KR100844709B1 - 하이브리드 차량의 파워트레인 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래의 자동변속기 구조를 거의 그대로 채용하면서도 모터만에 의한 전기차모드의 구현이 간단한 구성으로 이루어질 수 있고, 별도의 제어가 필요 없으며, 내구성이 뛰어나고, 엔진과 모터의 동력을 효율적으로 분배하고 전달할 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 구조도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1; 선기어 3; 크랭크샤프트
5; 링기어 7; 모터
9; 로터 11; 캐리어
13; 유성기어세트 15; 케이스
17; 토크컨버터 19; 자동변속기
21; 원웨이클러치 25; 변속기케이스
27; 입력축 29; 슬리브기어
31; 토셔널댐퍼
본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진과 모터를 이용한 하이브리드 차량에서 종래의 자동변속기를 이용하면서 모터만에 의한 전기차모드의 구현이 가능하도록 하는 기술에 관한 것이다.
종래의 순수한 소프트타입 하이브리드 파워트레인은 도 1에 도시된 바와 같이 변속기(500)와 엔진(502) 사이에 설치된 모터(504)가 엔진(502)에 직결되어 있어서, 모터(504)만으로 차량이 구동되는 전기차모드의 구현이 불가능하고, 모터(504)는 단지 엔진(502)이 최적의 상태로 운전되도록 동력을 보조하고 회생제동시 발전기로 작용하여 전기를 충전하여 둠으로써 파워트레인 시스템의 전체적인 효율을 향상시키는 데에 기여하도록 되어 있다.
상기와 같은 소프트타입 하이브리드 파워트레인은 변속기구와 엔진의 커다란 변화 없이 모터를 추가로 장착하여 하이브리드 파워트레인을 구성할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 상기한 바와 같이 모터만에 의한 전기차모드의 구현이 불가하여, 저속에서 토크특성이 우수한 모터의 장점을 충분히 활용할 수 없고, 배기가스를 전혀 배출하지 않는 주행 상태를 얻을 수 없다.
종래에 엔진과 모터 사이의 동력을 습식다판식 유압클러치 등으로 단속할 수 있도록 하여 모터만에 의한 전기차모드의 구현이 가능하도록 하는 시도가 있으나, 상기와 같은 습식다판식 유압클러치를 이용하는 경우 유압에 의한 제어가 까다롭고 내구성이 만족스럽지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래의 자동변속기 구조를 거의 그대로 채용하면서도 모터만에 의한 전기차모드의 구현이 간단한 구성으로 이루어질 수 있고, 별도의 제어가 필요 없으며, 내구성이 뛰어나고, 엔진과 모터의 동력을 효율적으로 분배하고 전달할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 파워트레인 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인 구조는
선기어가 고정되고, 엔진의 크랭크샤프트에 연결되는 링기어와 모터의 로터에 연결되는 캐리어를 구비한 유성기어세트와;
상기 유성기어세트의 캐리어에 케이스가 연결되는 토크컨버터를 구비한 자동변속기와;
상기 크랭크샤프트와 링기어 사이에 설치되어, 상기 크랭크샤프트로부터 링기어로 회전력을 전달하고 반대 방향으로는 회전력이 전달되지 않도록 된 원웨이클러치;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는 선기어(1)가 고정되고, 엔진의 크랭크샤프트(3)에 연결되는 링기어(5)와 모터(7)의 로터(9)에 연결되는 캐리어(11)를 구비한 유성기어세트(13)와; 상기 유성기어세트(13)의 캐리어(11)에 케이스(15)가 연 결되는 토크컨버터(17)를 구비한 자동변속기(19)와; 상기 크랭크샤프트(3)와 링기어(5) 사이에 설치되어, 상기 크랭크샤프트(3)로부터 링기어(5)로 회전력을 전달하고 반대 방향으로는 회전력이 전달되지 않도록 된 원웨이클러치(21)를 포함하여 구성된다.
상기 자동변속기(19)는 토크컨버터와 다수의 유성기어세트를 유압으로 제어하는 변속기구로 이루어진 종래의 일반적인 자동변속기가 사용될 수 있으며, 토크컨버터와 구동측과 종동측 사이가 벨트나 토로이달 등과 같은 요소에 의해 무단으로 변속되는 변속기구로 이루어진 CVT(Continuously Variable Transmission)등이 될 수도 있다.
