KR100645568B1

KR100645568B1 - Transmission for hybrid electric vehicle

Info

Publication number: KR100645568B1
Application number: KR1020050053037A
Authority: KR
Inventors: 김수훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2006-11-14

Abstract

A transmission of a hybrid electric vehicle is provided to minimize the full length of the transmission and improve the design freedom degree of the engine room by integrally placing the sun gear and the generator of the planetary gear set and having a serial connection with the ring gear and a gear of the first power transfer shaft. A rotary power of an engine(2) is controlled/distributed to an electric motor(10) and a generator(8) through a planetary gear set(6), and the power outputted through a ring gear(28) of the planetary gear set is transferred to a first power transfer shaft(12) by a power transfer unit, is reduced by the gear ratio of gears equipped at the first power transfer shaft and a second power transfer shaft(14) and mutually gear-combined, and drives wheels through a driving shaft(18) containing a differential(16). A transmission(4) of a hybrid electric vehicle integrally connects a sun gear(22) and the generator of the planetary gear set and has a serial connection with the ring gear of the planetary gear set and a gear of the first power transfer shaft. A stator(24) is placed at the center between the sun gear and the generator, and a rotor is formed at the perimeter. The sun gear is formed at the perimeter of the rotor.

Description

Transmission of hybrid electric vehicle {TRANSMISSION FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

도 1은 본 발명에 의한 하이브리드 전기 자동차 변속기의 구성도.1 is a block diagram of a hybrid electric vehicle transmission according to the present invention.

도 2의 (A)(B)는 본 발명에 의한 하이브리드 전기 자동차 변속기의 요부 확대도. 2A and 2B are enlarged views of main parts of a hybrid electric vehicle transmission according to the present invention;

도 3은 종래 하이브리드 전기 자동차 변속기의 구성도이다.3 is a block diagram of a conventional hybrid electric vehicle transmission.

본 발명은 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)의 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속의 길이를 최소화하고 경량화함으로써, 엔진 룸의 설계 자유도를 높이고, 동력전달 효율과 연비를 향상을 도모할 수 있도록 한 하이브리드 전기 자동차의 변속기에 관한 것이다.The present invention relates to a transmission of a hybrid electric vehicle, and more particularly, by minimizing and reducing the length of the shift, so as to increase the design freedom of the engine room and improve the power transmission efficiency and fuel economy. One hybrid electric vehicle relates to a transmission.

예컨대, 하이브리드 전기 자동차라고 함은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량의 주행상태에 따라 어느 한편의 동력을 이용하여 구동하는 방식의 전기 자동차를 의미한다.For example, the hybrid electric vehicle refers to an electric vehicle that is driven by using either power according to the driving state of the vehicle by efficiently combining two or more different power sources.

그리고 상기와 같은 하이브리드 전기 자동차는 대개 차량이 출발하여 일정속 도 도달 전까지는 배터리의 동력을 이용해서 전기모터로 구동하고, 정속 주행시는 엔진의 동력으로 구동하며, 최고속도로 가속시는 엔진과 배터리의 동력을 함께 이용하여 구동하는 방식을 채택하고 있다.In general, the hybrid electric vehicle as described above is driven by the electric motor using the power of the battery until the vehicle starts to reach a certain speed, and is driven by the power of the engine at constant speed, and the engine and the battery at the highest speed are accelerated. It adopts the method of driving by using the power together.

이에 따라 가솔린 또는 디젤등과 같은 화석 연료의 사용을 최소화함으로써, 연비 향상에 근 도움이 됨은 배기 가스 배출의 최소화하여 대기오염을 줄일 수 있는 바, 최근 활발한 연구가 이루어지고 있음은 물론 선진국에서는 이미 양산되어 판매되고 있다.Accordingly, by minimizing the use of fossil fuels such as gasoline or diesel, it helps to improve fuel economy, which can reduce air pollution by minimizing exhaust gas emissions. It is sold.

이와 같은 하이브리드 전기 자동차에 있어서의 변속기의 일반적인 구성을 살펴보면, 도 3에서와 같이, 엔진(100)의 회전동력이 유성기어셋트(102)를 통해 전기모터(104)와 제네레이터(106)로 제어 분배되고, 상기 유성기어셋트(102)의 링기어(108)를 통해 출력되는 동력은 체인(110)등의 동력 전달수단에 의하여 제2축(112)으로 전달되며, 상기 제2축(112)과 제3축(114)에 장착되어 상호 기어 결합되어 있는 기어들의 기어비에 의하여 감속된 후, 제4축(116)에 장치된 디프렌셜(118)을 통해 도시하지 않은 휠을 구동시킬 수 있도록 구성된다.Looking at the general configuration of the transmission in such a hybrid electric vehicle, as shown in Figure 3, the rotational power of the engine 100 is controlled distribution to the electric motor 104 and the generator 106 through the planetary gear set 102 The power output through the ring gear 108 of the planetary gear set 102 is transmitted to the second shaft 112 by a power transmission means such as a chain 110, and the second shaft 112. After being decelerated by the gear ratio of the gears mounted on the third shaft 114 and coupled to each other, the wheel not shown is driven through the differential 118 mounted on the fourth shaft 116. do.

