KR101575514B1 - 하이브리드 파워트레인 - Google Patents

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허준회
박성은
최광민
박태식
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은, 엔진으로부터 동력을 제공받아 선택적으로 회전하는 입력축; 상기 입력축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축; 상기 입력축과, 제1출력축 및 제2출력축에 변속비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합되어 마련되며, 단속장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 입력축으로부터 전달되는 회전력을 제1출력축 또는 제2출력축에 변속하여 전달하는 변속단기어장치; 상기 제1출력축에 연결되어 회전력을 제공하거나 제공받는 모터제너레이터; 및 상기 제1출력축과 제2출력축 사이를 아이들러기어에 의해 제2출력축의 출력기어를 공유하면서 치합 연결하여, 제1출력축 및 제2출력축 간에 동력전달경로를 형성하는 경로형성수단;을 포함하여 구성되는 하이브리드 파워트레인가 소개된다.

Description

하이브리드 파워트레인{HYBRID POWERTRAIN}
본 발명은 하이브리드 파워트레인에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터제너레이터를 입력축에 직결하지 않으면서, EV모드의 다단화를 구현하도록 한 하이브리드 파워트레인에 관한 것이다.
최근 고유가 및 CO2환경 규제에 대응하기 위해 차량의 연비 개선이 더욱 필요한 시점에 놓여 있으며, 이에 전기차량이나 하이브리드 차량과 같이 유해가스 배출량을 줄이면서도 연비가 개선된 환경차량들이 지속적으로 연구 및 개발되고 있는 실정에 있다.
그러나, 전기차량의 경우, 차량의 구동에 필요한 핵심 부품인 배터리나 모터 등의 가격이 매우 고가인 이유이기 때문에, 화석연료를 사용하는 일반 차량들에 비해 가격이 높게 형성되는 문제가 있고, 이로 인해 환경차량의 보급이 보편화되지 못하는 문제가 있는 것이다.
이 같은 현재의 상황에서 차량의 연비를 개선하는 가장 현실적인 대응 방안은 내연기관의 효율을 개선하거나, 파워트레인 계통의 동력 전달효율을 높이는 것이 최선이라 할 것이다.
한편, 구동계의 효율이 가장 우수한 변속기는 수동변속기이며, 이를 기본 베이스로 한 더블 클러치 변속기(Double Clutch Transmission : DCT) 역시 동력 전달효율이 자동변속기(Automatic Transmission)나 무단변속기(CVT)에 대비하여 우수한 편이다.
이와 같이, 효율이 우수한 DCT에 모터를 조합한 하이브리드 타입의 변속기를 구성하는 경우, 일반적인 내연기관 차량의 연비를 개선시킬 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 TMED방식의 하이브리드 시스템을 나타낸 것으로, 모터가 변속기 측에 장착되는 구조로서, 모터와 엔진의 동력이 함께 제공되어 주행이 가능한 HEV모드와, 모터의 회전력만으로 주행이 가능한 EV모드의 구현이 가능하다.
상기한 EV모드에서는 차량의 출발시나 저속 주행구간에서 모터의 동력만으로 주행하게 되는데, 이때 엔진과 모터 사이에 설치된 엔진클러치는 차단되는바, 모터의 회전력이 휠에 전달되어 차량을 주행하게 된다.
그리고, HEV모드에서는 엔진의 동력과 모터의 동력을 함께 구동하여 주행하는 것으로, EV모드에서 주행 중 HEV모드로 전환시 엔진동력이 연결되는 순간 큰 쇼크가 발생하는 것을 방지하기 위해 엔진 시동 후에 엔진과 모터의 회전수를 동기화시키고, 이어서 엔진클러치를 연결하게 되는바, 모터와 엔진이 부드럽게 연결되도록 제어하게 된다.
이 같은, 변속기 구조에서 모터 최대회전수 및 고속 주행 조건에서는 모터의 효율 측면에서 모터 사용 가능 기어비가 1개 보다 2개 이상인 시스템이 연비 측면에서 더욱 유리하다. 이에, TMED 방식 이외의 변속기 구조에서 EV모드를 다단화하기 위해서는 입력축에 모터가 연결되는 일반적인 변속기 레이아웃 구조에 국한되는 문제가 있다.
