KR101509699B1 - 하이브리드 자동차의 동력전달장치 - Google Patents

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planetary gear
planetary
motor
transmission housing
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이희라
변성곤
김현섭
김백유
김인섭
김석준
안철민
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현대자동차 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

하이브리드 자동차의 동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 엔진의 동력이 입력되는 입력축; 상기 입력축 상에 배치되어 3개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 입력축과 연결되고, 다른 하나의 회전요소가 제1 모터/제너레이터와 연결되며, 또 다른 하나의 회전요소가 변속기 하우징에 고정되는 제1 유성기어세트; 상기 제1 유성기어세트의 후측에 배치되어 3개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 상기 입력축과 연결되는 제1 유성기어세트의 하나의 회전요소와 연결되고, 다른 하나의 회전요소가 제2 모터/제너레이터와 연결되며, 또 다른 하나의 회전요소가 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제2 유성기어세트; 상기 제2 유성기어세트의 3개의 회전요소 중, 2개의 회전요소를 선택적으로 연결하는 가변직결수단; 상기 제2 유성기어세트의 3개의 회전요소 중, 상기 또 다른 하나의 회전요소를 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 가변연결수단; 상기 제2 유성기어세트의 3개의 회전요소 중, 상기 다른 하나의 회전요소와 연결되어 상기 엔진 및 제1, 제2 모터/제너레이터의 회전동력이 변속되어 출력되는 출력기어를 포함한다.

Description

하이브리드 자동차의 동력전달장치{POWER TRANSMISSION SYSTEM OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 자동차의 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 엔진과 2개의 모터/제너레이터를 이용하여 직렬형(Seires) 하이브리드 구조 및 병렬형(Parallel) 하이브리드 구조로 가변하여 적용할 수 있는 하이브리드 자동차의 동력전달장치에 관한 것이다.
자동차의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심기술로서, 선진 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.
이에 따라 각 자동차 메이커들은 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 연료전지 자동차(FCEV : Fuel Cell Electric Vehicle) 등을 미래형 자동차 기술로서 개발하고 있다.
상기와 같은 미래형 자동차는 중량 및 원가 등, 여러 가지 기술적인 제약이 있기 때문에 자동차 메이커에서는 배기가스 규제를 만족시키고, 연비 성능의 향상을 위한 현실적인 문제의 대안으로서 하이브리드 자동차에 주목하고 있으며, 이를 실용화하기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다.
하이브리드 자동차는 2개 이상의 동력원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있으며, 동력원으로는 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과, 전기 에너지에 의하여 구동되는 모터/제너레이터가 혼합되어 사용된다.
이러한 하이브리드 자동차는 저속에서 상대적으로 저속토크 특성이 좋은 모터/제너레이터를 주동력원으로 사용하고, 고속에서는 상대적으로 고속토크 특성이 좋은 엔진을 주동력원으로 사용한다.
이에 따라 하이브리드 자동차는 저속구간에서 화석 연료를 사용하는 엔진의 작동이 정지되고, 모터/제너레이터를 사용하기 때문에 연비 개선과 배기가스의 저감에 우수한 효과가 있다.
그리고 상기와 같은 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 단일모드 방식과 다중모드 방식으로 분류된다.
상기 단일모드 방식은 변속제어를 위한 클러치 및 브레이크와 같은 토크전달기구가 필요하지 않다는 장점은 있으나, 고속 주행 시 효율이 저하되어 연비가 낮고 대형 자동차에 적용하기 위해서는 부가적인 토크 증배 장치가 필요하다는 단점이 있다.
상기 다중모드 방식은 고속 주행 시 효율이 높고, 자체적으로 토크 증배가 가능하도록 설계할 수 있어 중대형 자동차에 적용이 가능하다는 장점이 있다.
이에 따라 최근에는 단일모드 방식보다는 다중모드 방식을 주로 채택하고 있으며, 그에 따른 연구가 활발하게 진행되고 있다.
