KR100774658B1 - 하이브리드 차량의 파워트레인 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비교적 적은 용량의 모터를 사용하면서도 차량의 출발 초기에 충분한 토크를 변속기구의 입력축에 제공할 수 있도록 하며, 차속이 상승된 경우에도 비교적 넓은 구간에서 전기차모드로 차량이 구동될 수 있도록 하고, 차량에의 탑재성도 확보할 수 있도록 한다.

Description

하이브리드 차량의 파워트레인 구조{power train structure of a hybrid vehicle}

도 1은 종래 기술에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 구조를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 토크컨버터케이스 3; 엔진

5; 토크컨버터 7; 변속기구

9; 모터 11; 입력축

13; 엔진클러치 15; 유성기어세트

17; 유성브레이크 19; 유성클러치

본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터와 엔진을 이용하는 하이브리드 차량이 출발 초기에 높은 구동력을 발 휘하고, 가급적 넓은 범위의 전기차모드의 구현이 가능하도록 하는 기술에 관한 것이다.

도 1은 종래의 하이브리드 차량의 파워트레인 구조를 도시한 것으로서, 종래의 자동변속기를 이루는 변속기구(500)와 토크컨버터(502) 사이에 모터(504)가 설치되고, 상기 토크컨버터(502)의 임펠러는 엔진(506)에 연결되며, 터빈은 엔진클러치(508)를 통해 상기 모터(504)의 로터에 연결되고 토크컨버터케이스(510)와의 사이에 록업클러치(512)가 구비된 구조이다.

상기 모터(504)의 로터는 변속기구(500)의 입력축(514)에 직결되어 있어서, 상기 엔진클러치(508)를 차단한 상태에서 모터(504)를 구동하면, 차량은 모터(504)에서 발생된 구동력만으로 구동되는 전기차모드를 구현할 수 있으며, 상기 엔진클러치가 결합되면 엔진(506)으로부터의 동력과 모터(504)에서 발생된 동력이 함께 변속기구(500)의 입력축으로 공급되어 하이브리드모드를 구현할 수 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 구조에서는 차량의 출발 초기에 필요한 큰 토크를 얻기 위해서는 상대적으로 상기 모터(504)의 용량이 커야 하는데, 모터(504)의 용량이 커지면 파워트레인의 차량에의 탑재성이 떨어지게 된다.

따라서, 가급적 적은 부피를 차지하는 모터(504)를 사용하면서도 차량의 출발이 원활히 이루어질 수 있도록 해야 한다.

상기와 같이 하기 위해서는 모터(504)의 회전력을 감속하여 변속기구(500)의 입력축(514)에 제공하는 방법이 있는데, 이렇게 하는 경우에는 차량의 출발 초기의 동력성능은 우수해지지만, 차속이 상승함에 따라 모터(504)의 회전수가 지나 치게 상승하게 되어, 연비나 배기가스 측면에서 유리한 전기차모드로 차량이 주행될 수 있는 구간이 짧아지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 비교적 적은 용량의 모터를 사용하면서도 차량의 출발 초기에 충분한 토크를 변속기구의 입력축에 제공할 수 있도록 하며, 차속이 상승된 경우에도 비교적 넓은 구간에서 전기차모드로 차량이 구동될 수 있도록 하고, 차량에의 탑재성도 확보할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 파워트레인 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인 구조는

토크컨버터케이스를 통해 엔진에 연결된 임펠러를 구비한 토크컨버터와;

상기 토크컨버터와 변속기구 사이에 설치된 모터와;

상기 토크컨버터의 터빈과 상기 변속기구의 입력축 사이를 연결 및 차단시킬 수 있도록 구비된 엔진클러치와;

상기 모터의 로터에 링기어가 연결되고 캐리어가 상기 변속기구의 입력축에 연결된 유성기어세트와;

상기 유성기어세트의 선기어를 고정된 상태와 회전 가능한 상태로 조절하도록 설치된 유성브레이크와;

상기 유성기어세트의 링기어와 캐리어를 서로 연결 및 차단시킬 수 있도록 설치된 유성클러치

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 토크컨버터케이스(1)를 통해 엔진(3)에 연결된 임펠러를 구비한 토크컨버터(5)와; 상기 토크컨버터(5)와 변속기구(7) 사이에 설치된 모터(9)와; 상기 토크컨버터(5)의 터빈과 상기 변속기구(7)의 입력축(11) 사이를 연결 및 차단시킬 수 있도록 구비된 엔진클러치(13)와; 상기 모터(9)의 로터에 링기어가 연결되고 캐리어가 상기 변속기구(7)의 입력축(11)에 연결된 유성기어세트(15)와; 상기 유성기어세트(15)의 선기어를 고정된 상태와 회전 가능한 상태로 조절하도록 설치된 유성브레이크(17)와; 상기 유성기어세트(15)의 링기어와 캐리어를 서로 연결 및 차단시킬 수 있도록 설치된 유성클러치(19)를 포함하여 구성된다.

