KR100802693B1 - 하이브리드 차량의 파워트레인 - Google Patents

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hybrid vehicle
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이희라
김연호
김달철
김경하
김완수
신광섭
윤주웅
송성재
황경원
김종현
유인필
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 종래의 자동변속기 구조를 거의 그대로 유지한 상태에서 모터를 추가한 하이브리드 파워트레인 구조에서, 엔진과 독립적으로 모터만에 의한 차량의 구동이 가능하도록 함으로써, 차량의 출발 및 저속시에 전기차모드로 구동하여 연비를 향상시키고 배기가스를 배출하지 않을 수 있도록 한다.

Description

하이브리드 차량의 파워트레인{power train of a hybrid vehicle}
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인 구조를 설명한 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1; 토크컨버터 3; 변속기구
5; 로터 7; 터빈
9; 모터 11; 밸브바디
13; 전기모터 15; 외장펌프
17; 제1관로 19; 제1유압밸브
21; 제2관로 23; 제2유압밸브
25; 임펠러 27; 실링베어링
29; 제3관로 31; 제3유압밸브
33; 록업클러치
본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 자동변속기의 구조를 큰 변화 없이 그대로 유지하면서, 토크컨버터를 이용하여 전기차모드를 구현할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
차량에의 탑재성이나 개발비용 등을 고려하면, 종래의 자동변속기의 구조를 거의 그대로 채용하면서 모터를 추가로 설치하여 엔진의 동력을 보조할 수 있도록 하는 소프트타입 하이브리드 파워트레인이 하드타입 하이브리드 파워트레인에 비하여 유리하다.
그러나, 종래의 소프트타입 하이브리드 파워트레인은 대체로 엔진과 모터가 지속적으로 연결된 상태를 가지게 되어, 엔진은 정지하고 모터만 독립적으로 작동되는 순수한 전기차모드의 구현이 어렵다.
본 발명은 종래의 자동변속기 구조를 거의 그대로 유지한 상태에서 모터를 추가한 하이브리드 파워트레인 구조에서, 엔진과 독립적으로 모터만에 의한 차량의 구동이 가능하도록 함으로써, 차량의 출발 및 저속시에 전기차모드로 구동하여 연비를 향상시키고 배기가스를 배출하지 않을 수 있도록 한 하이브리드 차량의 파워트레인를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인은 자동변속기의 토크컨버터와 변속기구 사이에 위치하여 로터가 상기 토크컨버터의 터빈에 연결된 모터와;
삭제
상기 토크컨버터 및 변속기구를 유압으로 제어하는 밸브바디와;
전기모터로 구동되는 외장펌프와;
상기 외장펌프로부터의 유압을 상기 밸브바디와 토크컨버터로 별도로 제공할 수 있도록 구비된 밸브수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인은 자동변속기의 토크컨버터와 변속기구 사이에 위치하여 로터가 상기 토크컨버터의 터빈에 연결된 모터와;
삭제
상기 토크컨버터 내부의 터빈과 록업클러치 사이의 공간을 임펠러와 터빈 사이의 공간과 격리하도록 토크컨버터 내주면에 링형상으로 설치된 실링베어링과;
상기 토크컨버터 및 변속기구를 유압으로 제어하는 밸브바디와;
전기모터로 구동되는 외장펌프와;
상기 외장펌프로부터의 유압을 상기 밸브바디와 상기 토크컨버터의 터빈과 임펠러 사이의 공간으로 별도로 제공할 수 있도록 구비된 밸브수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
삭제
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면 본 발명의 제1실시예는 자동변속기의 토크컨버터(1)와 변속기구(3) 사이에 위치하여 로터(5)가 상기 토크컨버터의 터빈(7)에 연결된 모터(9)와; 상기 토크컨버터(1) 및 변속기구(3)를 유압으로 제어하는 밸브바디(11)와; 전기모터(13)로 구동되는 외장펌프(15)와; 상기 외장펌프(15)로부터의 유압을 상기 밸브바디(11)와 토크컨버터(1)로 별도로 제공할 수 있도록 구비된 밸브수단을 포함하여 구성된다.
즉, 종래에 변속기구(3)와 토크컨버터(1)를 포함하여 이루어진 자동변속기에 모터(9)를 추가로 설치한 것으로서, 상기 모터(9)의 위치는 토크컨버터(1)와 변속기구(3) 사이가 되고, 모터(9)의 로터(5)는 상기 토크컨버터(1)의 터빈(7)과 직결되도록 된 것이다.
밸브바디(11)는 종래와 마찬가지로 상기 토크컨버터(1)와 변속기구(3)를 유압으로 제어하도록 되어 있고, 종래와 같이 상기 변속기구(3) 내부에는 내장오일펌프가 구비되어 상기 밸브바디(11) 및 토크컨버터(1)에 유압을 공급하도록 되어 있다.
본 실시예에서는 상기 내장오일펌프 이외에 상기와 같이 외장펌프(15)를 별도로 구비하고 있고, 상기 외장펌프(15)로부터의 유압을 상기 밸브바디(11)와 토크컨버터(1)로 각각 별도로 제공할 수 있도록 유로 및 밸브수단이 구비되어 있다.
상기 밸브수단은 상기 외장펌프(15)로부터 상기 밸브바디(11)로 연결되는 제1관로(17)의 연통상태를 조절하는 제1유압밸브(19)와, 상기 외장펌프(15)로부터 상기 토크컨버터(1)로 연결되는 제2관로(21)의 연통상태를 조절하는 제2유압밸브(23)로 구성하였다.