그리고 도 3에서는 전기모터(104)가 링기어(108)에 연결되고, 제네레이터(106)가 선기어(120)와 연결되어 있으며, 엔진(100)의 회전동력이 유성 캐리어(122)를 통해 입력되는 것으로 연결되어 있는 구성의 변속기를 도시하고 있다.In FIG. 3, the electric motor 104 is connected to the ring gear 108, the generator 106 is connected to the sun gear 120, and the rotational power of the engine 100 is input through the planet carrier 122. The transmission of the configuration connected to the figure is shown.

이에 따라 차량의 출발 및 저속주행 등과 같이 높은 토크가 요구될 때는 엔진(100)에 연료가 차단되고 엔진은 정지하고, 도시하지 않은 배터리의 전원을 이용하여 전기 모터(104)가 차량을 구동시키게 된다.Accordingly, when a high torque such as starting of a vehicle and low speed driving is required, fuel is cut off from the engine 100, the engine is stopped, and the electric motor 104 drives the vehicle by using a power source of a battery (not shown). .

이어 정속 주행시에는 엔진(100)의 동력으로 구동되며, 엔진의 동력은 2개의 경로로 나뉘어서 하나의 경로를 통해서는 차량을 직접 구동시키고, 다른 하나의 경로를 통해서는 제네레이터(106)를 회전시켜 발생하는 전류를 이용하여 전기 모터(104)를 구동시켜 엔진 및 전기 모터(104)의 동력에 의하여 차량을 구동시키게 된다.Subsequently, when driving at constant speed, the engine 100 is driven by the power of the engine. The power of the engine is divided into two paths to directly drive the vehicle through one path, and the generator 106 is rotated through the other path. The electric motor 104 is driven using the current to drive the vehicle by the power of the engine and the electric motor 104.

그리고 최고 속도로 주행시에는 상기 정속 주행과 같이 엔진(100)과 전기 모터(104)의 동력을 모두 이용하되, 배터리의 전류까지 이용하여 최고속도로 구동시키게 된다.When driving at the highest speed, the engine 100 and the electric motor 104 are all used as in the constant speed driving, but are driven at the maximum speed using the current of the battery.

또한, 정지 및 감속시에는 엔진(100)에서 다시 전기 모터(104)에 의해서 움직이는 것으로 변환되면서 제네레이터(106)에서 발생되는 전류에 의해 전기 모터(104)가 구동됨과 동시에 배터리의 충전이 이루어지게 되는 것이다.In addition, when the motor is stopped and decelerated, the electric motor 104 is driven by the current generated by the generator 106 while being converted to moving by the electric motor 104 again, and the battery is charged at the same time. will be.

그러나 상기와 같이 구성 동작되는 하이브리드 전기 자동차의 변속기에 있어서는 유성기어셋트로부터 제2축에 회전동력을 전달하기 위하여 일정 폭의 체인 스프로켓과, 체인을 적용하고 있는 바, 변속기의 길이가 길어지면서 엔진 룸의 설계 자유도를 저하시키고, 또한 중량화로 연료 절감에 악영향을 미치고, 체인 구동에 따른 소음을 발생시킨다는 문제점을 내포하고 있다.However, in the transmission of the hybrid electric vehicle constructed as described above, a chain sprocket and a chain having a predetermined width are applied to transmit rotational power from the planetary gear set to the second shaft. It has a problem of lowering the design freedom of the fuel cell, and also deteriorating fuel consumption by weighting and generating noise due to chain driving.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속기의 길이를 최소화하고, 경량화함으로써, 엔진 룸의 설계 자유도를 높이고, 동력전달 효율과 연비를 향상을 도모할 수 있는 하이브리드 전기 자동차의 변속기를 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, the object of the present invention is to minimize the length of the transmission, reduce the weight, increase the design freedom of the engine room, it is possible to improve the power transmission efficiency and fuel economy. To provide a transmission of a hybrid electric vehicle.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 엔진의 회전동력이 유성기어셋트를 통해 전기모터와 제네레이터로 제어 분배되고, 상기 유성기어셋트의 링기어를 통해 출력되는 동력이 동력 전달수단에 의하여 제1 동력 전달축으로 전달되며, 상기 제1 동력 전달축과 제2 동력 전달축에 장착되어 상호 기어 결합되어 있는 기어들의 기어비에 의하여 감속된 후, 디프렌셜을 포함하는 구동축을 통해 휠을 구동시킬 수 있도록 구성되는 하이브리드 전기 자동차의 변속기에 있어서,In order to realize this, the present invention, the rotational power of the engine is controlled and distributed to the electric motor and the generator through the planetary gear set, the power output through the ring gear of the planetary gear set is a first power transmission shaft by the power transmission means. Is transmitted to, and decelerated by the gear ratio of the gears mounted on the first power transmission shaft and the second power transmission shaft coupled to each other, and configured to drive the wheel through the drive shaft including the differential In the transmission of the hybrid electric vehicle,

