하고자 할 때를 가정하여 설명하였으며, 이때, 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SLE3)를 작동하여 제3 변속기어(SG3) 또는 제4 변속기어(SG4)를 제2 입력축(IS2)에 동기 연결하고, 상기 제1 모터/ 제너레이터(MG1)를 구동 제어하면, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력을 제2 입력축(IS2), 제4 기어열(GT4) 또는 제5 기어열(GT5)을 통해 출력축(OS)으로 전달하여 토크 어스시트가 가능한 패러럴 하이브리드 모드 전진 5속을 구현할 수 있다.
[EV 모드 전진 1속]
EV 모드의 전진 1속(FD1)에서는 도 2에서와 같이, 엔진 클러치(ECL)를 해제하고, 엔진(ENG)의 구동을 정지한 상태에서, 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SLE3)를 작동하여 제4 변속기어(SG4)를 제2 입력축(IS2)에 동기 연결하고, 제1 모터/제너레이터(MG1)를 구동하여 이루어진다.
이에 따라, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력은 제2 입력축(IS2), 제5 기어열(GT5)을 통해 출력축(OS)으로 전달되어 전기자동차 모드(EV모드)의 전진 1속(FD1)으로 주행이 이루어진다. 이때, 제1 모터/제너레이터(MG1)를 역회전 구동하면, 후진 변속도 가능하다.
[EV 모드 전진 2속]
EV 모드의 전진 2속(FD2)에서는 도 2에서와 같이, 엔진 클러치(ECL)를 해제하고, 엔진(ENG)의 구동을 정지한 상태에서, 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SLE3)를 작동하여 제3 변속기어(SG3)를 제2 입력축(IS2)에 동기 연결하고, 제1 모터/제너레이터(MG1)를 구동하여 이루어진다.
이에 따라, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력은 제2 입력축(IS2), 제4 기어열(GT4)을 통해 출력축(OS)으로 전달되어 전기자동차 모드(EV모드)의 전진 2속(FD2)으로 주행이 이루어진다. 이때, 제1 모터/제너레이터(MG1)를 역회전 구동하면, 후진 변속도 가능하다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 모식도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동력전달장치는 상기 제1 실시 예의 구성에서, 동력원으로 제2 모터/제너레이터(MG2)가 추가 적용되며, 상기 중간축(CS)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되어 상기 중간축(CS)과 외접 기어 연결되는 모터축(MS)을 더 포함하는 차이점이 있다.
여기서, 상기 모터축(MS)는 제2 모터/제너레이터(MG2)의 제2 로터(RT2)와 고정 연결된 상태로 제2 모터/제너레이터(MG2)의 회전동력이 직접 전달된다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시 예는 제1 실시 예와 비교하여 제2 모터/제너레이터(MG2)와, 상기 중간축(CS)와 외접기어 연결되는 모터축(MS)이 추가됨에 따라 제3 기어열(GT3)에 모터기어(MG)가 추가되는 차이점이 있다.
즉, 상기 제3 기어열(GT3)은 상기 제1 입력축(IS1)에 고정 연결되는 제1 입력기어(IG1)와, 상기 중간축(CS) 상에 고정 연결된 상태로 상기 제1 입력기어(IG1)와 외접 기어 연결되는 제1 외접기어(EG1)와, 상기 출력축(OS) 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력기어(IG1)와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)에 선택적으로 연결되는 제4 외접기어(EG4), 및 상기 모터축(MS) 상에 고정 연결되어 상기 제1 외접기어(EG1)와 외접 기어 연결되는 모터기어(MG)를 포함한다.
이러한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치는 제1 실시 예와 비교하여 제2 모터/제너레이터(MG2)와, 모터축(MS)의 추가와 제3 기어열(GT3)에 모터기어(MG)가 추가되는 외에는 제1 실시 예의 구성과 동일하여 상세한 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 변속 작동표로서, 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.