물론, 상기 밸브바디(11)는 상기 토크컨버터(1)와 유로가 연결되어 있으며, 도 1에는 상기 밸브바디(11)가 상기 제2관로(21)에 연결된 구조로 표현되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 실시예 1의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
차량의 초기 출발시에는 토크컨버터(1) 내부에는 오일이 토크컨버터(1)의 중심축 이하의 범위까지만 채워져 있다.
따라서, 차량의 출발시에 모터(9)를 구동하면, 로터(5)의 회전력은 터빈(7)으로 공급되지만, 상기 토크컨버터(1) 내부의 오일이 상기와 같이 충만되지 않은 상태이므로 터빈(7)의 회전력은 엔진에 연결된 임펠러(25)로 전달되지 않고 터빈(7)만 자유회전 하게 된다.
결국, 상기 모터(9)에서 발생된 회전력은 엔진으로 누출되지 않고 변속기구(3)를 통해 구동륜으로 전달됨으로써, 엔진은 정지한 상태에서 모터(9)만에 의해 차량의 출발 및 저속 일부 구간의 전기차모드의 구현이 가능해진다.
이때, 상기 내장오일펌프는 비교적 저속으로 구동되므로 밸브바디(11)가 변속기구(3)를 제어할 충분한 유압을 형성하기 어려울 수도 있는바, 이때에는 상기 외장펌프(15)를 구동하면서 상기 제1유압밸브(19)를 열어서, 상기 외장펌프(15)에서 발생시킨 유압이 밸브바디(11)로 공급되도록 한다.
상기와 같이 전기차모드로 주행중 엔진만에 의한 주행인 엔진모드 또는 엔진과 모터(9)에 의한 주행인 하이브리드모드로 주행하기 위해 엔진을 작동시키는 경우에는 엔진을 별도의 ISG(Integrated Starter and Generator)로 시동시키고, 엔진의 회전속도와 상기 모터(9)의 회전속도를 동기화시키면서, 상기 외장펌프(15)로부터의 오일을 상기 제2유압밸브(23)를 통해 상기 토크컨버터(1)로 공급한다.
따라서, 상기 토크컨버터(1)는 상기와 같이 외장펌프(15)로부터 공급된 오일에 의해 채워져서, 종래의 일반적인 토크컨버터(1)와 같은 작용을 하게 된다.
물론, 상기와 같이 토크컨버터(1)의 내부에 오일이 종래의 일반적인 수준으로 채워진 후에는 상기 제2유압밸브(23)를 차단하여 상기 밸브바디(11)의 유압제어에 의해 토크컨버터(1)가 제어될 수 있도록 한다.
상기와 같이 엔진이 구동되어 상기 내장오일펌프가 충분한 유압을 형성할 수 있는 상태로 구동되면 상기 외장펌프(15)의 구동을 멈추도록 하여 불필요한 에너지의 소모를 방지한다.
도 2에는 본 발명의 제2실시예가 개시되어 있는바, 자동변속기의 토크컨버터(1)와 변속기구(3) 사이에 위치하여 로터(5)가 상기 토크컨버터(1)의 터빈(7)에 연결된 모터(9)와; 상기 토크컨버터(1) 내부의 터빈(7)과 록업클러치(33) 사이의 공간을 임펠러(25)와 터빈(7) 사이의 공간과 격리하도록 토크컨버터(1) 내주면에 링형상으로 설치된 실링베어링(27)과; 상기 토크컨버터(1) 및 변속기구(3)를 유압으로 제어하는 밸브바디(11)와; 전기모터(13)로 구동되는 외장펌프(15)와; 상기 외장펌프(15)로부터의 유압을 상기 밸브바디(11)와 상기 토크컨버터(1)의 터빈(7)과 임펠러(25) 사이의 공간으로 별도로 제공할 수 있도록 구비된 밸브수단을 포함하여 구성된다.
본 실시예에서, 상기 밸브수단은 상기 외장펌프(15)로부터 상기 밸브바디(11)로 연결되는 제1관로(17)의 연통상태를 조절하는 제1유압밸브(19)와, 상기 외장펌프(15)로부터 상기 토크컨버터(1)의 터빈(7)과 임펠러(25) 사이의 공간으로 연결되는 제3관로(29)의 연통상태를 조절하는 제3유압밸브(31)로 구성하였다.
즉, 본 실시예에서는 상기 토크컨버터(1) 내부의 터빈(7)과 록업클러치(33) 사이의 공간과 상기 터빈(7)과 임펠러(25) 사이의 공간을 상기 실링베어링(27)에 의해 구획한 상태에서, 상기 터빈(7)과 록업클러치(33) 사이의 공간에는 록업클러치(33)가 체결되기 직전의 상태까지 오일이 충만되어 있고, 상기 터빈(7)과 임펠러(25) 사이의 공간에는 오일이 없는 상태로 차량이 출발하도록 하는 것이다.
따라서, 차량의 출발로부터 저속 구간에서는 상기 모터(9)에서 발생되는 동력에 의해 터빈(7)만 회전하고, 그 회전력에 의해 임펠러(25) 또는 토크컨버터(1)케이스가 회전하지 않게 되어, 엔진과는 동력이 단절된 상태에서 모터(9)만에 의한 회전력이 변속기구(3)를 통해 구동륜으로 전달될 수 있다.
상기와 같은 상태로 전기차모드를 구현한 후 엔진모드 또는 하이브리드모드로 주행하기 위해 엔진을 작동시키는 경우에는 엔진을 별도의 ISG(Integrated Starter and Generator)로 시동시키고, 밸브바디(11)가 터빈(7)과 록업클러치(33) 사이의 유압을 증가시켜서 록업클러치(33)를 체결하고, 상기 외장펌프(15)로부터의 오일을 상기 제3유압밸브(31)를 통해 상기 토크컨버터(1)의 터빈(7)과 임펠러(25) 사이의 공간으로 공급한다.
따라서, 이후에는 종래의 일반적인 토크컨버터(1)와 같이 임펠러(25)와 터빈(7) 사이에 동력의 전달이 이루어져서 일반적인 토크컨버터(1)와 같이 기능함으로써, 엔진의 동력을 변속기구(3)를 통해 구동륜으로 전달할 수 있게 된다.
기타 나머지 다른 구성의 작용은 상기 실시예 1과 같으므로 생략한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 종래의 자동변속기 구조를 거의 그대로 유지한 상태에서 모터를 추가한 하이브리드 파워트레인 구조에서, 엔진과 독립적으로 모터만에 의한 차량의 구동이 가능하도록 함으로써, 차량의 출발 및 저속시에 전기차모드로 구동하여 연비를 향상시키고 배기가스를 배출하지 않을 수 있도록 한다.

