KR101565373B1 - 하이브리드 차량의 일체형 동력단속장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드차량에 구비되어 엔진 또는 모터의 동력을 선택적으로 적용하는 동력단속장치에 관한 것으로서,
동력전달축(40)에 장착되어 엔진(20)의 동력을 선택적으로 단속하는 엔진클러치(50)와, 상기 동력전달축(40)에 장착되어 모터의 동력을 선택적으로 단속하는 모터클러치(60), 및 상기 모터클러치(60)의 작동과정에서 동시 회전하여 배터리 전원을 생성함은 물론 상기 엔진클러치(50)의 작동과정에서 공회전하는 발전기구(70)를 한 몸체로 형성하며; 상기 발전기구(70)는 상기 동력전달축(40)에 베어링(72)을 통해 결합된 상태에서 상기 모터클러치(60)의 디스크드럼(64)에 부착된 회전자(74), 및 상기 엔진클러치(50) 및 상기 모터클러치(60)의 작동과정에서 모터의 전원에 의해 선택적으로 온 또는 오프되는 고정자(76)를 더 포함함으로써;
상기 동력단속장치의 상기 엔진클러치와 상기 모터클러치와 상기 발전기구를 한 몸체로 구성함으로써, 상기 하이브리드 차량의 구성이 단순화되어 부품비가 절감됨은 물론 제조비용이 최소화되도록 한 것이다.

Description

하이브리드 차량의 일체형 동력단속장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS OF MOTOR VEHICLES}
본 발명은 엔진 또는 모터의 동력을 선택적으로 적용하는 동력단속장치에 관한 것으로, 특히 동력단속장치의 엔진클러치와 모터클러치를 한 몸체로 구성하여 장치를 단순화함은 물론 상기 모터클러치에 의해 전기를 생성할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 일체형 동력단속장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 차량(이하, "하이브리드"라 통칭함)은 두 종류 이상의 동력원을 조합하여 차량의 주행상태에 맞추어 구동력을 선택적으로 적용하는 전기자동차의 한 종류로서, 이 하이브리드는 주로 배터리의 동력과 엔진의 동력 중 어느 하나를 동력원으로 사용하는 차량을 의미한다.
즉, 상기 하이브리드는 주 동력원으로서 엔진을 이용하고 보조동력으로서 구동모터를 이용하는 방식을 의미하며, 차량이 출발하거나 또는 정속주행하거나 또는 가속하거나 또는 고속주행하거나 또는 제동하는 경우에 맞추어 상기 엔진과 배터리의 동력을 별도로 또는 동시에 적용하는 방식이다.
또한, 상기 하이브리드의 동력단속장치를 살펴보면, 상기 엔진과 상기 변속기의 샤프트에 모터를 직결하는 방식이나 또는 상기 엔진이나 상기 모터의 사이에 클러치를 적용하는 방식이나 또는 상기 모터 하나에 2개의 클러치를 적용하는 방식을 포함하여 제조사의 특성에 맞는 기술들이 개발되어 있다.
예컨대, 도 1에서와 같이, 상기 하이브리드의 동력단속장치는 엔진(10)의 동력을 변속기(12)로 전달하는 동력전달축, 및 구동모터(11)의 회전력을 변속기(12)로 전달하는 회전자(11a)를 구비하며, 상기 동력전달축에 장착되어 상기 엔진(10)의 동력전달라인을 단속하는 클러치(13)를 포함한다.
따라서, 상기 하이브리드의 모터컨트롤유닛(14)에 의해, 차량의 주행상황에 맞추어 상기 엔진(20)으로부터 발생하는 동력 또는 상기 구동모터(11)로부터 발생하는 동력을 선택적으로 상기 동력전달축에 전달함으로써, 화석연료의 사용에 따른 대기오염감소는 물론 차량유지비가 절감되는 것이다.
그런데, 상기 엔진(10)과 상기 변속기(12)의 동력전달라인에 상기 구동모터(11)는 물론 상기 클러치(13)가 분산되어 배치된 상태이므로, 상기 구동모터(11)의 작동부품 추가는 물론이거니와 상기 클러치(13)의 설치공간이 확대되어 장치가 복잡해짐은 물론 설치면적이 증대하는 문제점이 있었다.
[참고문헌]
* 공개특허공보 제10-2010-0047365호(공개일 : 2010.05.10.)
