KR20230012867A - 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛 - Google Patents

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박성탄
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Abstract

본 발명은 제2회전자(131)를 가지는 제2전기기계(130)와, 상기 제2회전자(131)의 회전축과 동축인 제1축(111)이 회전축이 되는 제1회전자(121)를 가지는 제1전기기계(120)와, 상기 제1축(111)에 결합된 내연기관(110)과, 상기 제2회전자(131)의 회전축과 제1축(111)이 결합 분리되도록 작동하는 클러치(140)와, 상기 제2회전자(131)의 회전축과 일체로 회전하도록 구비된 구동기어(170)와, 상기 구동기어(170)와 치합하는 차동기어(180)를 가지며 양측으로 휠구동축(151, 153)이 구비된 차동장치(150)를 포함하며; 댐핑유닛(160)은 제1회전자(121)와 일체로 회전하도고 구비되는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100)에 관한 것이다.

Description

다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛{A multi mode drive unit for hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 자동차용 구동 유닛에 관한 것으로, 댐핑 유닛이 제1 전기기계에 통합되어 콤팩트한 구조를 가지는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛에 관한 것이다.
대한민국 공개번호 제10-2020-0088796호 공개특허공보에 가변 출력 변속비를 갖는 하이브리드 자동차용 구동 유닛(1)이 공지되어 있으나, 구조가 복잡하고, 부품 수도 많으며, 설치를 위하여 축 방향으로 필요로 하는 공간이 큰 문제점이 있었다.
대한민국 공개번호 제10-2020-0088796호 공개특허공보
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구조가 간단하고 부품수도 적으며, 축 방향으로 컴팩트한 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 제2회전자를 가지는 제2전기기계와, 상기 제2회전자의 회전축과 동축인 제1축이 회전축이 되는 제1회전자를 가지는 제1전기기계와, 상기 제1축에 결합된 내연기관과, 상기 제2회전자의 회전축과 제1축이 결합 분리되도록 작동하는 클러치와, 상기 제2회전자의 회전축과 일체로 회전하도록 구비된 구동기어와, 상기 구동기어와 치합하는 차동기어를 가지며 양측으로 휠구동축이 구비된 차동장치를 포함하며; 댐핑유닛은 제1회전자와 일체로 회전하도록 구비되는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛을 제공한다.
상기에서, 축 방향으로 상기 제1전기기계는 제2전기기계와 내연기관 사이에 위치하여 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 댐핑유닛은 제1회전자의 축 방향 양측에 각각 결합되어 구비된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 클러치가 분리된 상태에서는 제2전기기계에 의하여 구동기어와 차동기어가 구동되어 차동장치의 양측 휠구동축이 회전되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 내연기관이 작동하면 제1축과 함께 제1회전자가 회전하며, 상기 제1전기기계는 발전기로 작용하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 클러치가 결합된 상태에서는 제2회전자의 회전축과 제1축이 회전하여 제2전기기계와 내연기관에 의하여 구동기어와 차동기어가 구동되며 차동장치의 양측 휠구동축이 회전되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제1축의 회전에 의하여 제1회전자가 회전하며, 상기 제1전기기계는 발전기로 작용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100)에 의하면, 드라이브 라인이 단순화되고, 부품 수도 적어지며, 진동 소음도 감소하고, 설치를 위한 공간도 적어지며, 경량화되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 구조도이며,
도 2는 본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛의 작동 모드를 설명학하기 위하여 도시한 개략적인 구조도이며,
도 3은 본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛의 다른 작동 모드를 설명학하기 위하여 도시한 개략적인 구조도이며,
도 4는 본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛의 또 다른 작동 모드를 설명학하기 위하여 도시한 개략적인 구조도이다.