상기 다중모드 방식의 동력전달장치는 복수의 유성기어세트, 모터 및 발전기로 사용되는 복수의 모터/제너레이터, 상기 유성기어세트의 회전요소를 제어할 수 있는 복수의 토크전달기구(마찰요소)와, 상기 모터/제너레이터의 에너지원으로 사용되는 배터리 등을 포함한다.
이러한 다중모드 방식의 동력전달장치는 상기의 유성기어세트, 모터/제너레이터, 토크전달기구의 연결 구성에 따라 상이한 작동 메카니즘을 갖는다.
또한, 상기 다중모드 방식의 동력전달장치는 그 연결 구성에 따라 내구성, 동력전달효율, 크기 등이 달라지는 특성이 있기 때문에 하이브리드 자동차의 동력전달장치 분야에서는 보다 견고하고, 동력손실이 없으며, 컴팩트한 동력전달장치를 구현하기 위한 연구 개발이 지속되고 있다.
본 발명의 실시 예는 하나의 엔진과 2개의 모터/제너레이터를 이용하여 직렬형(Seires) 하이브리드 모드 및 병렬형(Parallel) 하이브리드 모드로 가변하여 운전이 가능하도록 하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치를 제공하고자 한다.
또한, 병렬형 하이브리드 모드에서는 1:1 변속단과 오버 드라이브 변속단을 구현할 수 있는 하이브리드 자동차의 동력전달장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 동력이 입력되는 입력축; 상기 입력축 상에 배치되어 3개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 입력축과 연결되고, 다른 하나의 회전요소가 제1 모터/제너레이터와 연결되며, 또 다른 하나의 회전요소가 변속기 하우징에 고정되는 제1 유성기어세트; 상기 제1 유성기어세트의 후측에 배치되어 3개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 상기 입력축과 연결되는 제1 유성기어세트의 하나의 회전요소와 연결되고, 다른 하나의 회전요소가 제2 모터/제너레이터와 연결되며, 또 다른 하나의 회전요소가 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제2 유성기어세트; 상기 제2 유성기어세트의 3개의 회전요소 중, 2개의 회전요소를 선택적으로 연결하는 가변직결수단; 상기 제2 유성기어세트의 3개의 회전요소 중, 상기 또 다른 하나의 회전요소를 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 가변연결수단; 상기 제2 유성기어세트의 3개의 회전요소 중, 상기 다른 하나의 회전요소와 연결되어 상기 엔진 및 제1, 제2 모터/제너레이터의 회전동력이 변속되어 출력되는 출력기어를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1 유성기어세트는 제1 선기어가 상기 변속기 하우징에 고정되고, 제1 유성캐리어가 상기 입력축과 연결되며, 제1 링기어가 상기 제1 모터/제너레이터와 연결되고, 상기 제2 유성기어세트는 제2 선기어가 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고, 제2 유성캐리어가 상기 제1 유성캐리어와 연결되며, 제2 링기어가 상기 제2 모터/제너레이터에 연결됨과 동시에, 상기 출력기어에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 유성기어세트는 제1 선기어가 상기 제1 모터/제너레이터와 연결되고, 제1 유성캐리어가 상기 입력축과 연결되며, 제1 링기어가 상기 변속기 하우징과 연결되고, 상기 제2 유성기어세트는 제2 선기어가 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고, 제2 유성캐리어가 상기 제1 유성캐리어와 연결되며, 제2 링기어가 상기 제2 모터/제너레이터에 연결됨과 동시에, 출력기어에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 상기 제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가변직결수단은 상기 제2 유성기어세트의 하나의 회전요소와 다른 하나의 회전요소 사이에 구성되는 클러치로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 하나의 회전요소는 제2 유성캐리어로 이루어지고, 상기 다른 하나의 회전요소는 제2 링기어로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가변직결수단은 상기 제2 유성캐리어와 상기 제2 링기어 사이에 배치되는 클러치로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가변연결수단은 상기 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 변속기 하우징 사이에 배치되는 브레이크로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 엔진의 출력 측과 상기 입력축 사이에 토셔널 댐퍼가 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 EV 모드 구동 시, 엔진이 정지한 상태로 제 2 모터/제너레이터에 의해 차량이 구동되므로 불필요한 기계적 손실을 최소화하여 감속기와 같은 동등 수준의 동력전달효율을 확보할 수 있다.