상기 유성기어세트(15)는 상기 모터(9)의 로터 내측공간에 위치하도록 배치되고, 상기 엔진클러치는 상기 토크컨버터케이스(1) 내의 터빈에 인접하여 설치된 구조이다.

참고로, 상기 토크컨버터(5)는 스테이터를 구비한 것이지만, 도면에는 간략히 임펠러와 터빈만을 개략적으로 도시하였다.

한편, 상기 파워트레인은 상기 엔진(3)과 모터(9)의 작동여부와는 무관하게 독립적으로 작동할 수 있는 도시되지 않은 전동식오일펌프를 구비하여, 상기 변속 기구(7) 내부의 내장형오일펌프가 정상적으로 압유를 발생시키지 못하는 상황에서 상기 전동식오일펌프에서 발생된 압유로 상기 변속기구(7)의 요구 유압을 공급하도록 하며, 특히 상기 유성브레이크(17)와 유성클러치(19)를 작동하는 유압을 공급할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 구성된 파워트레인을 탑재한 하이브리드 차량이 출발할 때에는 상기 유성브레이크(17)를 작동시켜서 상기 유성기어세트(15)의 선기어를 고정하고 상기 유성클러치(19)는 해제상태를 유지하도록 한다.

따라서, 모터(9)에서 발생된 구동력은 상기 유성기어세트(15)의 링기어를 통해 입력되고 상기 선기어가 고정되어 있으므로 캐리어를 통해 감속되어 출력되며, 이 동력은 상기 변속기구(7)의 입력축(11)으로 공급되어 구동륜으로 전달되어 차량이 출발하게 된다.

이때, 모터(9)에서 상기 유성기어세트(15)로 공급된 회전력은 상기와 같이 감속되어 토크가 증대된 상태로 상기 변속기구(7)의 입력축(11)으로 공급되므로, 차량은 출발시에 충분한 토크를 공급받을 수 있어서, 차량의 초기 출발 특성이 양호하게 확보되게 된다.

즉, 모터(9)의 용량을 비교적 작게 하여도, 상기와 같은 유성기어세트(15)에 의한 감속에 의해 차량의 출발에 필요한 토크를 변속기구(7)에 제공할 수 있는 것이며, 이는 파워트레인의 전체적인 길이 또는 부피를 축소하여 차량에의 탑재성을 향상시키게 하는 것이다.

특히, 본 실시예는 상기 유성기어세트(15)를 상기 로터의 내측 공간에 구비함으로써, 파워트레인의 차량에의 탑재성 확보를 더욱 용이하게 한다.

차량이 출발된 후 미리 설정된 소정의 속도로 차속이 상승하면, 상기 유성브레이크(17)를 해제하고 상기 유성클러치(19)를 결합한다.

상기 유성클러치(19)에 의해서 상기 링기어와 캐리어가 일체화되므로, 상기 유성기어세트(15)는 전체적으로 각 요소가 서로 잠기게 되어 단일 부품화되어 일체로 회전되므로, 결과적으로 상기 모터(9)에서 제공되는 회전력은 별도의 감속이나 증속 없이 그대로 상기 변속기구(7)의 입력축(11)으로 공급된다.

이는 모터(9)의 회전수를 크게 상승시키지 않고도 상대적으로 높은 차속에서 모터(9)로부터 구동력을 구동륜에 제공할 수 있게 하여, 연비나 배기가스 측면에서 유리한 전기차모드로 주행할 수 있는 차속의 범위를 보다 넓게 확보할 수 있도록 해준다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 비교적 적은 용량의 모터를 사용하면서도 차량의 출발 초기에 충분한 토크를 변속기구의 입력축에 제공할 수 있도록 하며, 차속이 상승된 경우에도 비교적 넓은 구간에서 전기차모드로 차량이 구동될 수 있도록 하고, 차량에의 탑재성도 확보할 수 있도록 한다.

Claims (2)

1. 토크컨버터케이스를 통해 엔진에 연결된 임펠러를 구비한 토크컨버터와;

   상기 토크컨버터와 변속기구 사이에 설치된 모터와;

   상기 토크컨버터의 터빈과 상기 변속기구의 입력축 사이를 연결 및 차단시킬 수 있도록 구비된 엔진클러치와;

   상기 모터의 로터에 링기어가 연결되고 캐리어가 상기 변속기구의 입력축에 연결된 유성기어세트와;

   상기 유성기어세트의 선기어를 고정된 상태와 회전 가능한 상태로 조절하도록 설치된 유성브레이크와;

   상기 유성기어세트의 링기어와 캐리어를 서로 연결 및 차단시킬 수 있도록 설치된 유성클러치;

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

   상기 유성기어세트는 상기 모터의 로터 내측공간에 위치하도록 배치되고;

   상기 엔진클러치는 상기 토크컨버터케이스 내의 터빈에 인접하여 설치된 것

   을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 구조.

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