KR100717306B1 - 하이브리드 차량용 동력전달장치 - Google Patents

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 변속기 케이스 내부 유성기어셋트의 링기어와 드라이버 스프로켓에서 발생하는 축방향(thrust) 및 축의 직각방향(radial)에 대한 하중을 지지하여 유성기어셋트의 내구성 및 그 소음을 개선하며, 파킹기어를 감속기어부의 제2축상에 구성하여 경사로 주차시에 파킹기어와 스프레그 사이에 작용하는 토크를 최소화할 수 있도록 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치를 제공한다.
하이브리드 차량, 동력전달장치, 유성기어셋트

Description

하이브리드 차량용 동력전달장치{A TRANSMISSION FOR HYBRID VEHICLES}
도 1은 종래 기술에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 전체 구성 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 전체 구성 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 주요부분의 확대 구성 단면도, 및
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 주요부분의 확대 구성 단면도이다.
본 발명은 하이브리드 차량용 동력전달장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 변속기 케이스 내부 유성기어셋트의 링기어와 드라이버 스프로켓에서 발생하는 축방향(thrust) 및 축에 직각방향(radial)으로의 하중을 지지하여 그 내구성 및 소음을 개선하며, 파킹기어를 감속기어부의 제2축상에 구성하여 경사로 주차시에 파킹기어와 스프레그 사이에 작용하는 토크를 최소화할 수 있도록 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 하이브리드 차량은 두 가지 이상의 동력원을 사용하는 차량으로써, 일반적으로는 엔진과 모터를 사용하여 구동되는 하이브리드 전기 자동차를 말한다.
이러한 하이브리드 자동차는 엔진에 의해 동력을 주 동력원으로 사용하고, 엔진에 의한 동력을 보조적인 동력으로 사용하기 때문에 기계적인 에너지를 전기적인 에너지로 변환하는 비율이 적고, 동력전달 효율이 높다는 장점을 가지고 있다.
이러한 하이브리드 차량에 적용되는 동력전달장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 엔진으로부터 동력을 전달받는 제1축(입력축: 2)상에 동력분배수단인 유성기어셋트(PG)가 배치되고, 이의 유성기어셋트(PG)의 전후측에는 제네레이터(G)와 모터(M)가 배치되며, 상기 유성기어셋트(PG)의 링기어로부터 출력되는 동력은 제2축과 제3축(카운트 샤프트:4, 6)에 형성된 기어를 통해 감속된 상태에서 다시 최종적으로 감속되어 디프렌셜(8)을 통해 미도시한 휠로 최종 동력을 전달하는 구동계를 형성하고 있다.
보다 구체적으로는 상기에서 제1축(2)상의 유성기어셋트(PG)는 유성 캐리어(PC)가 제1축과 연결되고, 선기어(S)가 제네레이터(G)와 연결되며, 링기어(R)가 모터(M)와 연결됨과 동시에 드라이브 스프로켓(10)과 연결된다.
상기 드라이브 스프로켓(8)은 제2축(4)상의 드리븐 스프로켓(12)과 체인(14)으로 연결되어 제2축(4)으로 동력을 전달하고, 제2축(4)의 카운터 드라이브 기어(16)는 제3축(6)의 카운터 드리븐 기어(18)와 치합되어 기어전동으로 동력을 전달 하며, 제3축(6)의 파이널 기어(20)는 디프렌셜 기어(22)와 치합되어 최종적으로 감속이 이루어지면서 디프렌셜(8)을 통해 최종 동력이 드라이브 샤프트인 제4축(24)에 전달하도록 구성하고 있다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 하이브리드 차량용 동력전달장치는 변속기 케이스(26) 내부 유성기어셋트(PG)의 링기어(R)와 드라이버 스프로켓(10)에서 발생하는 축방향(thrust) 및 축의 직각방향(radial)으로의 하중을 효과적으로 지지하지 못하여 그 내구성 및 소음 발생의 문제점을 내포하고 있다.