또한, EV 모드에서 차량의 주행과 완전 분리할 수 있는 구조로, EV 모드 구동 속도에 구조적인 제한이 없다.
또한, 직렬형(Series) HEV 모드 구동 시, 클러치에 의해 엔진이 차량과 독립적으로 구동되어 제2 모터/제너레이터에 의한 구동 속도의 제한이 없으며, 엔진의 동력 수준에 따라 제2 모터/제너레이터의 구동을 위한 에너지원을 제1 모터/제너레이터에서 공급할 수 있으므로 배터리의 용량을 최소화할 수 있다.
병렬형(Parallel) HEV 모드 구동 시, 2개의 변속단을 제공할 수 있기 때문에 엔진의 효율적 운전이 가능하여 연비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치에 적용되는 마찰요소의 작동모드별 작동표이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부한 도면을 통하여 상세하게 설명한다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 자동차의 동력전달장치에 대한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 동력원으로 엔진(ENG) 및 제1, 제2 모터/제너레이터(MG1)(MG2)가 구성되며, 입력축(IS)을 통해 전달되는 엔진(ENG)의 회전동력 및 상기 제1, 제2 모터/제너레이터(MG1)(MG2)의 회전동력을 차량의 주행상태에 따라 변속하여 출력기어(OG)를 통해 출력한다.
상기 동력전달장치는 입력축(IS), 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2), 클러치(CL)와 브레이크(BK), 및 출력기어(OG)를 포함한다.
상기 입력축(IS)과 엔진(ENG)의 출력 측과의 사이에는 토셔널 댐퍼(TD)가 배치되어 엔진(ENG)으로부터 출력되는 회전동력의 비틀림 진동을 흡수한다.
상기 제1 유성기어세트(PG1)와 제2 유성기어세트(PG2)는 각 하나씩의 회전요소가 상호 직접 연결되고, 다른 하나씩의 회전요소가 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)와 제2 모터/제너레이터(MG2)에 각각 연결된다.
상기 제1 모터/제너레이터(MG1)와 제2 모터/제너레이터(MG2)는 각각 독립적인 동력원으로서, 모터와 제너레이터 기능을 갖는다.
즉, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)는 상기 제1 유성기어세트(PG1)의 회전요소 중, 제2 유성기어세트(PG2)의 회전요소와 연결되지 않은 회전요소와 연결되어 회전동력을 공급하는 모터로 작동하거나, 상기 회전요소의 회전력에 의하여 회전하면서 전기를 생성하는 발전기의 역할을 수행한다.
상기 제2 모터/제너레이터(MG2)는 상기 제2 유성기어세트(PG2)의 회전요소 중, 상기 제1 유성기어세트(PG1)의 회전요소와 선택적으로 연결되는 회전요소와 연결되어 회전동력을 공급하는 모터로 작동하거나, 상기 회전요소의 회전력에 의하여 회전하면서 전기를 생성하는 발전기의 역할을 수행한다.
이를 위하여, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)와 제2 모터/제너레이터(MG2)는 고정자가 변속기 하우징(H)에 고정되고, 회전자가 각각 상기 제1 유성기어세트(PG1)와 제2 유성기어세트(PG2)의 어느 하나의 회전요소와 연결된다.
상기 클러치(CL)는 가변직결수단으로서, 상기 제2 유성기어세트(PG2)가 선택적으로 직결의 상태가 될 수 있도록 상기 제2 유성기어세트(PG2)의 3개의 회전요소 중, 2개의 회전요소를 선택적으로 연결한다.
상기 브레이크(BK)는 가변연결수단으로서, 상기 제2 유성기어세트(PG2)의 회전요소 중, 어느 하나의 회전요소를 변속기 하우징(H)에 선택적으로 연결하여 고정시킨다.
