KR100293543B1 - 하이브리드변속기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 하이브리드 변속기에 관한 것으로서, 엔진(51)으로부터 동력을 전달받아 회전되고 싱크로 메쉬 기구(62)의 선택에 의해 동력이 전달되는 하이 기어(64) 및 로우 기어(63)가 설치된 입력축(61)과, 상기 입력축(61)의 하이기어(64) 및 로우 기어(63)와 일정한 기어비가 형성되게 치합되는 복수의 종동 기어(66a,66b)가 설치되어 변속 동력을 전달하는 출력축(65)과, 상기 출력축(65)의 동력을 추진축(68)을 통해 구동 바퀴(69)측에 전달하는 디퍼렌셜(67)과, 상기 입력축(61)에 연결되어 차량의 감속 주행시 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기(53)와, 상기 발전기(53)에 연결되는 교류는 직류로 직류는 교류로 변환시키는 인버터(54)와, 상기 인버터(54)와 연결되어 상기 발전기(53)에서 발생된 전기가 충전되는 전기 충전기(55)와, 상기 전기 충전기(55) 및 인버터(54)에 연결되어 충전된 전기에 의해 작동되는 전기 모터(56)와, 차량의 발진 및 가속주행시 상기 전기 모터(56)와 상기 출력축(65)을 연결시키는 도그 클러치(70)로 구성됨으로써, 간단한 구조로 차량의 주행 상태에 따라 동력을 효과적으로 단속할 수 있게 되어 연비가 향상됨은 물론 배기 가스가 저감되도록 한 하이브리드 변속기에 관한 것이다.

Description

하이브리드 변속기
본 발명은 자동차의 하이브리드 변속기에 관한 것으로서, 특히 엔진의 동력에 의해 회전되는 입력축에 싱크로 메쉬 기구에 의해 선택되는 하이 기어와 로우 기어를 설치하고 출력축과 전기 모터 사이에는 도그 클러치를 설치하여 차량의 주행 상태에 따라 동력 전달 구조를 다르게 함으로써 간단한 구조로 차량의 주행 상태에 따라 효과적인 구동력을 얻을 수 있도록 한 하이브리드 변속기에 관한 것이다.
자동차의 구동력은 자동차에 실은 화물의 양과 도로의 상황 및 주행 속도 등에 따라서 크게 변화하므로, 이것에 대응하여 자동차에는 엔진의 동력을 적절한 구동력으로 변환시키기 위해 변속기를 설치한다.
여기서, 종래 하이브리드 변속기는 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(1)의 회전동력이 유성 기어 장치(2)를 통해 변속되어 구동축(7)에 전달되고, 이 구동축(7)에 전달된 동력은 구동 기어(8)와 치합된 종동 기어(9) 및 추진축(10)에 의해 구동 바퀴(11)측에 전달된다.
그리고, 상기 유성 기어 장치(2)에는 전기 발전기(3)가 연결되어 주행중 감속하게 되면 엔진(1)의 동력을 전달받아 전기를 발생시키게 된다. 또한, 상기 전기 발전기(3)에서 발생된 전기는 인버터(4)를 통해 전기 충전기(5)에 충전되고, 이후 차량의 발진시나 가속시 상기 구동축(7)을 회전시키는 전기 모터(6)에 전기를 제공하게 된다.
물론, 상기 추진축(10)에는 종동 기어(9) 대신에 링기어(미도시 됨)가 구동기어(8)와 연결되는 디퍼렌셜(미도시 됨)이 설치된 것도 있다.
그리고, 상기한 유성 기어 장치(2)는 선기어가 상기 전기 발전기(3)에 연결되고, 유성 기어 캐리어가 엔진(1)측에 연결되며, 링기어가 구동축(7)에 연결되어, 각각의 회전력을 제어함으로써 동력 전달의 방향과 속도비를 다르게 형성토록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래 하이브리드 변속기는 차량의 발진 및 가속 주행시에는 전기 충전기(5)에 충전된 전기에 의해 전기 모터(6)가 회전되면서 엔진(1)과 함께 구동축(7)을 회전시킴으로써 차량의 발진 및 가속 출력을 높이게 된다.
반면, 차량의 감속 주행시에는 구동축(7) 및 추진축(10)으로의 동력 전달은 줄어들고 엔진(1)의 동력의 전기 발전기(3)로 전달되어 전기를 발생시키고, 이렇게 발생된 전기는 인버터(4)를 통해 전기 충전기(5)에 충전된 후, 차량의 주행 상태가 변하게 되면 전기 모터(6)에 제공되게 된다.