특히, 상기 유성기어셋트(PG)의 전방에는 상기 드라이브 스프로켓(10)가 링기어(R)의 보스(B) 단부에 축의 직각방향으로 배치되는 연결부재(28)를 통하여 설치되어 축방향으로의 진동에 대한 지지력이 약하며, 상기 유성기어셋트(PG)의 후방에는 상기 제1축(입력축; 2)의 외측에 구성되어 상기 모터(M)의 로터(MR)와 연결되는 허브축(HS)과 상기 유성기어셋트(PG)의 링기어(R) 연결허브(28)가 단순히 스프라인 결합된 상태로 축의 직각방향으로의 진동에 대한 지지력이 약하여 유성기어셋트(PG)의 소음 발생 및 그 내구성을 저해하는 요인으로 작용하게 된다.
또한, 파킹기어(30)가 감속기어부의 제3축(6)상에 구성하여 경사로 등의 주차시에 상기 파킹기어(30)와 스프레그(미도시) 사이에 작용하는 토크가 크게 전달되는 단점도 내포하고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로써, 본 발명의 목적은 변속기 케이스 내부 유성기어셋트의 링기어와 드라이 버 스프로켓에서 발생하는 축방향(thrust) 및 축의 직각방향(radial)에 대한 하중을 지지하여 유성기어셋트의 내구성 및 그 소음을 개선하며, 파킹기어를 감속기어부의 제2축상에 구성하여 경사로 주차시에 파킹기어와 스프레그 사이에 작용하는 토크를 최소화할 수 있도록 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치를 제공하는 것이다,
상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 하이브리드 차량용 동력전달장치는 엔진으로부터 동력을 전달받는 제1축상에 유성기어셋트가 배치되고, 상기 유성기어셋트의 전후측에는 제네레이터(G)와 모터(M)가 각각 배치되며, 상기 유성기어셋트의 링기어로부터 출력되는 동력은 링기어와 연결되는 제1축상의 드라이브 스프로켓과 제2축상의 드리븐 스프로켓에 연결된 체인을 통하여 제2축으로 전달되며, 상기 동력은 제2축과 제3축에 형성된 기어를 통해 최종적으로 감속되어 제4축상의 디프렌셜을 통해 휠로 전달하는 하이브리드 차량용 동력전달장치에 있어서,
상기 드라이브 스프로켓은 상기 유성기어셋트의 링기어의 보스부 외주면을 따라 상기 링기어와 동일 수직선상에 형성되며, 상기 유성기어셋트의 전측에는 상기 링기어의 보스부 선단과, 이에 대응하는 제너레이터 케이스 사이에 설치되어 상기 유성기어셋트의 축방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공해 주는 축방향 지지수단; 상기 유성기어셋트의 후측에는 상기 모터의 로터와 연결된 허브축에 결합되는 상기 링기어의 연결허브와, 이에 대응하는 모터 케이스 사이에 설치되어 축방향 및 축의 직각방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공하는 양방향 지지수단을 동시에 포 함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2축상의 드리븐 스프로켓의 후측에는 파킹기어가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 축방향 지지수단은 상기 링기어의 보스부 선단을 축방향으로 연장하여 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 내주면에 대응하는 상기 제너레이터 케이스의 외측면에는 직각면을 형성하여 상기 연장부 내주면과 상기 직각면 사이에 설치되는 스러스트 볼 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 양방향 지지수단은 상기 링기어의 연결허브 외주면에 내륜이 설치되고, 이에 대응하는 모터 케이스의 외측면 일측에는 외륜이 연장되어 볼트 체결되는 더블 테이퍼 롤러 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 전체 구성 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 주요부분의 확대 구성 단면도이다.