상기 유성기어세트(13)는 상기 토크컨버터(17)가 내장되어 있는 변속기케이스(25) 내부에 설치되며, 상기 유성기어세트(13)의 선기어(1)는 변속기케이스(25)에 고정되고, 상기 모터(7)는 로터(9)가 상기 변속기케이스(25)와 엔진 사이에 설치되어 엔진의 동력을 전달받는 입력축(27)을 외측에서 감싸는 원통 형상의 슬리브기어(29)에 치합되며, 상기 원웨이클러치(21)는 상기 입력축(27)과 링기어(5) 사이에 설치된 구조이다.
즉, 상기 엔진으로부터의 동력은 상기 유성기어세트(13)의 링기어(5)로 입력되어 캐리어(11)로 감속되어 토크컨버터(17)로 출력되며, 상기 모터(7)로부터의 동력은 상기 유성기어세트(13)의 캐리어(11)를 경유하여 그대로 토크컨버터(17)로 출력되도록 된 것이다.
한편, 상기 엔진의 크랭크샤프트(3)와 상기 입력축(27) 사이에는 토셔널댐 퍼(31)를 구비하여 과도 토크에 의한 상기 원웨이클러치(21)의 파손을 방지하고 엔진으로부터의 토크 변동을 흡수할 수 있도록 구성하였다.
상기와 같은 구조에서 모터(7)만 구동되어 차량이 출발하거나 저속 주행시에 전기차모드를 구현하는 것을 살펴보면, 모터(7)에서 발생된 동력은 상기 로터(9)로부터 슬리브기어(29)를 경유하여 캐리어(11)로 전달되고, 상기 캐리어(11)에 케이스가 연결된 토크컨버터(17)는 모터(7)로부터 전달된 토크를 증배하여 전달함으로써, 차량이 모터(7)만에 의해 구동되어 연비를 개선하고 배기가스를 배출시키지 않도록 한다.
이때 모터(7)에서 발생된 동력은 상기 원웨이클러치(21)에 의해 엔진으로는 전달되지 않는다.
엔진이 시동되어 엔진으로부터 발생된 동력이 상기 유성기어세트(13)의 링기어(5)를 통해 입력되면, 상기 유성기어세트(13)의 캐리어(11)에서는 상기 선기어(1)가 고정되어 있으므로 기어비에 따라 감속되어 출력되며, 이때 출력되는 엔진으로부터의 동력에 의한 캐리어(11)의 회전속도가 모터(7)에 의한 경우보다 빠른 경우에 엔진의 동력이 토크컨버터(17)로 전달되고 그 보다 낮은 속도에서는 상기 원웨이클러치(21)에 의해 동력 전달이 차단된다.
상기와 같이 모터(7)와 엔진이 함께 동력을 발생시키는 하이브리드모드에서 상기 모터(7)의 동력발생을 멈추면, 엔진만에 의한 엔진모드가 구현되며, 또한 엔진을 구동시키면서 잉여 동력으로 상기 모터(7)를 구동하여 발전을 하면, 배터리를 충전시키는 것도 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 종래의 자동변속기 구조를 거의 그대로 채용하면서도 모터만에 의한 전기차모드의 구현이 간단한 구성으로 이루어질 수 있고, 별도의 제어가 필요 없으며, 내구성이 뛰어나고, 엔진과 모터의 동력을 효율적으로 분배하고 전달할 수 있도록 한다.

Claims (2)

  1. 선기어가 고정되고, 엔진의 크랭크샤프트에 연결되는 링기어와 모터의 로터에 연결되는 캐리어를 구비한 유성기어세트와;
    상기 유성기어세트의 캐리어에 케이스가 연결되는 토크컨버터를 구비한 자동변속기와;
    상기 크랭크샤프트와 링기어 사이에 설치되어, 상기 크랭크샤프트로부터 링기어로 회전력을 전달하고 반대 방향으로는 회전력이 전달되지 않도록 된 원웨이클러치;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유성기어세트는 상기 토크컨버터가 내장되어 있는 변속기케이스 내부에 설치되며;
    상기 유성기어세트의 선기어는 변속기케이스에 고정되고;
    상기 모터는 상기 변속기케이스와 엔진 사이에 설치되어 엔진의 동력을 전달받는 입력축을 외측에서 감싸는 원통 형상의 슬리브기어에 로터가 치합되며;
    상기 원웨이클러치는 상기 입력축과 링기어 사이에 설치되는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인 구조.
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