상기에서 클러치(CL)는 회전요소와 회전요소를 선택적으로 연결하는 마찰부재이고, 상기 브레이크(BK)는 회전요소와 고정요소(변속기 하우징)를 선택적으로 연결하는 공지의 마찰부재로서, 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압 마찰부재를 적용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 자동차의 동력전달장치를 보다 구체적으로 설명한다.
상기 제1 유성기어세트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어(S1)로 이루어지는 제1 회전요소(N1)와, 상기 제1 선기어(S1)와 외접으로 맞물리는 제1 피니언(P1)을 회전 지지하는 제1 유성캐리어(PC1)로 이루어지는 제2 회전요소(N2)와, 상기 제1 피니언(P1)과 내접으로 맞물리는 제1 링기어(R1)로 이루어지는 제3 회전요소(N3)를 포함한다.
상기 제2 유성기어세트(PG2)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어(S2)로 이루어지는 제4 회전요소(N4)와, 상기 제2 선기어(S2)와 외접으로 맞물리는 제2 피니언(P2)을 회전 지지하는 제2 유성캐리어(PC2)로 이루어지는 제5 회전요소(N5)와, 상기 제2 피니언(P2)과 내접으로 맞물리는 제2 링기어(R2)로 이루어지는 제6 회전요소(N6)를 포함한다.
상기 제1 유성기어세트(PG1)와 제2 유성기어세트(PG2)는 제2 회전요소(N2)인 제1 유성캐리어(PC1)와 제5 회전요소(N5)인 제2 유성캐리어(PC2)가 직접 연결되어 입력축(IS)과 연결되고, 제5 회전요소(N5)인 제2 유성캐리어(PC2)가 제6 회전요소(N6)인 제2 링기어(R2)와 선택적으로 연결됨과 동시에, 상기 제6 회전요소(N6)인 제2 링기어(R2)가 출력부재인 출력기어(OG)와 직접 연결된다.
상기에서 입력축(IS)은 엔진(ENG)으로부터 회전동력을 전달받으며, 상기 출력기어(OG)는 출력부재로서 도시하지 않은 종감속 기어 및 디프렌셜을 통해 구동륜을 구동시키도록 구동력을 전달한다.
또한, 상기 제1 유성기어세트(PG1)는 제3 회전요소(N3)인 제1 링기어(R1)가 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)와 직접 연결되며, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)는 상기 제1 링기어(R1)를 구동시키는 모터로 작동하거나 발전기로 작동한다.
또한, 상기 제2 유성기어세트(PG2)는 제6 회전요소(N6)인 제2 링기어(R2)가 상기 제2 모터/제너레이터(MG2)와 직접 연결되며, 상기 제2 모터/제너레이터(MG2)는 상기 제2 링기어(R2)를 구동시키는 모터로 작동하거나 발전기로 작동한다.
상기 클러치(CL)는 제5 회전요소(N5)인 제2 유성캐리어(PC2)와 제6 회전요소(N6)인 제2 링기어(R2) 사이에 배치되어 선택적으로 상기 제2 유성캐리어(PC2)와 제2 링기어(R2)를 연결하여 상기 제2 유성기어세트(PG2)가 하나로 회전하도록 하는 가변직결수단으로 작용한다.
상기 브레이크(BK)는 상기 제4 회전요소(N4)인 제2 선기어(S2)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되어 제2 선기어(S2)와 변속기 하우징(H)을 선택적으로 연결함으로써, 상기 제2 선기어(S2)가 고정요소가 되도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치에 적용되는 마찰요소의 작동모드별 작동표이다.
도 2를 참조하여 작동모드별 작동 상태를 살펴보면, EV 모드로 구동시에는 클러치(CL)와 브레이크(BK)가 모두 작동하지 않는다.
이에 따라, 엔진(ENG)은 정지되고, 제2 모터/제너레이터(MG2)에 의해 차량이 구동되므로 저속에서 전기차 구동과 동일한 수준의 고효율을 확보할 수 있다.
이러한 상태에서 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)가 제1 유성기어세트(PG1)를 통해 연결된 엔진(ENG)을 시동시킨 후, 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)는 엔진(ENG)의 동력으로 전기 에너지를 발생시켜, 제2 모터/제너레이터(MG2)에 전원을 공급하거나 또는 배터리를 충전하는 직렬형(Series) HEV 모드의 구동이 가능하다.