또한, 엔진과 모터 사이에 엔진클러치가 배치되고, 엔진에 HSG가 추가적으로 연결됨으로써, 패키지 및 원가 측면에서 불리한 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2008-0033700 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 모터제너레이터를 입력축에 직결하지 않으면서, EV모드의 다단화를 구현하도록 한 하이브리드 파워트레인을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 엔진클러치 및 HSG를 제거하고 하나의 모터로 HEV모드, EV모드 및 발전모드의 구현이 가능하여 변속기의 원가 및 중량을 저감하도록 한 하이브리드 차량용 파워트레인을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 엔진으로부터 동력을 제공받아 선택적으로 회전하는 입력축; 상기 입력축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축; 상기 입력축과, 제1출력축 및 제2출력축에 변속비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합되어 마련되며, 단속장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 입력축으로부터 전달되는 회전력을 제1출력축 또는 제2출력축에 변속하여 전달하는 변속단기어장치; 상기 제1출력축에 연결되어 회전력을 제공하거나 제공받는 모터제너레이터; 및 상기 제1출력축과 제2출력축 사이를 아이들러기어에 의해 제2출력축의 출력기어를 공유하면서 치합 연결하여, 제1출력축 및 제2출력축 간에 동력전달경로를 형성하는 경로형성수단;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 입력축은, 엔진으로부터 전달되는 동력을 제1클러치 및 제2클러치에 의해 선택적으로 제공받아 회전 가능하게 구성된 제1입력축 및 제2입력축;을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 경로형성수단은, 상기 제1출력축과 나란하게 배치되며, 상기 아이들러기어가 구비된 아이들러축; 상기 제1출력축에 구비되며, 상기 아이들러기어와 치합되어 마련된 경로형성기어; 및 상기 제2출력축에 구비되어 입력축에 구비된 입력기어와 치합되어 마련되고, 상기 아이들러기어와 치합된 출력기어;를 포함할 수 있다.
상기 입력기어 및 아이들러기어와 치합되는 출력기어는, 차속과 APS의 관계를 형성하는 변속맵을 이용하여 최대 모터회전수를 기준으로 기준차속 이상에서 공통적으로 체결된 상태를 유지하는 변속단의 출력기어일 수 있다.
상기 엔진과, 제1클러치 및 제2클러치와, 모터제너레이터는 동심축 상에 배치되며; 상기 제1클러치 및 제2클러치는 엔진과 변속단기어장치의 사이에 배치되고; 상기 변속단기어장치의 양측에 엔진과 모터제너레이터가 배치되며; 상기 모터제너레이터는 변속기케이스 내부에 구비될 수 있다.
상기 제1입력축 및 제2입력축에 홀수단 형성을 위한 입력기어 및 짝수단 형성을 위한 입력기어가 각각 구비될 수 있다.
상기 아이들러축에 상대 회전 가능하게 구비되고, 상기 경로형성을 위한 출력기어와 치합되어 짝을 이루는 입력기어에 치합되어 마련된 후진아이들러기어; 상기 후진아이들러기어를 아이들러축에 선택적으로 체결하는 후진단속장치;를 포함할 수 있다.
상기 제1출력축에 제1종감속기어가 상대 회전 가능하게 구비되고; 상기 제1종감속기어를 제1출력축에 선택적으로 체결하는 종감속단속장치가 구비되며; 상기 제2출력축에 제2종감속기어가 구비되고; 상기 제1종감속기어 및 제2종감속기어는 구동축에 마련된 차동장치에 각각 연결될 수 있다.
