KR100756730B1 - 하이브리드 차량의 파워트레인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진과 모터제너레이터로부터의 동력을 디퍼렌셜을 이용하여 비교적 간단한 구성으로 선택적으로 조합할 수 있도록 함으로써, 우수한 차량 탑재성을 확보하면서, 순수한 전기차모드와, 엔진모드, 하이브리드모드 및 회생제동 등과 같은 다양한 주행모드의 구현이 가능하도록 한다.

Description

하이브리드 차량의 파워트레인{power train of a hybrid vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 구조를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 엔진 3; 모터제너레이터

5; 제1디퍼렌셜 7; 제1클러치

9; 제2클러치 21; 구동륜

11; 제2디퍼렌셜 13; 토셔널댐퍼

15; 매개기어유닛 17; 대경기어

19; 소경기어

본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디퍼렌셜을 이용하여 모터제너레이터와 엔진의 동력을 조합하여 전달하는 기술에 관한 것이다.

모터제너레이터와 엔진의 동력을 이용하는 하이브리드 차량은 차량의 출발 시나 저속 운전시에는 모터제너레이터만의 구동에 의한 전기차모드를 사용함으로써, 모터제너레이터의 엔진에 대한 저속토크의 우수성을 충분히 활용하고, 배기가스를 발생시키지 않으며, 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 차량이 중속이나 고속으로 운전될 때에는 엔진을 시동시켜서 엔진만에 의한 주행이나 엔진과 모터제너레이터 모두에 의한 구동이 가능하도록 하여 차량의 가속성 등을 충분히 확보할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 엔진과 모터제너레이터로부터의 동력을 비교적 간단한 구성으로 선택적으로 조합할 수 있도록 함으로써, 순수한 전기차모드와, 엔진모드, 하이브리드모드 및 회생제동 등과 같은 다양한 주행모드의 구현이 가능하도록 하고 차량에의 탑재성이 우수한 하이브리드 차량의 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인은

엔진과;

모터제너레이터와;

좌측사이드기어는 상기 모터제너레이터의 회전축에 연결되고 우측사이드기어는 상기 엔진의 출력축에 연결된 제1디퍼렌셜과;

상기 제1디퍼렌셜의 케이스와 상기 엔진의 출력축 사이에 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 설치된 제1클러치와;

상기 제1디퍼렌셜의 케이스와 상기 모터제너레이터의 회전축 사이에 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 설치된 제2클러치와;

상기 제1디퍼렌셜의 케이스로부터 동력을 전달받아 두 사이드기어로 양쪽의 구동륜에 동력을 전달하는 제2디퍼렌셜;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면 본 발명 실시예는 엔진(1)과; 모터제너레이터(3)와; 좌측사이드기어는 상기 모터제너레이터(3)의 회전축에 연결되고 우측사이드기어는 상기 엔진(1)의 출력축에 연결된 제1디퍼렌셜(5)과; 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스와 상기 엔진(1)의 출력축 사이에 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 설치된 제1클러치(7)와; 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스와 상기 모터제너레이터(3)의 회전축 사이에 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 설치된 제2클러치(9)와; 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스로부터 동력을 전달받아 두 사이드기어로 양쪽의 구동륜(21)에 동력을 전달하는 제2디퍼렌셜(11)을 포함하여 구성된다.

상기 엔진(1)의 출력축에는 상기 엔진(1)과 제1클러치(7) 사이의 위치에 토셔널댐퍼(13)가 더 설치되어, 엔진(1)에서 발생되는 회전진동이 감쇠되어 상기 제1디퍼렌셜(5)로 전달될 수 있도록 하였다.

상기 제1디퍼렌셜(5)로부터 상기 제2디퍼렌셜(11)로의 동력전달은 상기 제1 디퍼렌셜(5)의 케이스에 구비된 링기어에 치합되고, 상기 제2디퍼렌셜(11)의 케이스에 구비된 링기어에 치합되어 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스로부터의 동력을 상기 제2디퍼렌셜(11)의 케이스로 전달하는 매개기어유닛(15)에 의해 이루어지도록 하였다.