이때, 상기 클러치(CL)는 작동 해제되어 엔진(ENG) 및 제1 모터/제너레이터(MG1)의 동력을 차단시키며, 이러한 직렬형(Series) HEV 모드 상태의 구동은 중/저속 등 시가지 운전에서 우수한 연비를 확보할 수 있다.
상기와 같은 직렬형(Series) HEV 모드 구동 시, 제1 유성기어세트(PG1)의 기어비에 따라 제1 모터/제너레이터(MG1)는 엔진(ENG)의 회전속도에 대하여 증속되어 최대 토크를 낮출 수 있고, 엔진(ENG)의 회전동력에 의한 발전 시, 우수한 동력효율을 확보할 수 있다.
또한, 직렬형(Series) HEV 모드 구동 시, 제1 모터/제너레이터(MG1)에 의하여 발전된 전기에너지가 제2 모터/제너레이터(MG2)에 전원으로 전달될 수 있으므로 고용량의 제2 모터/제너레이터(MG2)를 구동하기 위한 고용량의 배터리가 불필요하여 배터리 사양을 낮출 수 있다.
또한, 상기 클러치(CL) 또는 브레이크(BK) 중, 어느 하나가 작동되면, 엔진(ENG)과 제2 모터/제너레이터(MG2)의 동력에 의하여 차량이 구동되는 병렬형(Parallel) HEV 모드 구동이 가능하다.
상기 병렬형(Parallei) HEV 모드 구동은 중/고속 또는 정속 주행 시, 우수한 동력효율을 확보할 수 있다.
이러한 본 발명의 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 EV 모드 구동 시, 감속기와 유사한 수준의 효율을 확보할 수 있다. 또한, HEV 모드 구동 시, 직렬형(Series) 및 병렬형(Parallel) HEV 모드의 최적 효율 구간을 고려하여 가변 사용이 가능한 시스템으로, 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(PHEV)의 CD(Charge Depleting) 구간에서는 전기차 수준의 동력 전달 효율을 확보하여 동급 최고의 전비(또는 등가 MPG)를 확보할 수 있다.
또한, CS(Charge Sustaining) 구간에서는 직렬형(Series) 및 병렬형(Parallel) HEV 모드 구동으로 엔진(ENG)의 최적 운전을 도모하여 동급 최고의 연비를 확보할 수 있는 PHEV 및 HEV에 동시 적용할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 EV 모드에서, 클러치(CL)의 작동을 해제하고, 엔진을 정지시켜, 불필요한 기계적 손실을 최소화함으로써, 감속기와 동등 수준의 동력전달효율을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 EV 모드에서 차량의 주행과 완전 분리할 수 있는 구조로, EV 모드 구동 속도에 구조적인 제한이 없으며, 직렬형(Series) HEV 모드 구동 시, 클러치(CL)에 의해 엔진(ENG)이 차량과 독립적으로 구동되어 제2 모터/제너레이터(MG2)에 의한 구동 속도의 제한도 없다.
또한, 본 발명에 의한 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 직렬형(Series) HEV 모드 구동이 가능하여 엔진(ENG)의 동력 수준에 따라 제2 모터/제너레이터(MG2)의 구동을 위한 에너지원을 제1 모터/제너레이터(MG1)에서 공급할 수 있으므로 배터리의 용량을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 병렬형(Parallel) HEV 모드 구동 시, 2개의 변속단을 제공할 수 있기 때문에 엔진(ENG)의 효율적 운전이 가능하여 연비를 절감할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에서는 제1 모터/제너레이터(MG1)를 제3 회전요소(N3)인 제1 링기어(R1)에 직접 연결하고, 제1 회전요소(N1)인 제1 선기어(S1)를 고정요소로 작동하도록 하고 있으나, 제2 실시 예에서는 제1 모터/제너레이터(MG1)를 제1 회전요소(N1)인 제1 선기어(S1)에 직접 연결하고, 제3 회전요소(N3)인 제1 링기어(R1)를 고정요소로 작동하도록 하는 차이점이 있다.