본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명의 설명에 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 구조도이며, 도 2는 본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛의 작동 모드를 설명하기 위하여 도시한 개략적인 구조도이며, 도 3은 본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛의 다른 작동 모드를 설명하기 위하여 도시한 개략적인 구조도이며, 도 4는 본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛의 또 다른 작동 모드를 설명하기 위하여 도시한 개략적인 구조도이다.
설명의 편의를 위하여, 이하의 설명에서 도 1 내지 도 4의 가로 방향을 축 방향으로 설명한다.
본 발명에 따르는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100)은 제2회전자(131)를 가지는 제2전기기계(130)와, 상기 제2회전자(131)의 회전축과 동축인 제1축(111)이 회전축이 되는 제1회전자(121)를 가지는 제1전기기계(120)와, 상기 제1축(111)에 결합된 내연기관(110)과, 상기 제2회전자(131)의 회전축과 제1축(111)이 결합 분리되도록 작동하는 클러치(140)와, 상기 제2회전자(131)의 회전축과 일체로 회전하도록 구비된 구동기어(170)와, 상기 구동기어(170)와 치합하는 차동기어(180)를 가지며 양측으로 휠구동축(151, 153)이 구비된 차동장치(150)를 포함하며; 댐핑유닛(160)은 제1회전자(121)와 일체로 회전하도록 구비된다.
상기 제1축(111)은 내연기관(110)의 출력축에 결합되어, 내연기관(110)의 출력축과 일체로 회전한다. 상기 내연기관(110)의 예로 가솔린 엔진, 디젤 엔진 등을 들 수 있다.
축 방향으로 상기 제1전기기계(120)는 제2전기기계(130)와 내연기관(110) 사이에 위치하여 구비된다. 상기 제1전기기계(120)는 내연기관(110)에 인접하여 위치하며, 상기 제1전기기계(120)에 댐핑유닛(160)이 결합되어 구비된다.
플라이휠 구조의 상기 댐핑유닛(160)은 제1회전자(121)에 통합 결합되어 구비된다. 상기 댐핑유닛(160)은 제1회전자(121)의 축 방향 양측에 각각 결합되어 구비된다. 상기 댐핑유닛(160)은 제1회전자(121)의 축 방향 양측에서 제1축(111)에 결합되어 구비된다.
상기 댐핑유닛(160)이 제1전기기계(120)의 축 방향 양측에 결합되어 구비되므로, 축 방향으로 컴팩트한 구조로 된다.
상기 제2회전자(131)의 회전축과 제1축(111)은 서로 상대 회전 가능하게 구비된다. 상기 제2회전자(131)의 회전축과 제1축(111) 사이에 클러치(170)가 구비된다. 상기 제2회전자(131)의 회전축은 중공축으로 형성되고, 제1축(111)은 단부 일부가 제2회전자(131)의 회전축으로 삽입된 중실축으로 된다. 상기 제2회전자(131)의 회전축에는 제2회전자(131)의 회전축과 일체로 회전하는 구동기어(170)가 구비된다. 상기 구동기어(170)는 도 1에 도시된 바와 같이 클러치(170)에 설치될 수도 있다.
도 1에서 도면부호 103은 제2회전자(131)의 회전축과 제1축(111) 사이에 구비된 베어링을 도시한 것이며, 105와 107은 제1전기기계(120)의 양측에 각각 구비되어 제1축(111)을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 도시한 것이다. 상기 제1회전자(121)에 제1축(111)이 스플라인 결합되어, 제1회전자(121)와 제1축(111)은 일체로 회전한다.
상기 제1전기기계(120)와 제2전기기계(130)는 하우징(도시하지 않음)에 설치된다. 상기 제1전기기계(120)와 제2전기기계(130)는 3상 전동기로서, 외부에서 전류가 공급되면 모터로 작동한다. 그리고 외부에서 회전력이 회전자에 작용하여 회전되면 발전기로 작동한다.
상기 클러치(170)는 축 방향으로 제1전기기계(120)와 제2전기기계(130) 사이에 위치하여 구비된다.
도 2에 빨강색 화살표로 도시한 바와 같이, 상기 클러치(170)가 분리된 상태에서는 제2전기기계(130)에 의하여 구동기어(170)와 차동기어(180)가 구동되어 차동장치(150)의 양측 휠구동축(151, 153)이 회전된다. 내연기관(110)이 구동되어도 클러치(170)가 분리되어 있고, 제1축(111)이 제2회전자(131)의 회전축과 상대 회전 가능하게 구비되므로, 내연기관(110)의 동력은 차동기어(150)로 전달되지 않는다.
상기 클러치(170)가 분리된 상태에서 내연기관(110)이 구동되면, 회전은 제1축(111)을 통하여 전달되어 제1회전자(121)가 회전하게 되며, 상기 제1전기기계(120)는 도 3에 녹색 화살표로 도시한 바와 같이 회전하면서 발전기로 작동한다. 제1전기기계(120)에서 발전된 전기는 배터리에 저장되며 제2전기기계(130)를 구동하는데 사용된다.
상기 클러치(140)가 결합된 상태에서 제2회전자(131)의 회전축과 제1축(111)의 회전은 구동기어(170)와 차동기어(180)로 전달되며(도 4의 빨강색 화살표 참조), 내연기관(110)에 의하여 구동기어(170)와 차동기어(180)가 구동되어(도 4의 청색 화살표 참조), 제2회전자(131)의 동력과 내연기관(110)의 동력이 모두 차동장치(150)로 전달되어 차동장치(150)의 양측 휠구동축(151, 153)이 회전된다. 상기 제1축(111)의 회전에 의하여 제1회전자(121)가 회전하며, 상기 제1전기기계(120)는 발전기로 작용한다.
110: 내연기관 120: 제1전기기계
130: 제3전기기계 140: 클러치
150: 차동장치 160: 댐핑유닛
170: 구동기어 180: 차동기어