단, 본 발명의 구성을 설명함에 있어서, 종래 기술의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 구성은 상기 도 2에서 도시한 바와 같이, 엔진으로부터 동력을 전달받는 제1축(입력축: 2)상에 동력분배수단인 유성기어셋트(PG)가 배치되고, 이의 유성기어셋트(PG)의 전후측에는 제네레이터(G)와 모터(M)가 배치되며, 상기 유성기어셋트(PG)의 링기어(R)로부터 출력되는 동력은 제2축과 제3축(카운트 샤프트:4, 6)에 형성된 기어를 통해 감속된 상태에서 다시 최종적으로 감속되어 디프렌셜(8)을 통해 미도시한 휠로 최종 동력을 전달하는 구동계를 형성하고 있다.
보다 구체적으로는 상기에서 제1축(2)상의 유성기어셋트(PG)는 유성 캐리어(PC)가 제1축(2)과 연결되고, 선기어(S)가 제네레이터(G)와 연결되며, 링기어(R)가 모터(M)와 연결됨과 동시에, 상기 링기어(R)의 보스(B) 외주면을 따라 상기 링기어(R)와 동일 수직선상에 드라이브 스프로켓(10)과 연결된다.
상기 드라이브 스프로켓(8)은 제2축(4)상의 드리븐 스프로켓(12)과 체인(14)으로 연결되어 제2축(4)으로 동력을 전달하고, 제2축(4)의 카운터 드라이브 기어(16)는 제3축(6)의 카운터 드리븐 기어(18)와 치합되어 기어전동으로 동력을 전달하며, 제3축(6)의 파이널 기어(20)는 디프렌셜 기어(22)와 치합되어 최종적으로 감속이 이루어지면서 디프렌셜(8)을 통해 최종 동력이 드라이브 샤프트인 제4축(24)에 전달하도록 구성하고 있다.
또한, 상기 제2축(4)상의 드리븐 스프로켓(12)의 후측에는 제2축(4)상에 파킹기어(30)가 설치된다.
그리고 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 유성기어셋트(PG)의 전측에는 상기 링기어(R)의 보스(B) 선단과, 이에 대응하는 제너레이터 케이스(32) 사이에 축방향 지지수단인 스러스트 볼 베어링(40)이 설치되어 상기 유성기어셋트(PG)의 축방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공해 주게 된다.
즉, 상기 스러스트 볼 베어링(40)은 상기 링기어(R)의 보스(B) 선단을 축방향으로 연장하여 연장부(34)를 형성하고, 상기 연장부(34)의 내주면에 대응하는 상기 제너레이터 케이스(32)의 외측면에는 직각면(36)을 형성하여 상기 연장부(34) 내주면에 외륜(42)이 설치되고, 상기 직각면(36)에는 내륜(44)이 설치된다.
또한, 상기 유성기어셋트(PG)의 후측에는 상기 모터(M)의 로터(MR)와 연결된 허브축(HS)에 결합되는 상기 링기어(R)의 연결허브(52)와, 이에 대응하는 모터 케이스(54) 사이에 양방향 지지수단인 더블 테이퍼 롤러 베어링(50)이 설치되어 상기 유성기어셋트(PG)의 축방향 및 축의 직각방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공한다.
즉, 상기 더블 테이퍼 롤러 베어링(50)은 상기 링기어(R)의 연결허브(52) 외주면에 내륜(56)이 설치되고, 이에 대응하는 모터 케이스(54)의 외측면 일측에는 외륜(58)이 연장되어 볼트(59)로 체결된다.
여기서, 상기 양방향 지지수단으로 적용된 더블 테이퍼 롤러 베어링(50) 대신에 상기 링기어(R)의 연결허브(52) 외주면에 내륜이 설치되고, 이에 대응하는 모터 케이스(54)의 외측면 일측에는 외륜이 연장되어 볼트(59) 체결되는 더블 앵귤러 볼 베어링(미도시)으로 적용할 수 있을 것이다.