상기 단속장치와, 후진단속장치 및 종감속단속장치는 쉬프팅액추에이터에 의해 쉬프팅 작동이 이루어지며; 상기 쉬프팅액추에이터는, 홀수단 선택을 위한 제1쉬프터와, 짝수단 선택을 위한 제2쉬프터 및, 후진단속장치 또는 종감속단속장치를 선택하여 체결하기 위한 제3쉬프터를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 모터제너레이터가 제1출력축에 연결되고, 아이들러기어와 기존의 기어짝을 이용하여 서로 다른 2개의 EV모드 변속비를 형성하게 된다. 따라서, 모터제너레이터를 입력축에 연결하지 않으면서 1단 EV모드 및 2단 EV모드의 구현이 가능하고, 이로 인해 EV모드의 변속단을 다단화하여 연비를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 모터제너레이터가 변속기 후미에 설치되어 엔진클러치의 제거가 가능하고, 하나의 모터제너레이터로 HEV모드, EV모드 및 발전모드의 구현이 가능하여 HSG의 제거가 가능한 것은 물론, 변속기의 원가 및 중량을 저감하고, 패키지 측면에서 유리한 효과가 있다.
도 1은 일반적인 하이브리드 파워트레인 시스템의 구조를 도식화하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템의 구조를 도식화하여 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 차속 및 APS의 관계를 나타낸 변속맵을 예시하면서 아이들러기어와 공유하는 출력기어로서 5단 출력기어의 선정 이유를 설명하기 위한 도면.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 1단 EV모드에서의 동력흐름과, HEV모드에서의 동력흐름 및 회생제동에 의한 발전흐름을 예시하여 나타낸 도면.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 2단 EV모드에서의 동력흐름과, HEV모드에서의 동력흐름 및 회생제동에 의한 발전흐름을 예시하여 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 엔진동력에 의한 발전흐름을 예시하여 나타낸 도면.
도 7a, 도 7b는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 EV모드를 통한 후진단 동력흐름과, 엔진모드를 통한 후진단 동력흐름을 나타낸 도면.
도 8의 (a)(b)는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 홀수단 및 짝수단의 선택과, 후진단속장치 또는 종감속단속장치의 체결을 위한 쉬프팅액추에이터의 변속 작동관계를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 하이브리드 파워트레인은 크게, 입력축과, 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)과, 변속단기어장치(13)와, 모터제너레이터(11) 및 경로형성수단을 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 엔진(10)으로부터 동력을 제공받아 클러치의 단속작동에 의해 선택적으로 회전하는 입력축; 상기 입력축과 나란하게 배치된 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2); 상기 입력축과, 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2)에 변속비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합되어 마련되며, 단속장치(15)에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 입력축으로부터 전달되는 회전력을 제1출력축(OUTPUT1) 또는 제2출력축(OUTPUT2)에 변속하여 전달하는 변속단기어장치(13); 상기 제1출력축(OUTPUT1)에 연결되어 회전력을 제공하거나 제공받는 모터제너레이터(11); 및 상기 제1출력축(OUTPUT1)과 제2출력축(OUTPUT2) 사이를 아이들러기어(25)에 의해 제2출력축(OUTPUT2)의 출력기어(19)를 공유하면서 치합 연결하여, 제1출력축(OUTPUT1) 및 제2출력축(OUTPUT2) 간에 동력전달경로를 형성하는 경로형성수단;을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 모터제너레이터(11)는 제1출력축(OUTPUT1) 및 모터축(부호생략)에 마련된 기어짝에 의해 치합되어 연결될 수 있으며, 경우에 따라 상기 제1모터제너레이터(11)가 제1출력축(OUTPUT1)에 직결될 수도 있을 것이다.
즉, 상기 모터제너레이터(11)가 제1출력축(OUTPUT1)에 연결됨으로써, 상기 모터제너레이터(11)의 동력이 제1출력축(OUTPUT1)을 통해 구동축(37)으로 전달되는바, 1단 EV모드를 구현하게 된다. 이와 더불어, 상기 아이들러기어(25)에 의해서 상기 제1출력축(OUTPUT1)과 제2출력축(OUTPUT2)이 연결됨으로써, 모터제너레이터(11)에서 제공되는 동력이 제1출력축(OUTPUT1)과, 아이들러기어(25) 및 제2출력축(OUTPUT2)을 통해 구동축(37)으로 전달되는바, 2단 EV모드를 구현하게 되는 것이다.