상기 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치는 제1 실시 예와 동일하게 5개의 고정변속단을 갖는 엔진 모드 및 페러렐 하이브리드 모드와 2개의 전기자동차 모드(EV 모드)를 구현할 수 있으며, 제2 모터/제너레이터(MG2)의 추가로 2개의 시리즈(Series) 모드의 구현과 엔진 시동을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 의한 변속 모드인 5개의 고정변속단을 갖는 엔진 모드 및 페러렐 하이브리드 모드와 2개의 전기자동차 모드(EV 모드)는 제1 실시 예와 동일하여 상세한 작동 설명은 생략하고, 추가되는 상기 2개의 시리즈(Series) 모드에 대해서만 설명한다.
[Series 모드 전진 1속]
Series 모드의 전진 1속(FD1)에서는 도 4에서와 같이, 엔진 클러치(ECL)를 작동한 상태로, 제2 모터/제너레이터(MG2)를 이용하여 엔진(ENG)을 시동한다. 동시에, 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SLE3)를 작동하여 제4 변속기어(SG4)를 제2 입력축(IS2)에 동기 연결하고, 제1 모터/제너레이터(MG1)를 구동하여 이루어진다.
이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL)의 작동에 따라 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제3 기어열(GT3)을 통하여 제2 모터/제너레이터(MG2)로 전달되어 제2 모터/제너레이터(MG2)가 발전하도록 하며, 상기 제2 모터/제너레이터(MG2)에서 발전된 전기를 이용하여 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)를 구동시킨다.
또한, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력은 제2 입력축(IS2), 제5 기어열(GT5)을 통해 출력축(OS)으로 전달되어 Series 모드의 전진 1속(FD1)으로 주행이 이루어진다. 이때, 제1 모터/제너레이터(MG1)를 역회전 구동하면, 후진 변속도 가능하다.
[Series 모드 전진 2속]
Series 모드의 전진 2속(FD2)에서는 도 4에서와 같이, 엔진 클러치(ECL)를 작동한 상태로, 제2 모터/제너레이터(MG2)를 이용하여 엔진(ENG)을 시동한다. 동시에, 제3 싱크로나이저(SL3)의 제3 슬리이브(SLE3)를 작동하여 제3 변속기어(SG3)를 제2 입력축(IS2)에 동기 연결하고, 제1 모터/제너레이터(MG1)를 구동하여 이루어진다.
이에 따라, 엔진(ENG)의 회전동력은 엔진 클러치(ECL)의 작동에 따라 엔진 출력축(EOS), 제1 입력축(IS1), 제3 기어열(GT3)을 통하여 제2 모터/제너레이터(MG2)로 전달되어 제2 모터/제너레이터(MG2)가 발전하도록 하며, 상기 제2 모터/제너레이터(MG2)에서 발전된 전기를 이용하여 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)를 구동시킨다.
또한, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)의 회전동력은 제2 입력축(IS2), 제4 기어열(GT4)을 통해 출력축(OS)으로 전달되어 Series 모드의 전진 2속(FD2)으로 주행이 이루어진다. 이때, 제1 모터/제너레이터(MG1)를 역회전 구동하면, 후진 변속도 가능하다.
상기와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치는 출력축(OS) 상에 1개의 유성기어세트(PG)를 적용하여 5단의 고정 변속단으로 이루어지는 엔진 모드를 구현하고, 1개 혹은 2개의 모터/제너레이터(MG1)(MG2)를 추가 적용하여 5단의 고정 변속단과 함께 패러럴 하이브리드 모드의 구현이 가능하며, 2개의 전기자동차 모드(EV 모드) 또는 2개의 Series 모드를 구현할 수 있다.
이와 같이, 다양한 변속 모드를 구현할 수 있어 동력 전달 성능의 측면에서 유리하고, 패러럴 하이브리드 모드를 통해 5개의 고정 변속단에서 토크를 어시스트하여 변속 단절감을 개선할 수 있다.
또한, 기존의 습식 클러치 대신 3개의 싱크로나이저와 2개의 도그 클러치가 적용되어 중량면에서 유리하고, 습식 클러치의 단점인 드레그 손실을 줄일 수 있어 연비를 향상시키는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
EOS... 엔진 출력축(크랭크 축)
IS1,IS2, IS3... 제1, 제2, 제3 입력축
CS... 중간축
OS... 출력축
ECL... 엔진 클러치
GT1,GT2,GT3,GT4,GT5,GT6... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 기어열
IG1... 제1 입력기어
EG1,EG2,EG3,EG4,EG5,EG6... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6 외접기어
SG1,SG2,SG3,SG4... 제1, 제2, 제3, 제4 변속기어
OG... 출력기어
PG... 유성기어세트
SL1,SL2,SL3... 제1, 제2, 제3 싱크로나이저
MG1,MG2... 제1, 제2 모터/제너레이터
FDG... 종감속기어
DIFF...디프렌셜

