KR100836360B1

KR100836360B1 - 하이브리드 차량의 파워트레인 구조

Info

Publication number: KR100836360B1
Application number: KR1020060099696A
Authority: KR
Inventors: 황경원
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-06-09
Also published as: KR20080033700A

Abstract

본 발명은 구동모터의 체적을 증대시키지 않고도 구동모터가 제공해야 할 토크를 충분히 확보할 수 있도록 함으로써, 하이브리드 차량의 원활한 구동 특성을 발휘할 수 있도록 함은 물론, 파워트레인의 차량 탑재성을 확보할 수 있도록 하며, 모터만에 의한 차량의 원활한 출발이 가능하도록 하는 강한 토크의 제공이 가능하고, 전기차모드의 구간을 비교적 넓게 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 도면,

도 3은 차량 출발시의 제2유성기어세트의 속도선도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 엔진 3; 제1캐리어

5; 제1유성기어세트 7; 제1선기어

9; 제너레이터 11; 모터

13; 아웃터로터 15; 제2링기어

17; 제2유성기어세트 19; 제2선기어

21; 브레이크 23; 제2캐리어

25; 클러치 27; 제1링기어

29; 동력인출기어 31; 디퍼렌셜

33; 제1매개기어 35; 제2매개기어

37; 연결축 39; 매개기어유닛

41; 전동식오일펌프

본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터와 엔진을 이용하는 하이브리드 차량에서 모터의 용량을 비교적 크지 않게 하고도 하이브리드 차량에서 필요로 하는 구동 특성을 확보할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 하이브리드 차량의 파워트레인 구조를 도시한 것으로서, 엔진(500)으로부터 동력을 전달받는 입력축(502)과 동심축을 이루어 제너레이터모터(504)와 구동모터(506)가 설치되어 있으며, 상기 엔진(500)과 제너레이터모터(504) 및 구동모터(506)의 사이에는 유성기어세트(508)가 설치되어 있어서, 상기 유성기어세트(508)의 링기어로부터 체인으로 동력을 인출하여 디퍼렌셜(510)로 전달하도록 되어 있다.

상기 유성기어세트(508)의 선기어에 제너레이터모터(504)가 연결되고, 링기어에 구동모터(506)가 연결되며, 캐리어에 엔진(500)이 연결된 구조이다.

상기한 바와 같은 파워트레인 구조에서, 상기 제너레이터모터(504)는 주로 엔진(500)의 시동과 발전을 담당하며, 상기 구동모터(506)는 차량의 출발과 엔진(500)의 동력을 보조하는 역할을 한다.

차량의 출발시에는 낮은 회전수에서 엔진(500)에 비해 상대적으로 토크 효 율이 우수한 모터를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 구조에서 상기 구동모터(506)는 유성기어세트(508)의 링기어에 연결되는 구조를 가지고 있어서, 하이브리드 차량에 충분한 구동력을 발휘할 수 있도록 하기 위해서는 구동모터(506)의 용량을 크게 설정해야 하는 것이 불가피하다.

그런데, 상기와 같은 구조에서 구동모터(506)의 용량을 크게 설정하기 위해서는 구동모터(506)의 좌측으로 공간의 확보가 필요하게 되는데, 이는 파워트레인의 길이를 길게 하여 차량에의 탑재성을 저하시키게 되며, 새로운 모터의 개발이 요구되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구동모터의 체적을 증대시키지 않고도 구동모터가 제공해야 할 토크를 충분히 확보할 수 있도록 함으로써, 하이브리드 차량의 원활한 구동 특성을 발휘할 수 있도록 함은 물론, 파워트레인의 차량 탑재성을 확보할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 파워트레인 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

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

엔진에 제1캐리어가 연결된 제1유성기어세트와;

상기 제1유성기어세트의 제1선기어에 연결된 제너레이터와;

아웃터로터형 모터와;

상기 모터의 아웃터로터가 연결된 제2링기어를 구비한 제2유성기어세트와;

상기 제2유성기어세트의 제2선기어를 고정된 상태와 회전 가능한 상태로 전환하도록 설치된 브레이크와;

상기 제2유성기어세트의 제2링기어와 제2캐리어가 서로 연결된 상태와 단절된 상태를 전환하도록 설치된 클러치와;

상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2캐리어를 연결하여 동력을 인출하도록 된 동력인출기어와;

상기 동력인출기어에 연결된 디퍼렌셜;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

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

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 엔진(1)에 제1캐리어(3)가 연결된 제1유성기어세트(5)와; 상기 제1유성기어세트(5)의 제1선기어(7)에 연결된 제너레이터(9)와; 아웃터로터형 모터(11)와; 상기 모터(11)의 아웃터로터(13)가 연결된 제2링기어(15)를 구비한 제2유성기어세트(17)와; 상기 제2유성기어세트(17)의 제2선기어(19)를 고정된 상태와 회전 가능한 상태로 전환하도록 설치된 브레이크(21)와; 상기 제2유성기어세트(17)의 제2링기어(15)와 제2캐리어(23)가 서로 연결된 상태와 단절된 상태를 전환하도록 설치된 클러치(25)와; 상기 제1유성기어세트(5)의 제1링기어(27)와 상기 제2유성기어세트(17)의 제2캐리어(23)를 연결하여 동력을 인출하도록 된 동력인출기어(29)와; 상기 동력인출기어(29)에 연결된 디 퍼렌셜(31)을 포함하여 구성된다.