상기 유성기어셋트의 선기어와 제네레이터를 일체화하고, 유성기어셋트의 링기어를 제1 동력 전달축의 기어와 직결되도록 구성한 하이브리드 전기 자동차의 변속기를 제공함에 있다.The planetary gear set sun gear and the generator is integrated, and the planetary gear set ring gear is configured to be directly connected to the gear of the first power transmission shaft to provide a transmission of a hybrid electric vehicle.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1과 도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 전기 자동차 변속기의 구성도 및 요부 확대도로서, 부호 2는 엔진을 지칭한다. 1 and 2 are a configuration diagram and an enlarged view of a main portion of a hybrid electric vehicle transmission according to the present invention, 2 denotes an engine.

상기 엔진(2)에서 발생된 동력은 본 발명에 의한 변속기(4)를 통해 변속이 이루어져 도시되지 않은 휠을 구동시키게 된다.The power generated by the engine 2 is shifted through the transmission 4 according to the present invention to drive a wheel not shown.

상기 변속기(2)는 유성기어셋트(6), 제네레이터(8), 전기 모터(10)와, 2개의 동력 전달축(12)(14), 디프렌셜(16)을 포함하는 구동축(18)등으로 이루어진다.The transmission 2 comprises a planetary gear set 6, a generator 8, an electric motor 10, and a drive shaft 18 comprising two power transmission shafts 12, 14, and a differential 16. And so on.

상기 유성기어셋트(6)는 유성 캐리어(20)가 엔진(2)과 연결되어 엔진의 동력 을 전달받으며, 선기어(22)는 제네레이터(8)와 일체형으로 이루어지게 되는데, 제2도(A)(B)에서와 같이, 중심부에 스테이터(24)를 두고, 그 외측으로 로터(26)가 형성되며, 로터(26)의 외주측에 선기어(22)가 일체로 형성된다.The planetary gear set 6 is a planetary carrier 20 is connected to the engine 2 to receive the power of the engine, the sun gear 22 is made integral with the generator (8), FIG. 2 (A) As in (B), the stator 24 is placed at the center, and the rotor 26 is formed outside, and the sun gear 22 is integrally formed on the outer circumferential side of the rotor 26.

그리고 링기어(28)는 상기 전기 모터(10)와 연결되어 전기 모터(10)의 동력을 전달받음과 동시에 이의 회전 동력을 하류측으로 전달하게 된다.The ring gear 28 is connected to the electric motor 10 to receive the power of the electric motor 10 and to transmit its rotational power downstream.

이를 위하여 링기어(28)의 외주측 또는 상기 전기 모터(10)와 링기어(28)를 연결하여 주는 연결부재 상에 출력기어(30)가 형성되어, 이 출력기어(32)를 통해 제1 동력 전달축(12)에 엔진 또는 전기 모터(10)의 회전동력을 전달하게 된다.To this end, an output gear 30 is formed on the outer circumferential side of the ring gear 28 or on a connection member connecting the electric motor 10 and the ring gear 28 to form a first gear through the output gear 32. The rotational power of the engine or the electric motor 10 is transmitted to the power transmission shaft 12.

상기 제1 동력 전달축(12)으로 전달된 동력은 제1 동력 전달축(12)과 제2 동력 전달축(14)에 장착되어 상호 기어 결합되어 있는 기어들의 기어비에 의하여 감속된 후, 디프렌셜(16)을 통해 구동축(18)으로 전달되어 도시하지 않은 휠을 구동시킬 수 있도록 구성된다.The power transmitted to the first power transmission shaft 12 is decelerated by the gear ratio of the gears mounted on the first power transmission shaft 12 and the second power transmission shaft 14 and coupled to each other. It is configured to be transferred to the drive shaft 18 through the shiel 16 to drive a wheel (not shown).