따라서, 상기 모터제너레이터(11)를 입력축에 연결하지 않으면서 1단 EV모드 및 2단 EV모드의 구현이 가능하고, 이로 인해 EV모드를 다단화하여 연비를 향상시키게 되는 것이다.
아울러, 본 발명은 DCT가 탑재된 차량의 파워트레인 시스템에 채용될 수 있는 것으로, 상기 상기한 입력축은, 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)을 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 엔진(10)으로부터 전달되는 동력을 단속 가능하도록 제1클러치(C1) 및 제2클러치(C2)가 구비되고, 상기 제1클러치(C1) 및 제2클러치(C2)는 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)에 연결되어 상기 제1클러치(C1) 및 제2클러치(C2)의 단속작동에 따라 엔진(10)으로부터 전달되는 동력에 의해 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)이 선택적으로 회전될 수 있는 것이다.
여기서, 상기 제2입력축(INPUT2)은 중공축으로 형성되어, 상기 제1입력축(INPUT1)의 일부를 감싸는 형상으로 마련될 수 있다.
특히, 상기 경로형성수단은, 2단 EV모드의 구현을 위해 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1출력축(OUTPUT1)과 나란하게 아이들러축(23)을 배치하며, 상기 아이들러축(23)에는 상기 아이들러기어(25)가 함께 회전 가능하게 구비된다.
그리고,상기 제1출력축(OUTPUT1)에는 경로형성기어(21)가 함께 회전 가능하게 구비되며, 상기 경로형성기어(21)에는 상기 아이들러기어(25)가 치합되어 마련된다.
또한, 상기 제2출력축(OUTPUT2)에는 출력기어(19)가 구비되어, 상기 입력축에 구비된 입력기어(17)가 상기 출력기어(19)에 치합되어 마련되는데, 상기 출력기어(19)는 상기 아이들러기어(25)와도 치합된 상태로 구비된다.
여기서, 상기 입력기어(17) 및 출력기어(19)는 변속단기어장치(13)에 마련된 입력기어 및 출력기어로 이루어진 기어짝 중 어느 하나의 기어짝(입력기어(17) 및 출력기어(19))가 선택될 수 있다.
예컨대, 상기 입력기어(17) 및 아이들러기어(25)와 치합되는 출력기어(19)는, 차속과 APS(Accelerator Pedal Sensor)개도량의 관계를 형성하는 변속맵을 이용하여 최대 모터회전수를 기준으로 기준차속 이상에서 공통적으로 체결된 상태를 유지하는 변속단의 출력기어(19)일 수 있는 것이다.
도 3을 참조하여 2단 EV모드의 구현을 위한 기어짝을 선택하는 방식에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보면, 2단 EV모드는 변속단기어장치(13)의 기어짝을 통해서 구현되기 때문에 2단 EV모드의 사용 가능 영역은 도 3의 변속맵에 의해 차속과 APS개도량의 관계(변속맵)에 따라 결정될 수 있다.K
또한, 상기 변속맵에 나타낸 바와 같이, 1단 EV모드를 사용하지 못하는 상황은 모터 최대회전수가 7000rpm일 경우 약 95kph 이상의 차속으로 주행하는 경우이고, 본 발명의 변속단을 기준으로 예시하면, 이는 4단, 5단, 6단을 사용하는 경우이다.
2단 EV모드의 사용이 요구되는 이러한 주행상황(4단, 5단, 6단)에서는, 각 변속단 모두에서 더블클러치를 갖는 변속기(DCT)의 특성상 5단은 항상 공통적으로 선택되어 있을 것이므로 5단 기어짝을 2단 EV모드의 구현을 위한 기어단으로 선정하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 하이브리드 파워트레인 시스템에서, 상기 엔진(10)과, 제1클러치(C1) 및 제2클러치(C2)와, 모터제너레이터(11)는 동심축 선상에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제1클러치(C1) 및 제2클러치(C2)는 엔진(10)과 변속단기어장치(13)의 사이에 배치될 수 있으며, 상기 변속단기어장치(13)의 양측에 엔진(10)과 모터제너레이터(11)가 배치될 수 있다.