본 실시예에서 상기 매개기어유닛(15)은 상기 제1디퍼렌셜(5)의 링기어에 치합되는 대경기어(17)와, 상기 대경기어(17)와 동심축을 이루어 배치되어 상기 제2디퍼렌셜(11)의 링기어에 치합되는 소경기어(19) 포함하여 구성하였다.

따라서, 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스의 회전속도는 상기 매개기어유닛(15)에 의해 감속되어 상기 제2디퍼렌셜(11)의 케이스로 전달된다.

본 실시예에서 상기 제1디퍼렌셜(5)과 제2디퍼렌셜(11) 및 상기 매개기어유닛(15)은 동일선상에 배치되어 있다. 즉, 도면상 상측으로부터 하측으로 상기 제1디퍼렌셜(5)과 매개기어유닛(15) 및 제2디퍼렌셜(11)이 차례로 일직선을 이루어 배치되어 있어서, 파워트레인의 길이를 짧게 형성할 수 있으며, 이는 차량에의 탑재성을 우수하게 한다.

또한, 본 실시예에서 상기 제2클러치(9)는 상기 모터제너레이터(3)의 스테이터 내부에 위치하도록 배치됨으로써, 역시 파워트레인의 길이를 축소할 수 있도록 하여 탑재성을 고려하고 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인의 작동을 살펴본다.

엔진(1)만에 의해 주행하는 엔진(1)모드를 살펴보면, 엔진(1)에서 발생된 동력은 상기 토셔널댐퍼(13)를 통해 회전진동이 감쇠된 후 상기 제1디퍼렌셜(5)의 우측사이드기어로 제공된다.

이때, 상기 제1클러치(7)는 동력을 전달하는 온상태이고, 상기 제2클러치(9)는 동력을 차단하는 오프상태이다.

따라서, 상기 엔진(1)의 동력은 상기 제1클러치(7)를 통하여 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스를 구동시키므로, 상기 좌측사이드기어와 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스는 함께 회전하게 된다.

이때, 상기 제2클러치(9)는 오프 상태이므로 상기 모터제너레이터(3)로는 동력이 전달되지 않고, 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스에 구비된 링기어로부터 상기 매개기어유닛(15)을 통하여 상기 제2디퍼렌셜(11)이 구동됨으로써, 상기 제2디퍼렌셜(11)의 두 사이드기어에 연결된 구동륜(21)이 구동되게 된다.

여기서, 차량의 가속성을 향상시키기 위해서 모터제너레이터(3)에 의한 구동력을 엔진(1)의 구동력에 더 추가할 수 있는바, 상기 제2클러치(9)를 온시키고 상기 모터제너레이터(3)를 구동하면 된다.

또한, 엔진(1)의 구동력에 여유가 있는 경우에는 상기 모터제너레이터(3)를 통해 발전을 할 수 있는바, 상기 제2클러치(9)를 온시키고, 상기 모터제너레이터(3)로 전달되는 회전력을 이용하여 발전이 이루어지도록 하면 된다.

엔진(1)만의 구동에 의해 후진을 하기 위해서는 상기 제1클러치(7)는 오프 시키고 상기 제2클러치(9)는 온시킨다.

엔진(1)의 회전력은 상기 제1디퍼렌셜(5)의 좌측사이드기어를 회전시키고, 피니언이 회전되면서 우측사이드기어를 반대방향으로 회전시키며, 이 회전력은 상기 제2클러치(9)를 통해 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스로 전달되어, 상기 매개기어유닛(15)을 통해 상기 제2디퍼렌셜(11)의 케이스를 후진방향으로 회전시켜서 구동륜(21)이 후진 구동되게 한다.

이때 상기 모터제너레이터(3)는 단순 피동상태로서 구동력을 발생하지 않는데, 물론 모터제너레이터(3)를 구동하여 엔진(1)의 구동력을 보조할 수도 있다.