이에 따라, 본 발명의 제2 실시 예는 제1 실시 예와 비교하여 제1 유성기어세트(PG1)의 출력 기어비만 달라질 뿐, 다른 작동 및 효과는 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예들로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
BK... 브레이크
CL... 클러치
IS... 입력축
MG1, MG2... 제1, 제2 모터/제너레이터
PG1, PG2... 제1, 제2 유성기어세트
OG... 출력기어
H... 변속기 하우징

Claims (21)

  1. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    상기 입력축 상에 배치되어 3개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 입력축과 연결되고, 다른 하나의 회전요소가 제1 모터/제너레이터와 연결되며, 또 다른 하나의 회전요소가 변속기 하우징에 고정되는 제1 유성기어세트;
    상기 제1 유성기어세트의 후측에 배치되어 3개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 상기 입력축과 연결되는 제1 유성기어세트의 하나의 회전요소와 연결되고, 다른 하나의 회전요소가 제2 모터/제너레이터와 연결되며, 또 다른 하나의 회전요소가 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제2 유성기어세트;
    상기 제2 유성기어세트의 3개의 회전요소 중, 하나의 회전요소와 다른 하나의 회전요소를 선택적으로 연결하는 가변직결수단;
    상기 제2 유성기어세트의 3개의 회전요소 중, 상기 또 다른 하나의 회전요소를 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 가변연결수단;
    상기 제2 유성기어세트의 3개의 회전요소 중, 상기 다른 하나의 회전요소와 연결되어 상기 엔진 및 제1, 제2 모터/제너레이터의 회전동력이 변속되어 출력되는 출력기어;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성기어세트는 제1 선기어가 상기 변속기 하우징에 고정되고, 제1 유성캐리어가 상기 입력축과 연결되며, 제1 링기어가 상기 제1 모터/제너레이터와 연결되고,
    상기 제2 유성기어세트는 제2 선기어가 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고, 제2 유성캐리어가 상기 제1 유성캐리어와 연결되며, 제2 링기어가 상기 제2 모터/제너레이터에 연결됨과 동시에, 상기 출력기어에 연결되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성기어세트는 제1 선기어가 상기 제1 모터/제너레이터와 연결되고, 제1 유성캐리어가 상기 입력축과 연결되며, 제1 링기어가 상기 변속기 하우징과 연결되고,
    상기 제2 유성기어세트는 제2 선기어가 상기 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고, 제2 유성캐리어가 상기 제1 유성캐리어와 연결되며, 제2 링기어가 상기 제2 모터/제너레이터에 연결됨과 동시에, 출력기어에 연결되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  4. 제1항 또는 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 상기 제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가변직결수단은
    상기 제2 유성기어세트의 상기 하나의 회전요소와 상기 다른 하나의 회전요소 사이에 구성되는 클러치로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하나의 회전요소는 제2 유성캐리어로 이루어지고, 상기 다른 하나의 회전요소는 제2 링기어로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 가변직결수단은
    상기 제2 유성캐리어와 상기 제2 링기어 사이에 배치되는 클러치로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  8. 제1항 또는 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 가변연결수단은
    상기 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 변속기 하우징 사이에 배치되는 브레이크로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 엔진의 출력 측과 상기 입력축 사이에 토셔널 댐퍼가 배치되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  10. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    상기 입력축 상에 배치되어 제1 선기어가 변속기 하우징에 고정되고, 제1 유성캐리어가 입력축과 연결되며, 제1 링기어가 제1 모터/제너레이터와 연결되는 제1 유성기어세트;
    상기 제1 유성기어세트의 후측에 배치되어 제2 선기어가 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고, 제2 유성캐리어가 상기 제1 유성캐리어와 연결되며, 제2 링기어가 제2 모터/제너레이터에 연결되는 제2 유성기어세트;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 유성캐리어와 제2 링기어를 선택적으로 연결하는 가변직결수단;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 상기 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 가변연결수단;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 링기어와 연결되어 상기 엔진 및 제1, 제2 모터/제너레이터의 회전동력이 변속되어 출력되는 출력기어;
    을 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가변직결수단은
    상기 제2 유성캐리어와 제2 링기어 사이에 구성되는 클러치로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 가변연결수단은