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 변속기가 적용된 하이브리드 자동차의 동력 전달 경로는 종래와 마찬가지로, 차량의 출발 및 저속주행 등과 같이 높은 토크가 요구될 때는 엔진(20)에 연료가 차단되고 엔진은 정지하고, 도시하지 않은 배터리의 전원을 이용하여 전기 모터(10)가 차량을 구동시키게 된다.Power transmission path of the hybrid vehicle to which the transmission of the present invention made as described above is applied, as in the prior art, when the high torque is required, such as starting and low-speed driving of the vehicle, the fuel is cut off to the engine 20 and the engine is stopped, The electric motor 10 drives the vehicle by using the battery power that is not.

이어 정속 주행시에는 엔진(2)의 동력으로 구동되며, 엔진의 동력은 2개의 경로로 나뉘어서 하나의 경로를 통해서는 차량을 직접 구동시키고, 다른 하나의 경로를 통해서는 제네레이터(8)를 회전시켜 발생하는 전류를 이용하여 전기 모터(10)를 구동시켜 엔진(2) 및 전기 모터(10)의 동력에 의하여 차량을 구동시키게 된다.Subsequently, when driving at constant speed, the engine is driven by the power of the engine 2, and the power of the engine is divided into two paths to directly drive the vehicle through one path and rotate the generator 8 through the other path. The electric motor 10 is driven using a current to drive the vehicle by the power of the engine 2 and the electric motor 10.

그리고 최고 속도로 주행시에는 상기 정속 주행과 같이 엔진(2)과 전기 모터(10)의 동력을 모두 이용하되, 배터리의 전류까지 이용하여 최고속도로 구동시키게 된다.When driving at the highest speed, the engine 2 and the electric motor 10 are all used as the constant speed driving, but the vehicle is driven at the maximum speed using the current of the battery.

또한, 정지 및 감속시에는 엔진(2)에서 다시 전기 모터(10)에 의해서 움직이는 것으로 변환되면서 제네레이터(8)에서 발생되는 전류에 의해 전기 모터(10)가 구동됨과 동시에 배터리의 충전이 이루어지게 되는 것이다.In addition, when the motor is stopped and decelerated, the electric motor 10 is driven by the electric current generated by the generator 8 while being converted to moving by the electric motor 10 again, and the battery is charged at the same time. will be.

상기와 같이 구성 동작되는 본 발명의 하이브리드 전기 자동차의 변속기는, 제네레이터가 유성기어셋트 외측에 위치하였던 것을 선기어와 일체화함으로써, 변속기 전장(L)을 축소하여 엔진 룸의 설계 자유도를 높이는 효과를 얻을 수 있다.The transmission of the hybrid electric vehicle of the present invention configured and operated as described above integrates the sun gear with the generator located outside the planetary gear set, thereby reducing the transmission length L and increasing the design freedom of the engine room. have.

그리고 상기와 같이 제네레이터와 선기어의 일체화에 따라 직경이 확대되는 링기어를 그대로 제1 동력 전달축과 기어로 직결시킴으로써, 동력전달 성능을 향상시키고, 종래 체인 스프로켓과 체인의 사용을 배제하여 그에 따른 경량화로 연비 향상의 효과를 얻을 수 있는 발명인 것이다.In addition, as described above, by directly connecting the ring gear, the diameter of which is increased according to the integration of the generator and the sun gear, directly with the first power transmission shaft and the gear, the power transmission performance is improved, and thus the weight reduction is achieved by eliminating the use of the conventional chain sprocket and chain. It is an invention which can obtain the effect of fuel efficiency improvement.

Claims

The rotational power of the engine is controlled and distributed to the electric motor and the generator through the planetary gear set, the power output through the ring gear of the planetary gear set is transmitted to the first power transmission shaft by the power transmission means, the first power In a transmission of a hybrid electric vehicle configured to be able to drive a wheel through a drive shaft including a differential after being decelerated by a gear ratio of gears mounted on a transmission shaft and a second power transmission shaft and geared to each other,

And the sun gear of the planetary gear set and the generator are integrated, and the ring gear of the planetary gear set is directly connected to the gear of the first power transmission shaft.

The transmission of claim 1, wherein the sun gear and the generator have a stator at a center portion, a rotor is formed on the outer circumferential side thereof, and the sun gear and the generator are integrated in a configuration in which the sun gear is formed on the outer circumferential side of the rotor.