전기차모드의 구현을 위해서는 상기 제1클러치(7)를 오프시키고 상기 제2클러치(9)를 온시킨다.

모터제너레이터(3)에서 발생된 회전력은 상기 제2클러치(9)를 통해 제1디퍼렌셜(5)의 케이스를 회전시키고, 이 회전력은 상기 매개기어유닛(15)을 통해 제2디퍼렌셜(11)로 공급되며, 상기 제1클러치(7)는 차단되어 있어서, 엔진(1)으로는 동력이 전달되지 않는다.

물론, 상기 제2디퍼렌셜(11)로 공급된 회전력은 상기 구동륜(21)으로 공급되어 모터제너레이터(3)에서 발생시킨 구동력만에 의해 차량이 주행하도록 한다.

특히, 차량의 출발시에는 상기한 바와 같이 모터제너레이터(3)만에 의해 차량을 구동하는 것이 바람직하다.

전기차모드로 주행중 엔진(1)의 시동을 걸어야 할 때에는, 상기한 바와 같은 전기차모드로 작동중에 상기 제1클러치(7)를 온시켜서 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스의 회전력이 상기 우측사이드기어에 연결된 엔진(1)의 출력축에 전달되도록 하여, 엔진(1)을 구동하면서 연료를 분사하고 점화하여 시동이 이루어지도록 한다.

차량이 주행중 제동이 필요할 때 그 관성주행력을 이용하여 회생제동을 하기 위해서는 상기 제2클러치(9)를 온시켜서, 상기 제2디퍼렌셜(11)의 케이스로부터 상기 매개기어유닛(15)을 통해 상기 제1디퍼렌셜(5)의 케이스로 전달된 회전력을 상기 제2클러치(9)를 통해 모터제너레이터(3)에 제공하도록 한다.

이때, 상기 제1클러치(7)는 오프시켜서 엔진(1)으로는 동력이 누출되지 않도록 함으로써, 회생제동효율을 우수한 상태로 확보하는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 엔진과 모터제너레이터로부터의 동력을 디퍼렌셜을 이용하여 비교적 간단한 구성으로 선택적으로 조합할 수 있도록 함으로써, 우수한 차량 탑재성을 확보하면서, 순수한 전기차모드와, 엔진모드, 하이브리드모드 및 회생제동 등과 같은 다양한 주행모드의 구현이 가능하도록 한다.

Claims (6)

1. 엔진과;

   모터제너레이터와;

   좌측사이드기어는 상기 모터제너레이터의 회전축에 연결되고 우측사이드기어는 상기 엔진의 출력축에 연결된 제1디퍼렌셜과;

   상기 제1디퍼렌셜의 케이스와 상기 엔진의 출력축 사이에 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 설치된 제1클러치와;

   상기 제1디퍼렌셜의 케이스와 상기 모터제너레이터의 회전축 사이에 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 설치된 제2클러치와;

   상기 제1디퍼렌셜의 케이스로부터 동력을 전달받아 두 사이드기어로 양쪽의 구동륜에 동력을 전달하는 제2디퍼렌셜;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 엔진의 출력축에는 상기 엔진과 제1클러치 사이에 토셔널댐퍼가 더 설치된 것

   을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1디퍼렌셜의 케이스에 구비된 링기어에 치합되고, 상기 제2디퍼렌셜의 케이스에 구비된 링기어에 치합되어 상기 제1디퍼렌셜의 케이스로부터의 동력을 상기 제2디퍼렌셜의 케이스로 전달하는 매개기어유닛을 포함하여 구성된 것

   을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 매개기어유닛은 상기 제1디퍼렌셜의 링기어에 치합되는 대경기어와;

   상기 대경기어와 동심축을 이루어 배치되어 상기 제2디퍼렌셜의 링기어에 치합되는 소경기어;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1디퍼렌셜과 제2디퍼렌셜 및 상기 매개기어유닛은 동일선상에 배치되는 것

   을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2클러치는 상기 모터제너레이터의 스테이터 내부에 위치하도록 배치된 것

   을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.

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