Claims (4)

  1. 자동변속기의 토크컨버터(1)와 변속기구(3) 사이에 위치하여 로터(5)가 상기 토크컨버터(1)의 터빈(7)에 연결된 모터(9)와;
    상기 토크컨버터(1) 및 변속기구(3)를 유압으로 제어하는 밸브바디(11)와;
    전기모터(13)로 구동되는 외장펌프(15)와;
    상기 외장펌프(15)로부터의 유압을 상기 밸브바디(11)와 토크컨버터(1)로 별도로 제공할 수 있도록 구비된 밸브수단;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브수단은
    상기 외장펌프(15)로부터 상기 밸브바디(11)로 연결되는 제1관로(17)의 연통상태를 조절하는 제1유압밸브(19)와;
    상기 외장펌프(15)로부터 상기 토크컨버터(1)로 연결되는 제2관로(21)의 연통상태를 조절하는 제2유압밸브(23);
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  3. 자동변속기의 토크컨버터(1)와 변속기구(3) 사이에 위치하여 로터(5)가 상기 토크컨버터(1)의 터빈(7)에 연결된 모터(9)와;
    상기 토크컨버터(1) 내부의 터빈(7)과 록업클러치(33) 사이의 공간을 임펠러(25)와 터빈(7) 사이의 공간과 격리하도록 토크컨버터(1) 내주면에 링형상으로 설치된 실링베어링(27))과;
    상기 토크컨버터(1) 및 변속기구(3)를 유압으로 제어하는 밸브바디(11)와;
    전기모터(13)로 구동되는 외장펌프(15)와;
    상기 외장펌프(15)로부터의 유압을 상기 밸브바디(11)와 상기 토크컨버터(1)의 터빈(7)과 임펠러(25) 사이의 공간으로 별도로 제공할 수 있도록 구비된 밸브수단;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 밸브수단은
    상기 외장펌프(15)로부터 상기 밸브바디(11)로 연결되는 제1관로(17)의 연통상태를 조절하는 제1유압밸브(19)와;
    상기 외장펌프(15)로부터 상기 토크컨버터(1)의 터빈(7)과 임펠러(25) 사이의 공간으로 연결되는 제3관로(29)의 연통상태를 조절하는 제3유압밸브(31);
    로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
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