Claims (14)

  1. 엔진과 제1 모터/제너레이터의 회전동력을 변속하여 출력하는 하이브리드 차량용 동력전달장치에 있어서,
    엔진 출력축 선상에 배치되어 상기 엔진 출력축에 선택적으로 연결되는 제1 입력축;
    중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 일측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 제1 모터/제너레이터의 로터에 고정 연결되는 제2 입력축;
    중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 타측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 제1 입력축에 선택적으로 연결되는 제3 입력축;
    상기 제1 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 중간축;
    상기 제1 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되며, 상기 제1, 제2, 제3 입력축으로부터 변속되어 전달되는 회전동력을 출력하는 출력축;
    상기 출력축 상에 배치되어 선기어를 통하여 상기 출력축 상에 고정 연결되며, 상기 제1, 제3 입력축으로부터 선택적으로 입력되는 회전동력을 합성 변속하여 상기 출력축으로 출력하는 유성기어세트; 및
    상기 제1, 제2, 제3 입력축 및 중간축과, 상기 출력축 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축을 통해 입력되는 회전동력을 변속하는 복수의 기어열;
    을 포함하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기어열은
    상기 제3 입력축에 고정 연결되는 제2 외접기어와, 상기 출력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 외접기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트의 링기어와 고정 연결되며, 상기 출력축에 선택적으로 연결되는 제3 외접기어를 포함하는 제1 기어열;
    상기 제3 입력축 상에 고정 연결되는 제2 변속기어와, 상기 중간축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 변속기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 중간축에 선택적으로 연결되는 제1 변속기어를 포함하는 제2 기어열;
    상기 제1 입력축에 고정 연결되는 제1 입력기어와, 상기 중간축 상에 고정 연결된 상태로 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1 외접기어와, 상기 출력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트의 유성캐리어에 선택적으로 연결되는 제4 외접기어를 포함하는 제3 기어열;
    상기 제2 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축에 선택적으로 연결되는 제3 변속기어와, 상기 출력축에 고정 연결되어 상기 제3 변속기어와 외접 기어 연결되는 제5 외접기어를 포함하는 제4 기어열;
    상기 제2 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축에 선택적으로 연결되는 제4 변속기어와, 상기 출력축에 고정 연결되어 상기 제4 변속기어와 외접 기어 연결되는 제6 외접기어를 포함하는 제5 기어열; 및
    상기 출력축 상에 고정 연결되는 출력기어와, 상기 출력기어와 외접 기어 연결되는 디프렌셜의 종감속기어를 포함하는 제6 기어열로 이루어지는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 변속기어는 제1 싱크로나이저에 의하여 중간축에 선택적으로 동기 연결되고,
    상기 제3 입력축은 제2 싱크로나이저에 의하여 제1 입력축에 선택적으로 동기 연결되며,
    상기 제3, 제4 변속기어는 제3 싱크로나이저에 의하여 제2 입력축에 각각 선택적으로 동기 연결되는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유성기어세트는
    싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유성기어세트는
    상기 제1, 제3 기어열 사이에 배치되어 선기어가 상기 출력축에 고정 연결되고, 링기어가 상기 제1 기어열의 제3 외접기어와 고정 연결되고, 유성캐리어가 상기 제3 기어열의 제4 외접기어와 선택적으로 연결되는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 입력축은
    상기 엔진 출력축에 엔진 클러치를 통하여 선택적으로 연결되는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제3 외접기어는 상기 출력축에 제1 도그 클러치를 통하여 선택적으로 연결되고,
    상기 제4 외접기어는 상기 유성기어세트의 유성캐리어에 제2 도그 클러치를 통하여 선택적으로 연결되는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량용 동력전달장치는
    제2 모터/제너레이터와, 상기 제2 모터/제너레이터의 제2 로터와 연결된 상태로 상기 중간축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되어 상기 중간축과 외접 기어 연결되는 모터축을 더 포함하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 기어열은
    상기 제3 입력축에 고정 연결되는 제2 외접기어와, 상기 출력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 외접기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트의 링기어와 고정 연결되며, 상기 출력축에 선택적으로 연결되는 제3 외접기어를 포함하는 제1 기어열;
    상기 제3 입력축 상에 고정 연결되는 제2 변속기어와, 상기 중간축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 변속기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 중간축에 선택적으로 연결되는 제1 변속기어를 포함하는 제2 기어열;
    상기 제1 입력축에 고정 연결되는 제1 입력기어와, 상기 중간축 상에 고정 연결된 상태로 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1 외접기어와, 상기 출력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제1 입력기어와 외접 기어 연결된 상태로 상기 유성기어세트의 유성캐리어에 선택적으로 연결되는 제4 외접기어와, 상기 모터축 상에 고정 연결되어 상기 제1 외접기어와 외접 기어 연결되는 모터기어를 포함하는 제3 기어열;
    상기 제2 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축에 선택적으로 연결되는 제3 변속기어와, 상기 출력축에 고정 연결되어 상기 제3 변속기어와 외접 기어 연결되는 제5 외접기어를 포함하는 제4 기어열;
    상기 제2 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 제2 입력축에 선택적으로 연결되는 제4 변속기어와, 상기 출력축에 고정 연결되어 상기 제4 변속기어와 외접 기어 연결되는 제6 외접기어를 포함하는 제5 기어열; 및
    상기 출력축 상에 고정 연결되는 출력기어와, 상기 출력기어와 외접 기어 연결되는 디프렌셜의 종감속기어를 포함하는 제6 기어열로 이루어지는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 변속기어는 제1 싱크로나이저에 의하여 중간축에 선택적으로 동기 연결되고,
    상기 제3 입력축은 제2 싱크로나이저에 의하여 제1 입력축에 선택적으로 동기 연결되며,
    상기 제3, 제4 변속기어는 제3 싱크로나이저에 의하여 제2 입력축에 각각 선택적으로 동기 연결되는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 유성기어세트는
    싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 유성기어세트는
    상기 제1, 제3 기어열 사이에 배치되어 선기어가 상기 출력축에 고정 연결되고, 링기어가 상기 제1 기어열의 제3 외접기어와 고정 연결되고, 유성캐리어가 상기 제3 기어열의 제4 외접기어와 선택적으로 연결되는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 입력축은
    상기 엔진 출력축에 엔진 클러치를 통하여 선택적으로 연결되는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제3 외접기어는 상기 출력축에 제1 도그 클러치를 통하여 선택적으로 연결되고,
    상기 제4 외접기어는 상기 유성기어세트의 유성캐리어에 제2 도그 클러치를 통하여 선택적으로 연결되는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
KR1020200002679A 2020-01-08 2020-01-08 하이브리드 차량용 동력전달장치 KR20210089478A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200002679A KR20210089478A (ko) 2020-01-08 2020-01-08 하이브리드 차량용 동력전달장치
US16/890,355 US10843548B1 (en) 2020-01-08 2020-06-02 Power transmission apparatus of hybrid electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200002679A KR20210089478A (ko) 2020-01-08 2020-01-08 하이브리드 차량용 동력전달장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210089478A true KR20210089478A (ko) 2021-07-16