그리고 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 축방향 지지수단은 상기 링기어(R)의 보스(B) 선단을 축방향으로 연장하여 연장부(34)를 형성하되, 상기 연장부(34)의 외주면에 대응하는 상기 제너레이터 케이스의 외측면에 직각면(36)을 형성하고, 상기 연장부(34) 외주면과 상기 직각면(36) 사이 에 상기 스러스트 볼 베어링(40)이 설치되는 것을 도시하고 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 하이브리드 차량용 동력전달장치는 상기 유성기어셋트(PG)의 링기어(R)와 드라이버 스프로켓(10)에서 발생하는 축방향(thrust) 및 축의 직각방향(radial)으로의 하중을 상기 축방향 지지수단과 양방향 지지수단을 통하여 지지하며, 이에 따라 유성기어셋트(PG)의 내구성 및 진동에 의한 소음을 개선하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치는 파킹기어(30)가 감속기어부의 제2축(4) 상에 구성함으로써 경사로 등에 차량을 주차하는 경우, 차륜으로부터 전달되는 토크가 제3축(6) 상의 대직경의 카운터 드리븐 기어(18)와, 제2축(4) 상의 소직경의 카운터 드라이브 기어(16)를 통하여 제2축(4)으로 저감되어 전달됨으로 상기 파킹기어(30)와 스프레그(미도시) 사이에 작용하는 토크를 줄일 수 있게 된다.
따라서 본 발명의 하이브리드 차량용 동력전달장치에 의하면, 변속기 케이스 내부 유성기어셋트의 링기어와 드라이버 스프로켓에서 발생하는 축방향(thrust) 및 축의 직각방향(radial)에 대한 하중을 지지하여 유성기어셋트의 내구성 및 그 소음을 개선하는 효과가 있다.
또한, 파킹기어를 감속기어부의 제2축상에 구성하여 경사로 주차시에 파킹기어와 스프레그 사이에 작용하는 토크를 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 엔진으로부터 동력을 전달받는 제1축상에 유성기어셋트가 배치되고, 상기 유성기어셋트의 전후측에는 제네레이터(G)와 모터(M)가 각각 배치되며, 상기 유성기어셋트의 링기어로부터 출력되는 동력은 링기어와 연결되는 제1축상의 드라이브 스프로켓과 제2축상의 드리븐 스프로켓에 연결된 체인을 통하여 제2축으로 전달되며, 상기 동력은 제2축과 제3축에 형성된 기어를 통해 최종적으로 감속되어 제4축상의 디프렌셜을 통해 휠로 전달하는 하이브리드 차량용 동력전달장치에 있어서,
    상기 드라이브 스프로켓은 상기 유성기어셋트의 링기어의 보스부 외주면을 따라 상기 링기어와 동일 수직선상에 형성되며,
    상기 유성기어셋트의 전측에는 상기 링기어의 보스부 선단과, 이에 대응하는 제너레이터 케이스 사이에 설치되어 상기 유성기어셋트의 축방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공해 주는 축방향 지지수단;
    상기 유성기어셋트의 후측에는 상기 모터의 로터와 연결된 허브축에 결합되는 상기 링기어의 연결허브와, 이에 대응하는 모터 케이스 사이에 설치되어 축방향 및 축의 직각방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공하는 양방향 지지수단을 동시에 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2축상의 드리븐 스프로켓의 후측에는 파킹기어가 설치되는 것을 특징 으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 축방향 지지수단은
    상기 링기어의 보스부 선단을 축방향으로 연장하여 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 내주면에 대응하는 상기 제너레이터 케이스의 외측면에는 직각면을 형성하여 상기 연장부 내주면과 상기 직각면 사이에 설치되는 스러스트 볼 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 축방향 지지수단은
    상기 링기어의 보스부 선단을 축방향으로 연장하여 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 외주면에 대응하는 상기 제너레이터 케이스의 외측면에는 직각면을 형성하여 상기 연장부 외주면과 상기 직각면 사이에 설치되는 스러스트 볼 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 양방향 지지수단은