그러나, 상기와 같이 구성되고 작동되는 종래의 하이브리드 변속기는 유성기어 장치를 이용하여 변속 동력을 발생시키기 때문에 동력 전달 구조가 복잡해지고, 또한 전기 모터와 구동축이 바로 연결되어 있어 동력을 효과적으로 단속하지 못하여 연비가 나빠지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 입력축에 하이 기어와 로우 기어를 설치하여 일정한 기어비로 변속 동력을 전달토록 되어 있고 도그 클러치가 설치되어 차량의 주행 상태에 따라 전기 모터를 연결시키도록 함으로써 간단한 구조로 동력 전달 효율을 향상시켜 연비가 절감되도록 한 하이브리드 변속기를 제공하는 데 있다.
제1도는 종래 기술의 하이브리드 변속기가 도시된 개략적인 구성도,
제2도는 본 발명에 따른 하이브리드 변속기가 도시된 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
51 : 엔진 53 : 발전기
54 : 인버터 55 : 전기 충전기
56 : 전기 모터 61 : 입력축
62 : 싱크로 메쉬 기구 63 : 로우 기어
64 : 하이 기어 65 : 출력축
66a, 66b : 종동 기어 67 : 디퍼렌셜
67a : 링 기어 68 : 추진축
69 : 구동 바퀴 70 : 도그 클러치
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명은 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전되고 싱크로 메쉬 기구의 선택에 의해 동력의 전달되는 하이 기어 및 로우 기어가 설치된 입력축과, 상기 입력축의 하이 기어 및 로우 기어와 일정한 기어비로 치합되는 복수의 종동 기어가 설치되어 변속 동력을 전달하는 출력축과, 상기 출력축의 동력을 전달받아 구동 바퀴측에 전달하는 디퍼렌셜과, 상기 입력축에 연결되고 차량의 감속 주행시 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기와, 상기 발전기에 연결되어 교류는 직류로 직류는 교류로 변환시키는 인버터와, 상기 인버터와 연결되고 상기 발전기에서 발생된 전기가 충전되는 전기 충전기와, 상기 인버터를 통해 전기 충전기에 연결되고 전기 충전기에 충전된 전기에 의해 작동되는 전기 모터와, 차량의 발진 및 가속주행시 상기 전기 모터와 상기 출력축을 연결시키는 도그 클러치로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 하이브리드 변속기는 도 2에 도시된 바와 같이 엔진(51)으로부터 동력을 전달받아 회전되고 싱크로 메쉬 기구(62)의 선택에 의해 동력이 전달되는 하이 기어(64) 및 로우 기어(63)가 설치된 입력축(61)과, 상기 입력축(61)의 하이 기어(64) 및 로우 기어(63)와 일정한 기어비가 형성되게 치합되는 복수의 종동 기어(66a,66b)가 설치되어 변속 동력을 전달하는 출력축(65)과, 상기 출력축(65)의 동력을 추진축(68)을 통해 구동 바퀴(69)측에 전달하는 디퍼렌셜(67)과, 상기 입력축(61)에 연결되어 차량의 감속 주행시 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기(53)와, 상기 발전기(53)에 연결되는 교류는 직류로 직류는 교류로 변환시키는 인버터(54)와, 상기 인버터(54)와 연결되어 상기 발전기(53)에서 발생된 전기가 충전되는 전기 충전기(55)와, 상기 전기 충전기(55) 및 인버터(54)에 연결되어 충전된 전기에 의해 작동되는 전기 모터(56)와, 차량의 발진 및 가속주행시 상기 전기 모터(56)와 상기 출력축(65)을 연결시키는 도그 클러치(70)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 입력축(61)에는 하이 기어(64) 및 로우 기어(63)가 공회전되도록 장착되어 있고, 상기 하이 기어(64)와 로우 기어(63) 사이에는 입력축(61)에 직결된 싱크로 메쉬 기구(62)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 하이 기어(64)는 고속 주행시에 싱크로 메쉬 기구(62)를 통해 입력축(61)과 연결되고, 상기 로우 기어(63)는 저속 주행시에 상기 싱크로 메쉬 기구(62) 입력축(61)과 연결된다.
물론, 상기 출력축(65)에도 상기 입력축(61)상의 하이 기어(64)와 로우 기어(63)와 상시 치합되어 출력축(65)에 직결되어 있는 복수 개의 종동기어(66a,66b)가 설치되고, 상기 디퍼렌셜(67)은 그 링기어(67a)가 상기 종동 기어 중 하나(도 2에서는 66b)와 치합되어 변속 동력을 전달받게 되어 있다.