또한, 상기 모터제너레이터(11)는 변속기케이스 내부에 구비될 수 있다.
아울러, 상기 제1입력축(INPUT1) 및 제2입력축(INPUT2)에 홀수단 형성을 위한 입력기어 및 짝수단 형성을 위한 입력기어가 각각 구비될 수 있다.
예컨대, 상기 제1입력축(INPUT1)에는 1단, 3단, 5단 형성을 위한 입력기어가 구비될 수 있으며, 상기 제2입력축(INPUT2)에는 2단, 4단, 6단 형성을 위한 입력기어가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 아이들러축(23)을 이용하여 후진단을 구현할 수 있다.
예컨대, 상기 아이들러축(23)에 후진아이들러기어(27)가 상대 회전 가능하게 구비되고, 상기 후진아이들러기어(27)는 상기 경로형성을 위한 출력기어(19)와 치합되어 짝을 이루는 입력기어(17)에 치합되어 마련될 수 있다. 여기서, 상기 경로형성을 위해 짝을 이루는 입력기어(17) 및 출력기어(19)는 본 발명의 경우 5단 기어짝일 수 있다.
그리고, 상기 후진아이들러기어(27)를 아이들러축(23)에 선택적으로 체결하도록 후진단속장치(29)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 후진단속장치(29)는 물론, 상기한 단속장치(15)와, 후술하는 종감속단속장치(33)는 모두 동기치합식의 동기장치일 수 있다.
아울러, 상기 제1출력축(OUTPUT1)에 제1종감속기어(31)가 상대 회전 가능하게 구비되고, 상기 제1종감속기어(31)를 제1출력축(OUTPUT1)에 선택적으로 체결하는 종감속단속장치(33)가 구비됨으로써, 상기 제1출력축(OUTPUT1)에 전달되는 동력을 제1종감속기어(31)를 통해 구동축(37)에 전달할 수 있다.
또한, 상기 제2출력축(OUTPUT2)에 제2종감속기어(35)가 구비됨으로써, 상기 제2출력축(OUTPUT2)에 전달되는 동력을 제2종감속기어(35)를 통해 구동축(37)에 전달할 수 있다.
여기서, 상기 제1종감속기어(31) 및 제2종감속기어(35)는 구동축(37)에 마련된 차동장치에 각각 연결되어, 상기 제1종감속기어(31) 및 제2종감속기어(35)를 통해 전달되는 동력을 구동축(37)으로 전달할 수 있는 것이다.
한편, 상기 단속장치(15)와, 후진단속장치(29) 및 종감속단속장치(33)는 쉬프팅액추에이터에 의해 쉬프팅 작동이 이루어질 수 있다.
예컨대, 도 8을 참조하면, 상기 쉬프팅액추에이터는, 홀수단 선택을 위한 제1쉬프터(39)와, 짝수단 선택을 위한 제2쉬프터(41) 및, 후진단속장치(29) 또는 종감속단속장치(33)를 선택하여 체결하기 위한 제3쉬프터(43)를 포함하여 구성될 수 있다.
특히, 상기 제3쉬프터(43)의 쉬프팅 이동경로가 도 8의 (a)와 같이 중립위치에서 양측으로 대칭되는 형상으로 형성되거나, 또는 도 8의 (b)와 같이 중립위치에서 셀렉팅경로를 갖으면서, 셀렉팅경로의 양 단부에서 동일한 한 방향으로 절곡된 형상으로 형성될 수도 있을 것이다.
한편, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 1단 EV모드에서의 동력흐름과, HEV모드에서의 동력흐름 및 회생제동에 의한 발전흐름을 예시하여 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 도 4a와 같이 1단 EV모드에서 모터제너레이터(11)의 동력이 제1출력축(OUTPUT1)에 구비된 제1종감속기어(31)를 통해 구동축(37)으로 전달됨으로써, EV모드로 주행할 수 있다.
또한, 이와는 반대로 도 4b 및 도 4c와 같이 구동축(37)으로부터 역입력되는 회전력이 제1출력축(OUTPUT1)을 통해 모터제너레이터(11)에 제공되어 발전될 수 있다.