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 동력단속장치의 엔진클러치와 모터클러치를 한 몸체로 구성하여 장치를 단순화함은 물론 상기 모터클러치에 의해 동시 회전하는 발전기구를 이용하여 전기를 생성할 수도 있도록 한 하이브리드 차량의 일체형 동력단속장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은; 엔진에서 발생하는 동력 또는 모터에서 발생하는 동력을 동시 또는 선택적으로 변속기에 전달하는 동력전달축을 구비하고; 상기 동력전달축에 장착되어 상기 엔진의 동력을 선택적으로 단속하는 엔진클러치와, 상기 동력전달축에 장착되어 상기 모터의 동력을 선택적으로 단속하는 모터클러치, 및 상기 모터클러치의 작동과정에서 동시 회전하여 배터리 전원을 생성함은 물론 상기 엔진클러치의 작동과정에서 공회전하는 발전기구를 한 몸체로 형성하며; 상기 발전기구는, 상기 동력전달축에 베어링을 통해 결합된 상태에서 상기 모터클러치의 디스크드럼에 부착된 회전자, 및 상기 엔진클러치 및 상기 모터클러치의 작동과정에서 모터의 전원에 의해 선택적으로 온 또는 오프되는 고정자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명은 적어도 다음과 같은 효과를 포함한다.
첫째, 상기 동력단속장치의 상기 엔진클러치와 상기 모터클러치와 상기 발전기구를 한 몸체로 구성함으로써, 상기 하이브리드 차량의 구성이 단순화되어 부품비가 절감됨은 물론 제조비용이 최소화되는 것이다.
둘째, 상기 하이브리드 차량의 상기 모터클러치가 작동하는 과정 또는 브레이크의 제동과정에서 상기 발전기구에 의해 배터리의 전원을 생성함으로써, 상기 하이브리드 차량의 운용비가 절감되는 것이다.
셋째, 상기 하이브리드 차량에 구비된 단지 한 개의 동력전달축을 이용하여 엔진의 동력을 변속기로 전달함은 물론 상기 발전기구의 동력을 벨트와 같은 동력전달기구도 없이 변속기로 전달할 수 있어 경제적이다.
넷째, 상기 하이브리드 차량의 엔진이 작동하는 상태에서 상기 변속기를 중립으로 세팅하면, 상기 엔진클러치에 의해 상기 발전기구의 회전자가 회전하면서 발전기능을 수행하므로 경제적이다.
다섯째, 상기 동력전달축에 상기 엔진클러치 및 상기 모터클러치를 동시 결합하면 상기 발전기구에 의해 엔진시동은 물론 발전기능을 수행하므로, 발전기나 시동모터가 삭제되어 제조비 및 유지비가 절감된다.
도 1은 종래기술에 따른 하이브리드차량의 동력단속장치를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드차량의 동력단속장치를 도시한 조립도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드차량의 동력단속장치를 도시한 분해도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 동력단속장치의 엔진클러치 및 모터클러치가 작동하는 상태를 도시한 작동도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 5에서와 같이, 본 발명에 따른 동력단속장치(1)는 엔진(20)에서 발생하는 동력 또는 모터에서 발생하는 동력을 동시 또는 선택적으로 변속기(30)에 전달하는 동력전달축(40)을 구비하고; 상기 동력전달축(40)에 장착되어 상기 엔진(20)의 동력을 선택적으로 단속하는 엔진클러치(50)와, 상기 동력전달축(40)에 장착되어 상기 모터의 동력을 선택적으로 단속하는 모터클러치(60), 및 상기 모터클러치(60)의 작동과정에서 동시 회전하여 배터리 전원을 생성함은 물론 상기 엔진클러치(50)의 작동과정에서 공회전하는 발전기구(70)를 한 몸체로 형성하며; 상기 발전기구(70)는 상기 동력전달축(40)에 베어링(72)을 통해 결합된 상태에서 상기 모터클러치(60)의 디스크드럼(64)에 부착된 회전자(74), 및 상기 엔진클러치(50) 및 상기 모터클러치(60)의 작동과정에서 모터의 전원에 의해 선택적으로 온 또는 오프되는 고정자(76)를 더 포함하는 것을 특징적 구성으로 한다.
먼저, 본 발명에 의한 동력단속장치(1)는 상기 엔진(20)과 상기 변속기(30)의 사이에 동력전달축(40)을 포함하고, 상기 동력전달축(40)의 둘레면에 상기 엔진클러치(50)와 상기 발전기구(70)와 상기 모터클러치(60)를 순차적으로 배치한 상태에서 하우징(80)으로 밀폐함이 바람직하고, 특히 상기 하우징(80)은 차량의 종류에 따라 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 엔진(20)은 석유나 디젤과 같은 화석연료를 연소하여 동력을 발생하는 주 동력원을 의미하고, 상기 모터는 배터리(미도시)의 동력에 의해 작동하는 보조 동력원을 의미하며, 상기 동력전달축(40)은 상기 엔진(20)의 출력축과 상기 변속기(30)의 입력축을 연결하는 동력전달수단을 의미한다.