    상기 링기어의 연결허브 외주면에 내륜이 설치되고, 이에 대응하는 모터 케이스의 외측면 일측에는 외륜이 연장되어 볼트 체결되는 더블 테이퍼 롤러 베어링 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 양방향 지지수단은
    상기 링기어의 연결허브 외주면에 내륜이 설치되고, 이에 대응하는 모터 케이스의 외측면 일측에는 외륜이 연장되어 볼트 체결되는 더블 앵귤러 볼 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  7. 엔진으로부터 동력을 전달받는 제1축상에 유성기어셋트가 배치되고, 상기 유성기어셋트의 전후측에는 제네레이터(G)와 모터(M)가 각각 배치되며, 상기 유성기어셋트의 링기어로부터 출력되는 동력은 링기어와 연결되는 제1축상의 드라이브 스프로켓과 제2축상의 드리븐 스프로켓에 연결된 체인을 통하여 제2축으로 전달되며, 상기 동력은 제2축과 제3축에 형성된 기어를 통해 최종적으로 감속되어 제4축상의 디프렌셜을 통해 휠로 전달하는 하이브리드 차량용 동력전달장치에 있어서,
    상기 드라이브 스프로켓은 상기 유성기어셋트의 링기어의 보스부 외주면을 따라 상기 링기어와 동일 수직선상에 형성되며,
    상기 유성기어셋트의 전측에는 상기 링기어의 보스부 선단을 축방향으로 연장하여 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 내주면에 대응하는 상기 제너레이터 케이스의 외측면에는 직각면을 형성하여 상기 연장부 내주면과 상기 직각면 사이에 설치되어 상기 유성기어셋트의 축방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공해 주는 스 러스트 볼 베어링;
    상기 유성기어셋트의 후측에는 상기 모터의 로터와 연결된 허브축에 결합되는 상기 링기어의 연결허브 외주면에 내륜이 설치되고, 이에 대응하는 모터 케이스의 외측면 일측에는 외륜이 연장되어 볼트 체결되어 상기 유성기어셋트의 축방향 및 축의 직각방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공하는 더블 테이퍼 롤러 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2축상의 드리븐 스프로켓의 후측에는 파킹기어가 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  9. 엔진으로부터 동력을 전달받는 제1축상에 유성기어셋트가 배치되고, 상기 유성기어셋트의 전후측에는 제네레이터(G)와 모터(M)가 각각 배치되며, 상기 유성기어셋트의 링기어로부터 출력되는 동력은 링기어와 연결되는 제1축상의 드라이브 스프로켓과 제2축상의 드리븐 스프로켓에 연결된 체인을 통하여 제2축으로 전달되며, 상기 동력은 제2축과 제3축에 형성된 기어를 통해 최종적으로 감속되어 제4축상의 디프렌셜을 통해 휠로 전달하는 하이브리드 차량용 동력전달장치에 있어서,
    상기 드라이브 스프로켓은 상기 유성기어셋트의 링기어의 보스부 외주면을 따라 상기 링기어와 동일 수직선상에 형성되며,
    상기 유성기어셋트의 전측에는 상기 링기어의 보스부 선단을 축방향으로 연 장하여 연장부를 형성하고, 상기 연장부의 외주면에 대응하는 상기 제너레이터 케이스의 외측면에는 직각면을 형성하여 상기 연장부 외주면과 상기 직각면 사이에 설치되어 상기 유성기어셋트의 축방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공해 주는 스러스트 볼 베어링;
    상기 유성기어셋트의 후측에는 상기 모터의 로터와 연결된 허브축에 결합되는 상기 링기어의 연결허브 외주면에 내륜이 설치되고, 이에 대응하는 모터 케이스의 외측면 일측에는 외륜이 연장되어 볼트 체결되어 상기 유성기어셋트의 축방향 및 축의 직각방향으로의 진동에 대한 지지력을 제공하는 더블 테이퍼 롤러 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2축상의 드리븐 스프로켓의 후측에는 파킹기어가 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 동력전달장치.
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