그리고, 도 4b 및 도 4c와 같이 모터제너레이터(11)의 동력이 제1출력축(OUTPUT1)에 구비된 제1종감속기어(31)를 통해 구동축(37)으로 전달되고, 이와 함께 엔진(10)의 동력이 제1입력축(INPUT1) 또는 제2입력축(INPUT2)과, 제1출력축(OUTPUT1)에 치합되어 구비된 기어짝(3단 및 6단)을 통해 구동축(37)으로 전달됨으로써, HEV모드로 주행할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 2단 EV모드에서의 동력흐름과, HEV모드에서의 동력흐름 및 회생제동에 의한 발전흐름을 예시하여 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 도 5a와 같이 2단 EV모드에서 모터제너레이터(11)의 동력이 제1출력축(OUTPUT1)에 구비된 경로형성기어(21)와, 아이들러기어(25) 및 5단 출력기어(19)를 통해 제2출력축(OUTPUT2)으로 전달되고, 제2출력축(OUTPUT2)에 구비된 제2종감속기어(35)를 통해 구동축(37)으로 전달됨으로써, EV모드로 주행할 수 있다.
또한, 이와는 반대로 도 5b 및 도 5c와 같이 구동축(37)으로부터 역입력되는 회전력이 제2출력축(OUTPUT2)을 통해 5단 출력기어(19)와, 아이들러기어(25) 및 경로형성기어(21)를 통해서 모터제너레이터(11)에 제공되어 발전될 수 있다.
그리고, 도 5b 및 도 5c와 같이 모터제너레이터(11)의 동력이 제1출력축(OUTPUT1)에 구비된 경로형성기어(21)와, 아이들러기어(25) 및 5단 출력기어(19)를 통해 제2출력축(OUTPUT2)으로 전달되고, 제2출력축(OUTPUT2)에 구비된 제2종감속기어(35)를 통해 구동축(37)으로 전달되고, 이와 함께 엔진(10)의 동력이 제1입력축(INPUT1) 또는 제2입력축(INPUT2)과, 제1출력축(OUTPUT1)에 치합되어 구비된 기어짝(4단 및 5단)을 통해 구동축(37)으로 전달됨으로써, HEV모드를 구현할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 엔진(10)동력에 의한 발전흐름을 예시하여 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 도 6a 및 도 6b와 같이 엔진(10) 아이들시 엔진(10)의 동력이 변속단기어장치(13)의 기어짝을 통해 제1출력축(OUTPUT1)에 전달되고, 제1출력축(OUTPUT1)에 전달된 동력이 모터제너레이터(11)에 제공되어 발전될 수 있다.
그리고, 도 6c와 같이, 엔진(10)의 동력이 후진아이들러기어(27) 및 아이들러기어(25)를 통해 제1출력축(OUTPUT1)에 전달되고, 제1출력축(OUTPUT1)에 전달된 동력이 모터제너레이터(11)에 제공되어 발전될 수 있다.
도 7a와 도 7b는 본 발명에 의한 하이브리드 파워트레인 시스템에서 EV모드를 통한 후진단 동력흐름과, 엔진모드를 통한 후진단 동력흐름을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 도 7a와 같이 모터제너레이터(11)의 역회전 동력이 제1출력축(OUTPUT1)에 구비된 제1종감속기어(31)를 통해 구동축(37)에 전달되어 후진단을 구현할 수 있다.