또한, 본원에서는 상기 동력단속장치(1)가 상기 엔진(20)과 상기 변속기(30)의 사이에 설치된 것으로 한정하였으나, 그 밖에도 상기 엔진(20)의 동력이나 상기 모터의 동력을 바퀴에 전달 할 수 있는 위치라면 상기 변속기의 기어는 물론 차동 기어의 입력축에도 설치할 수도 있음은 당연하다.
그리고, 상기 엔진클러치(50)는 상기 동력전달축(40)에 장착되어 상기 엔진(20)과 상기 변속기(30)의 동력전달라인을 연결 및 차단하는 것으로서, 상기 동력전달축(40)에 장착된 적어도 하나 이상의 디스크휠(52), 및 상기 디스크휠(52)에 선택적으로 밀착되는 디스크드럼(54)을 포함한다.
또한, 상기 엔진클러치(50)는 상기 디스크드럼(54)의 내벽면과 상기 디스크휠(52)이 밀착되는 경우 마찰력을 발생하는 클러치를 의미하며, 이에 대한 자세한 설명은 공지기술이므로 생략하기로 한다.
물론, 상기 디스크휠(52)은 단판이나 다판을 사용할 수 있으며, 또한 건식이나 습식을 선택 사용할 수도 있고, 특히 엔진클러치(50)의 작동기구도 기계식이나 전자식이나 유압식을 선택사용할 수 있다.
그리고, 상기 모터클러치(60)는 상기 동력전달축(40)에 장착되어 상기 모터와 상기 변속기(30)의 동력전달라인을 연결 및 차단하는 것으로서, 상기 동력전달축(40)에 장착된 적어도 하나 이상의 디스크휠(62), 및 상기 디스크휠(62)에 선택적으로 밀착되는 디스크드럼(64)을 포함한다.
또한, 상기 모터클러치(60)는 상기 디스크드럼(64)의 내벽면과 상기 디스크휠(62)이 밀착되는 경우 마찰력을 발생하는 클러치를 의미하여, 이에 대한 자세한 설명은 공지기술이므로 생략하기로 한다.
물론, 상기 디스크휠(62)은 단판이나 다판을 사용할 수 있으며, 또한 건식이나 습식을 선택 사용할 수도 있고, 특히 모터클러치(60)의 작동기구도 기계식이나 전자식이나 유압식을 선택사용할 수 있다.
특히, 상기 엔진클러치(50)와 상기 모터클러치(60)의 배치간격을 가능한 좁게 형성하여 상기 하우징(80)의 부피를 최소화함이 바람직하다.
그리고, 상기 발전기구(70)는 상기 엔진클러치(50)와 상기 모터클러치(60)의 사이에 배치되어 상기 모터클러치(60)와 함께 회전하면서 발전하는 것으로서, 상기 동력전달축(40)에 베어링(72)을 통해 결합된 회전자(74), 및 상기 회전자(74)의 회전경로에 장착된 고정자(76)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 발전기구(70)는 상기 모터클러치(60)와 함께 회전하여 상기 배터리의 충전에 필요한 전원을 생산함은 물론 상기 모터클러치(60)와 함께 상기 모터의 동력원을 상기 변속기(30)로 전달하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 회전자(74)는 상기 디스크드럼(64)의 외벽면에 부착된 상태에서 상기 디스크드럼(64)과 함께 회전하며, 상기 고정자(76)는 상기 모터(배터리)의 전원에 의해 선택적으로 온 또는 오프된다.
또한, 상기 회전자(74)는 영구자석을 의미하고 상기 고정자(76)는 배터리의 전원에 의해 자력을 형성하는 철심을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 상기 발전기구(70)를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 상기 발전기구(70)는 상기 고정자(76)에 전기를 공급하면 상기 회전자(74)가 회전하는 모터가 되고, 반대로 상기 회전자(74)를 강제로 회전시키면 고정자(76)와의 상호 작용을 통해 발전기가 된다.
즉, 상기 고정자(76)에 전기를 공급하면 상기 회전자(74)가 회전하여 차량이 주행하고, 상기 고정자(76)에 공급되는 전기를 차단하는 경우 상기 회전자(74)가 주행관성에 의해 강제로 회동하여 회생에너지를 발생한다.