상기 동력인출기어(29)와 디퍼렌셜(31) 사이에는 상기 동력인출기어(29)에 치합되는 제1매개기어(33)와, 상기 디퍼렌셜(31)의 링기어에 치합되는 제2매개기어(35) 및 이들을 동심축으로 연결하는 연결축(37)으로 이루어진 매개기어유닛(39)이 더 구비된 구조로서, 상기 매개기어유닛(39)에 의해 최종 감속비를 적절히 선정할 수 있다.

한편, 상기 엔진(1)과 모터(11)의 구동에 무관하게 상기 브레이크(21)와 클러치(25)를 제어할 수 있는 유압을 발생시키도록 하는 별도의 전동식오일펌프(41)를 구비하고 있으며, 상기 전동식오일펌프(41)에서 발생된 유압은 도시되지 않은 밸브수단을 통해 상기 브레이크(21)와 클러치(25)를 작동시킬 수 있게 하고, 상기 밸브수단은 별도로 구비된 전자식 컨트롤러에 의해 제어되도록 하는 것이 바람직한 구성이 될 것이다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

차량의 초기 출발시에 상기 전동식오일펌프(41)에서 발생된 유압으로 상기 브레이크(21)를 작동시켜서, 상기 제2유성기어세트(17)의 제2선기어(19)를 고정하고, 상기 클러치(25)는 해제하여 상기 제2유성기어세트(17)의 제2링기어(15)와 제2캐리어(23)가 서로 독립되도록 한다.

상기와 같이 유성기어세트의 선기어를 고정한 상태에서 상기 모터(11)를 구동하여 구동력을 상기 제2링기어(15)에 입력하면, 도 3에 도시된 속도선도와 같이 제2캐리어(23)로는 감속되어 토크가 증대된 상태로 출력이 인출되어 상기 동력인출 기어(29)로 전달되게 된다.

따라서, 차량의 출발 초기에는 모터(11)에서 제공된 동력을 감속에 의해 강한 토크로 구동륜에 제공하여 차량의 출발이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

상기와 같이 모터(11)의 출력을 적절히 감속하여 상대적으로 강화된 토크로 차량의 출발이 이루어질 수 있도록 함으로써, 상대적으로 감속을 하지 않은 단순한 구조로 모터(11)가 설치된 경우에 비하여 모터(11)의 용량을 작게 설정하고도 원하는 수준의 토크를 얻어낼 수 있어서, 파워트레인의 차량에의 탑재성이 향상될 수 있다.

한편, 차량이 출발하여 미리 설정된 소정의 차속에 이르면, 상기 클러치(25)를 결합하여 상기 제2링기어(15)와 제2캐리어(23)를 일체화한다.

따라서, 상기 제2유성기어세트(17)는 각 요소가 서로 잠겨서 전체적으로 하나의 부품과 같이 회전되어, 결과적으로 모터(11)의 출력을 감속 없이 그대로 상기 동력인출기어(29)로 공급되게 된다.

상기와 같은 상태는 비교적 고속으로 주행되는 차속에서도 모터(11)의 회전수를 크게 상승시키지 않을 수 있어서, 모터(11)의 효율이 엔진(1)에 비해 높은 구간을 보다 넓게 확보할 수 있도록 하게 하므로, 연비나 배기가스 측면에서 유리한 전기차모드의 구간을 비교적 넓게 확보할 수 있게 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 구동모터의 체적을 증대시키지 않고도 구동모터가 제공해야 할 토크를 충분히 확보할 수 있도록 함으로써, 하이브리드 차량의 원활한 구동 특성을 발휘할 수 있도록 함은 물론, 파워트레인의 차량 탑재성을 확보할 수 있도록 하며, 모터만에 의한 차량의 원활한 출발이 가능하도록 하는 강한 토크의 제공이 가능하고, 전기차모드의 구간을 비교적 넓게 확보할 수 있도록 한다.

Claims

엔진에 제1캐리어가 연결된 제1유성기어세트와;

상기 제1유성기어세트의 제1선기어에 연결된 제너레이터와;

아웃터로터형 모터와;

상기 모터의 아웃터로터가 연결된 제2링기어를 구비한 제2유성기어세트와;

상기 제2유성기어세트의 제2선기어를 고정된 상태와 회전 가능한 상태로 전환하도록 설치된 브레이크와;

상기 제2유성기어세트의 제2링기어와 제2캐리어가 서로 연결된 상태와 단절된 상태를 전환하도록 설치된 클러치와;

상기 제1유성기어세트의 제1링기어와 상기 제2유성기어세트의 제2캐리어를 연결하여 동력을 인출하도록 된 동력인출기어와;

상기 동력인출기어에 연결된 디퍼렌셜;

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

상기 동력인출기어와 디퍼렌셜 사이에는 상기 동력인출기어에 치합되는 제1매개기어와, 상기 디퍼렌셜의 링기어에 치합되는 제2매개기어 및 이들을 동심축으로 연결하는 연결축으로 이루어진 매개기어유닛이 더 구비된 것

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

상기 엔진과 모터의 구동에 무관하게 상기 브레이크와 클러치를 제어할 수 있는 유압을 발생시키도록 하는 전동식오일펌프를 더 구비한 것

을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 구조.