그리고, 도 7b와 같이 엔진(10)의 동력이 5단 입력기어(17)와, 후진아이들러기어(27), 아이들러기어(25) 및 경로형성기어(21)를 통해 제1출력축(OUTPUT1)에 전달되고, 제1출력축(OUTPUT1)에 구비된 제1종감속기어(31)를 통해 구동축(37)에 전달되어 후진단을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 엔진 11 : 모터제너레이터
13 : 변속단기어장치 15 : 단속장치
17 : 입력기어 19 : 출력기어
21 : 경로형성기어 23 : 아이들러축
25 : 아이들러기어 27 : 후진아이들러기어
29 : 후진단속장치 31 : 제1종감속기어
33 : 종감속단속장치 35 : 제2종감속기어
37 : 구동축 39 : 제1쉬프터
41 ; 제2쉬프터 43 : 제3쉬프터
C1 : 제1클러치 C2 : 제2클러치
INPUT1 : 제1입력축 INPUT2 : 제2입력축
OUTPUT1 : 제1출력축 OUTPUT2 : 제2출력축

Claims (9)

  1. 엔진으로부터 동력을 제공받아 선택적으로 회전하는 입력축;
    상기 입력축과 나란하게 배치된 제1출력축 및 제2출력축;
    상기 입력축과, 제1출력축 및 제2출력축에 변속비를 달리하는 복수의 기어짝이 치합되어 마련되며, 단속장치에 의해 주행속도에 맞는 기어짝을 선택하여 입력축으로부터 전달되는 회전력을 제1출력축 또는 제2출력축에 변속하여 전달하는 변속단기어장치;
    상기 제1출력축에 연결되어 회전력을 제공하거나 제공받는 모터제너레이터; 및
    상기 제1출력축과 제2출력축 사이를 아이들러기어에 의해 제2출력축의 출력기어를 공유하면서 치합 연결하여, 제1출력축 및 제2출력축 간에 동력전달경로를 형성하는 경로형성수단;을 포함하고,
    상기 입력축은,
    엔진으로부터 전달되는 동력을 제1클러치 및 제2클러치에 의해 선택적으로 제공받아 회전 가능하게 구성된 제1입력축 및 제2입력축;을 포함하여 구성되며,
    상기 경로형성수단은,
    상기 제1출력축과 나란하게 배치되며, 상기 아이들러기어가 구비된 아이들러축;
    상기 제1출력축에 구비되며, 상기 아이들러기어와 치합되어 마련된 경로형성기어; 및
    상기 제2출력축에 구비되어 입력축에 구비된 입력기어와 치합되어 마련되고, 상기 아이들러기어와 치합된 출력기어;를 포함하는 하이브리드 파워트레인.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력기어 및 아이들러기어와 치합되는 출력기어는,
    차속과 APS의 관계를 형성하는 변속맵을 이용하여 최대 모터회전수를 기준으로 기준차속 이상에서 공통적으로 체결된 상태를 유지하는 변속단의 출력기어인 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워트레인.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진과, 제1클러치 및 제2클러치와, 모터제너레이터는 동심축 상에 배치되며;
    상기 제1클러치 및 제2클러치는 엔진과 변속단기어장치의 사이에 배치되고;
    상기 변속단기어장치의 양측에 엔진과 모터제너레이터가 배치되며;
    상기 모터제너레이터는 변속기케이스 내부에 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워트레인.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1입력축 및 제2입력축에 홀수단 형성을 위한 입력기어 및 짝수단 형성을 위한 입력기어가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워트레인.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 아이들러축에 상대 회전 가능하게 구비되고, 상기 경로형성을 위한 출력기어와 치합되어 짝을 이루는 입력기어에 치합되어 마련된 후진아이들러기어;
    상기 후진아이들러기어를 아이들러축에 선택적으로 체결하는 후진단속장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워트레인.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1출력축에 제1종감속기어가 상대 회전 가능하게 구비되고;
    상기 제1종감속기어를 제1출력축에 선택적으로 체결하는 종감속단속장치가 구비되며;
    상기 제2출력축에 제2종감속기어가 구비되고;
    상기 제1종감속기어 및 제2종감속기어는 구동축에 마련된 차동장치에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워트레인.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 단속장치와, 후진단속장치 및 종감속단속장치는 쉬프팅액추에이터에 의해 쉬프팅 작동이 이루어지며;
    상기 쉬프팅액추에이터는, 홀수단 선택을 위한 제1쉬프터와, 짝수단 선택을 위한 제2쉬프터 및, 후진단속장치 또는 종감속단속장치를 선택하여 체결하기 위한 제3쉬프터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워트레인.
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