또한, 상기 출력축(65)과 전기 모터(56) 사이에는 도그 클러치(70)가 장치되어 차량의 가속 및 발진시 엔진(51)의 구동력에 전기 모터(56)의 구동력이 가해져서 출력축(65)을 회전시키도록 되어 있다. 그리고, 차량의 주행 속도가 일정 속도(약 20km/s) 이하일 때는 엔진(51)은 정지되고 상기 전기 모터(56)에 의해 출력축(65)이 회전되어 주행토록 되어 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 하이브리드 변속기의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 하이브리드 변속기가 장착된 차량이 발진하게 되면 도그 클러치(70)가 작동되어 출력축(65)과 전기 모터(56)를 연결시키게 된다. 따라서, 전기 충전기(55) 및 인버터(54)로부터 전기를 제공받은 전기 모터(56)가 출력축(65)을 회전시킴으로써 발진시 엔진(51)의 회전력에 전기 모터(56)의 회전력이 가해짐으로써 차량의 발진 출력이 커지게 된다.
이후, 차량이 급가감속 없이 통상 주행을 하게 되면 입력축(61)의 운전자의 조작 의지에 따른 싱크로 메쉬 기구(62)의 작동으로 하이 기어(64) 또는 로우 기어(63)가 출력축(65)의 종동 기어(66a 또는 66b)와 연결되어 종동 기어(66b)에 연결된 디퍼렌셜(67)을 통해 구동 바퀴(69)측에 변속 동력을 전달하게 된다. 이때에는 도그 클러치(70)가 오프 작동되어 전기 모터(56)의 구동력이 출력축(65)에 전달되지 않게 된다.
다음, 차량이 주행중 감속을 하게 되면 발전기(53)가 입력축(61)의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키게 되고, 이렇게 발생된 전기는 인버터(54)를 통해 변환되어 전기 충전기(55)에 충전되게 된다.
반면, 차량이 주행중 가속하게 되면 입력축(61)의 싱크로 메쉬 기구(62)가 하이 기어(64)에 연결되어 출력축(65)에 변속 동력을 제공함과 동시에 도그 클러치(70)가 작동되어 출력축(65)과 전기 모터(56)를 연결시킴으로써 가속을 위한 출력이 급격히 상승하게 된다.
한편, 차량이 일정 속도(여기서는 20km/s) 이하의 저속으로 주행하게 되면 엔진(51)은 정지되어 입력축(61)을 통해서는 동력을 전달하지 않게 되나 도그 클러치(70)가 작동되어 전기 모터(56)의 구동력에 의해 출력축(65)을 회전시킴으로써 차량이 서서히 주행할 수 있게 된다.
따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 하이브리드 변속기는 입력축에 하이 기어와 로우 기어가 설치되고 출력축과 전기 모터사이에 도그 클러치가 설치되어 있기 때문에 간단한 구조로 차량의 주행 상태에 따라 동력을 효과적으로 단속할 수 있게 되어 연비가 향상됨은 물론 배기 가스가 저감되는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전되고 싱크로 메쉬 기구의 선택에 의해 동력이 전달되는 하이 기어 및 로우 기어가 설치된 입력축과, 상기 입력축의 하이 기어 및 로우 기어와 일정한 기어비로 치합되는 복수의 종동 기어가 설치되어 변속 동력을 전달하는 출력축과, 상기 출력축의 동력을 전달받아 구동 바퀴측에 전달하는 디퍼렌셜과, 상기 입력축에 연결되고 차량의 감속 주행시 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기와, 상기 발전기에 연결되어 교류는 직류로 직류는 교류로 변환시키는 인버터와, 상기 인버터와 연결되고 상기 발전기에서 발생된 전기가 충전되는 전기 충전기와, 상기 인버터를 통해 전기 충전기에 연결되고 전기 충전기에 충전된 전기에 의해 작동되는 전기 모터와, 차량의 발진 및 가속주행시 상기 전기 모터와 상기 출력축을 연결시키는 도그 클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력축에는 하이 기어 및 로우 기어가 공회전되도록 장착되어 있고, 상기 하이 기어와 로우 기어 사이에는 입력축에 직결된 싱크로 메쉬 기구가 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 출력축에는 상기 입력축상의 하이 기어와 로우 기어와 상시 치합되어 있고 출력축에 직결되어 있는 복수 개의 종동기어가 설치되며, 상기 종동 기어 중 하나가 상기 디퍼렌셜의 링기어와 치합되어 변속 동력을 전달토록 된 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기.
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