Family

ID=73462042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200002679A KR20210089478A (ko) 2020-01-08 2020-01-08 하이브리드 차량용 동력전달장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10843548B1 (ko)
KR (1) KR20210089478A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016221057B4 (de) * 2016-10-26 2024-06-13 Audi Ag Hybridantriebsstrang für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug
CN112606675B (zh) * 2020-12-07 2023-10-03 东风汽车集团有限公司 混合动力驱动方法、装置、动力***、车辆及相关设备

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100569140B1 (ko) * 2003-12-10 2006-04-07 현대자동차주식회사 이중 클러치 변속기
KR102451883B1 (ko) * 2017-10-19 2022-10-06 현대자동차 주식회사 차량용 변속장치
KR102575173B1 (ko) * 2018-08-22 2023-09-05 현대자동차 주식회사 차량용 변속장치

Also Published As

Publication number Publication date
US10843548B1 (en) 2020-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102563439B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102563438B1 (ko) 차량용 변속장치
US10300782B2 (en) Power transmission apparatus for a vehicle
KR101588775B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102563436B1 (ko) 차량용 변속장치
CN109707817B (zh) 用于车辆的动力传动设备
KR101628147B1 (ko) 차량용 변속장치
US10272765B1 (en) Power transmission apparatus for a vehicle
KR101588796B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102529390B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102575178B1 (ko) 차량용 변속장치
KR101294089B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102575177B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102575183B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102529391B1 (ko) 차량용 변속장치
KR20190043817A (ko) 차량용 변속장치
KR20210013453A (ko) 하이브리드 차량용 동력전달장치
KR20200138947A (ko) 하이브리드 차량용 동력전달장치
KR102451888B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102417375B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102575173B1 (ko) 차량용 변속장치
KR102394572B1 (ko) 차량용 변속장치
KR20200129283A (ko) 하이브리드 차량용 동력전달장치
KR20200129282A (ko) 차량용 변속장치
KR101294090B1 (ko) 차량용 변속장치