또한, 상기 변속기를 중립으로 세팅하더라도, 상기 엔진클러치에 의해 상기 회전자가 회전하여 발전기능을 수행한다.
따라서, 상기 하이브리드 차량이 주행하는 경우 상기 고정자(76)와의 상호 작용에 의해 상기 회전자(74)가 회전하므로, 상기 발전기구(70)에 의해 전기가 발생하면서 상기 차량의 작동에 필요한 에너지가 생성된다.
이하, 본 발명에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 엔진(20)만을 사용하는 과정을 설명하면, 도 4에서와 같이 상기 동력전달축(40)에 상기 엔진클러치(50)가 결합되는 경우, 상기 엔진(20)의 동력이 상기 동력전달축(40)을 통해 상기 변속기(30)로 전달된다.
이때, 상기 동력전달축(40)에 상기 엔진클러치(50)가 결합되면, 상기 고정자(76)에 전원이 공급되지 않는 상태이므로, 상기 회전자(74)는 상기 디스크드럼(64)과 함께 상기 베어링(72)을 따라 공회전하는 것이다.
또한, 상기 모터만을 사용하는 과정을 설명하면, 도 5에서와 같이 상기 동력전달축(40)에 상기 모터클러치(60)가 결합되는 경우, 상기 모터클러치(60)의 동력이 상기 동력전달축(40)을 통해 상기 변속기(30)로 전달된다.
이때, 상기 동력전달축(40)에 상기 모터클러치(60)가 결합되는 경우, 상기 고정자(76)에 전원이 공급되는 상태로서, 상기 발전기구(70)가 모터의 기능을 수행하므로 상기 회전자(74)가 회전하는 것이다.
한편, 상기 동력전달축(40)에 상기 엔진클러치(50) 및 상기 모터클러치(60)가 결합되는 경우, 상기 엔진(20)과 상기 모터에 의해 발생하는 동력이 상기 동력전달축(40)을 통해 상기 변속기(30)로 전달된다.
이때, 상기 동력전달축(40)에 상기 모터클러치(60)가 결합된 상태로서, 상기 모터클러치(60)에 의해 상기 회전자(74)가 회전하고, 이 과정에서 상기 발전기구(70)에 의해 생성된 전기가 배터리를 충전한다.
즉, 상기 동력전달축(40)에 엔진클러치(50) 및 모터클러치(60)가 결합되는 경우, 상기 발전기구(70)에 의해 생성된 전기에 의해 엔진시동이 이루어짐은 물론 상기 엔진에 의해 모터가 작동하여 발전이 이루어진다.
특히, 상기 동력전달축(40)에 상기 발전기구(70)의 회전자(74)를 구성함으로써, 상기 엔진/모터클러치(50,60)가 동시 작동하는 경우, 상기 하이브리드 차량의 발전기나 시동모터가 필요 없어지는 것이다.
한편, 상기 하이브리드 차량의 브레이크를 가동하는 경우, 상기 모터에 전원이 공급되어 상기 회전자(74)가 회전하는 상태이므로, 상기 발전기구(70)에 의해 생성된 전기가 배터리를 충전하게 되는 것이다.
* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 엔진 30 : 변속기
40 : 동력전달축 50 : 엔진클러치
60 : 모터클러치 52,62 : 디스크휠
54,64 : 디스크드럼 70 : 발전기구
72 : 베어링 74 : 회전자
76 : 고정자 80 : 하우징

Claims (1)

  1. 엔진(20)에서 발생하는 동력 또는 모터에서 발생하는 동력을 동시 또는 선택적으로 변속기(30)에 전달하는 동력전달축(40)을 구비하고;
    상기 동력전달축(40)에 장착되어 상기 엔진(20)의 동력을 선택적으로 단속하는 엔진클러치(50)와, 상기 동력전달축(40)에 장착되어 상기 모터의 동력을 선택적으로 단속하는 모터클러치(60), 및 상기 모터클러치(60)에 의해 회전하여 배터리 전원을 생성함은 물론 상기 모터의 동력원을 상기 변속기(30)로 전달하는 발전기구(70)를 한 몸체로 형성하며;
    상기 발전기구(70)는,
    상기 동력전달축(40)에 베어링(72)을 통해 결합된 상태에서 상기 모터클러치(60)의 디스크드럼(64)에 부착된 회전자(74), 및
    상기 회전자(74)의 회전경로에 장착되어 상기 모터의 전원에 의해 온 또는 오프되는 고정자(76);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 일체형 동력단속장치
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