Claims (7)

  1. 제2회전자(131)를 가지는 제2전기기계(130)와, 상기 제2회전자(131)의 회전축과 동축인 제1축(111)이 회전축이 되는 제1회전자(121)를 가지는 제1전기기계(120)와, 상기 제1축(111)에 결합된 내연기관(110)과, 상기 제2회전자(131)의 회전축과 제1축(111)이 결합 분리되도록 작동하는 클러치(140)와, 상기 제2회전자(131)의 회전축과 일체로 회전하도록 구비된 구동기어(170)와, 상기 구동기어(170)와 치합하는 차동기어(180)를 가지며 양측으로 휠구동축(151, 153)이 구비된 차동장치(150)를 포함하며; 댐핑유닛(160)은 제1회전자(121)와 일체로 회전하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100).
  2. 제1 항에 있어서, 축 방향으로 상기 제1전기기계(120)는 제2전기기계(130)와 내연기관(110) 사이에 위치하여 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100).
  3. 제2 항에 있어서, 상기 댐핑유닛(160)은 제1회전자(121)의 축 방향 양측에 각각 결합되어 구비된 것을 특징으로 하는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100).
  4. 제1 항 내지 제3 항에 있어서, 상기 클러치(170)가 분리된 상태에서는 제2전기기계(130)에 의하여 구동기어(170)와 차동기어(180)가 구동되어 차동장치(150)의 양측 휠구동축(151, 153)이 회전되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100).
  5. 제4 항에 있어서, 상기 내연기관(110)이 작동하면 제1축(111)과 함께 제1회전자(131)가 회전하며, 상기 제1전기기계(120)는 발전기로 작용하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100).
  6. 제1 항 내지 제3 항에 있어서, 상기 클러치(140)가 결합된 상태에서는 제2회전자(131)의 회전축과 제1축(111)이 회전하여 제2전기기계(130)와 내연기관(110)에 의하여 구동기어(170)와 차동기어(180)가 구동되며 차동장치(150)의 양측 휠구동축(151, 153)이 회전되는 것을 특징으로 하는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100).
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제1축(111)의 회전에 의하여 제1회전자(121)가 회전하며, 상기 제1전기기계(120)는 발전기로 작용하는 것을 특징으로 하는 다중 모드 하이브리드 자동차용 구동 유닛(100).
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