    상기 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 상기 변속기 하우징 사이에 구성되는 브레이크로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  13. 제10항 또는 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제1 유성기어세트와 제2 유성기어세트는
    싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 엔진의 출력 측과 상기 입력축 사이에 토셔널 댐퍼가 배치되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  15. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    상기 입력축 상에 배치되어 제1 선기어가 제1 모터/제너레이터와 연결되고, 제1 유성캐리어가 입력축과 연결되며, 제1 링기어가 변속기 하우징에 고정되는 제1 유성기어세트;
    상기 제1 유성기어세트의 후측에 배치되어 제2 선기어가 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고, 제2 유성캐리어가 상기 제1 유성캐리어와 연결되며, 제2 링기어가 제2 모터/제너레이터에 연결되는 제2 유성기어세트;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 유성캐리어와 제2 링기어를 선택적으로 연결하는 가변직결수단;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 상기 변속기 하우징을 선택적으로 연결하는 가변연결수단;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 링기어와 연결되어 상기 엔진 및 제1, 제2 모터/제너레이터의 회전동력이 변속되어 출력되는 출력기어;
    을 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가변직결수단은
    상기 제2 유성캐리어와 제2 링기어 사이에 구성되는 클러치로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 가변연결수단은
    상기 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 상기 변속기 하우징 사이에 구성되는 브레이크로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  18. 제15항 또는 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 제1 유성기어세트와 제2 유성기어세트는
    싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 엔진의 출력 측과 상기 입력축 사이에 토셔널 댐퍼가 배치되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  20. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지며, 상기 입력축 상에 배치되어 제1 선기어가 변속기 하우징에 고정되고, 제1 유성캐리어가 입력축과 연결되며, 제1 링기어가 제1 모터/제너레이터와 연결되는 제1 유성기어세트;
    싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지며, 상기 제1 유성기어세트의 후측에 배치되어 제2 선기어가 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고, 제2 유성캐리어가 상기 제1 유성캐리어와 연결되며, 제2 링기어가 제2 모터/제너레이터에 연결되는 제2 유성기어세트;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 유성캐리어와 제2 링기어 사이에 구성되어 이들을 상호 선택적으로 연결하여 제2 유성기어세트가 일체로 회전하도록 직결하는 클러치;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 상기 변속기 하우징 사이에 구성되어 상기 제2 선기어가 선택적인 고정요소가 되도록 하는 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 링기어와 연결되어 상기 엔진 및 제1, 제2 모터/제너레이터의 회전동력이 변속되어 출력되는 출력기어;
    상기 엔진의 출력 측과 상기 입력축 사이에 배치되는 토셔널 댐퍼;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  21. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지며, 상기 입력축 상에 배치되어 제1 선기어가 제1 모터/제너레이터와 연결되고, 제1 유성캐리어가 입력축과 연결되며, 제1 링기어가 변속기 하우징에 고정되는 제1 유성기어세트;
    싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지며, 상기 제1 유성기어세트의 후측에 배치되어 제2 선기어가 변속기 하우징에 선택적으로 연결되고, 제2 유성캐리어가 상기 제1 유성캐리어와 연결되며, 제2 링기어가 제2 모터/제너레이터에 연결되는 제2 유성기어세트;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 유성캐리어와 제2 링기어 사이에 구성되어 이들을 상호 선택적으로 연결하여 제2 유성기어세트가 일체로 회전하도록 직결하는 클러치;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 선기어와 상기 변속기 하우징 사이에 구성되어 상기 제2 선기어가 선택적인 고정요소가 되도록 하는 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 제2 링기어와 연결되어 상기 엔진 및 제1, 제2 모터/제너레이터의 회전동력이 변속되어 출력되는 출력기어;
    상기 엔진의 출력 측과 상기 입력축 사이에 배치되는 토셔널 댐퍼;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
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