KR101924369B1 - 차량용 하이브리드 변속기 - Google Patents

차량용 하이브리드 변속기 Download PDF

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현대 파워텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 하이브리드 변속기에 관한 것으로, 변속기하우징부에 장착되고 모터 동력을 제공하는 제1모터동력부와, 변속기하우징부에 장착되고 모터 동력을 제공하는 제2모터동력부와, 제1모터동력부와 연결되고 엔진 동력을 제공하는 엔진동력부와, 엔진동력부의 동력을 선택적으로 전달하는 엔진클러치부와, 제2모터동력부의 동력을 선택적으로 전달하는 브레이크부와, 제2모터동력부와 연결되는 제1유성기어세트부와, 제1유성기어세트부와 제1모터동력부와 엔진동력부와 연결되는 제2유성기어세트부와, 제2유성기어세트부와 연결되어 변속된 동력을 출력하는 출력부와, 제1유성기어세트부와 제2유성기어세트부를 변속기하우징부에 선택적으로 연결하는 엘알브레이크부를 포함하여, 하이브리드형 연속 가변 변속기를 구현할 수 있다.

Description

차량용 하이브리드 변속기{HYBRID TRANSMISSION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 하이브리드 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 4단 변속기 내부에 하이브리드용 모터를 추가하여 하이브리드용 CVT 변속기가 구현될 수 있는 차량용 하이브리드 변속기에 관한 것이다.
일반적으로 자동변속기는 복수의 유성기어세트 조합에 의해 구현되며, 토크 컨버터로부터 전달되는 회전동력을 다단으로 자동 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 한다.
자동변속기는 구현 가능한 변속단이 많을수록 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할 뿐만 아니라, 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 구현할 수 있기 때문에, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있도록 꾸준한 연구가 이루어지고 있다.
자동변속기는 동일 변속단을 구현하더라도 회전요소(선기어, 유성캐리어, 링기어)의 연결구성에 따라 상이한 작동 매커니즘을 갖는다.
한편, 자동변속기는 다수의 변속단을 구현하되, 변속제어 관점에서 이웃하는 변속단으로의 순차 변속시, 하나의 마찰부재를 해제하고 다른 하나의 마찰부재를 작동하는 작동조건을 만족시켜야 한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2008-0033789호(2008.04.17 공개, 발명의 명칭 : 차량용 9속 자동 변속기의 기어 트레인)에 개시되어 있다.
본 발명은 4단 변속기 내부에 하이브리드용 모터를 추가하여 하이브리드용 CVT 변속기가 구현될 수 있는 차량용 하이브리드 변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 차량용 하이브리드 변속기는: 변속기하우징부에 장착되고 모터 동력을 제공하는 제1모터동력부; 상기 변속기하우징부에 장착되고 모터 동력을 제공하는 제2모터동력부; 상기 제1모터동력부와 연결되고 엔진 동력을 제공하는 엔진동력부; 상기 엔진동력부의 동력을 선택적으로 전달하는 엔진클러치부; 상기 제2모터동력부의 동력을 선택적으로 전달하는 브레이크부; 상기 제2모터동력부와 연결되는 제1유성기어세트부; 상기 제1유성기어세트부와, 상기 제1모터동력부와, 상기 엔진동력부와 연결되는 제2유성기어세트부; 상기 제2유성기어세트부와 연결되어 변속된 동력을 출력하는 출력부; 및 상기 제1유성기어세트부와 상기 제2유성기어세트부를 상기 변속기하우징부에 선택적으로 연결하는 엘알브레이크부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1유성기어세트부는 상기 제2모터동력부와 연결되는 제1선기어부; 상기 제2유성기어세트부와 연결되는 제1링기어부; 및 상기 제1선기어부와 상기 제1링기어부 사이에 배치되고, 상기 엘알브레이크부와 연결되는 제1캐리어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2유성기어세트부는 상기 제1모터동력부와 상기 엔진동력부에 연결되는 제2선기어부; 상기 엘알브레이크부와 연결되는 제2링기어부; 및 상기 제2선기어부와 상기 제2링기어부 사이에 배치되고, 상기 제1링기어부와 연결되며, 상기 출력부와 연결되는 제2캐리어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1모터동력부의 역회전으로 후진 구동력을 생성하고, 오버드라이브 모드시에는 상기 제2모터동력부의 회전력과 토크로 가속기어비가 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 하이브리드 변속기는 2개의 모터 동력과 1개의 엔진 동력을 이용하여 구동 변속이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 하이브리드 변속기는 엔진클러치부를 통해 엔진동력부의 동력 전달 제어가 가능하다.
본 발명에 따른 차량용 하이브리드 변속기는 제1모터동력부의 역회전으로 차량 후진 동력이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 하이브리드 변속기는 저속시 제1모터동력부가 구동되고, 고속시 제2모터동력부가 구동되어 가속 기어비가 생성되므로, 연속식 가변 변속기를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 변속기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 하이브리드 변속기의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 변속기를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변속기(1)는 제1모터동력부(10)와, 제2모터동력부(20)와, 엔진동력부(30)와, 엔진클러치부(40)와, 브레이크부(50)와, 제1유성기어세트부(60)와, 제2유성기어세트부(70)와, 출력부(80)와, 엘알브레이크부(90)를 포함한다.
제1모터동력부(10)는 변속기하우징부(100)에 장착되고, 모터 동력을 제공한다. 그리고, 제2모터동력부(20)는 변속기하우징부(100)에 장착되고 모터 동력을 제공한다. 제1모터동력부(10)와 제2모터동력부(20)는 배터리를 통해 전원이 공급되면 모터가 구동되어 동력을 제공할 수 있다.
엔진동력부(30)는 제1모터동력부(10)와 연결되고 엔진 동력을 제공한다. 이러한 엔진동력부(30)에 의해 제1모터동력부(10)가 구동되면서 배터리를 충전할 수 있다.
엔진클러치부(40)는 엔진동력부(30)의 동력을 선택적으로 전달한다. 즉 엔진클러치부(40)는 필요에 따라 엔진동력부(30)의 동력을 전달하거나 엔진동력부(30)의 동력 전달을 차단할 수 있다.
브레이크부(50)는 제2모터동력부(20)의 동력을 선택적으로 전달한다. 즉, 브레이크부(50)는 필요에 따라 제2모터동력부(20)의 동력을 전달하거나 제2모터동력부(20)의 동력 전달을 차단할 수 있다.
제1유성기어세트부(60)는 제2모터동력부(20)와 연결된다. 제2유성기어세트부(70)는 제1유성기어세트부(60)와, 제1모터동력부(10)와, 엔진동력부(30)와 연결된다. 즉, 제2유성기어세트부(70)는 제1모터동력부(10)에 의해 구동되거나, 엔진동력부(30)에 의해 구동될 수 있다.
출력부(80)는 제2유성기어세트부(70)와 연결되어 변속된 동력을 출력하고, 엘알브레이크부(90)는 제1유성기어세트부(60)와 제2유성기어세트부(70)를 변속기하우징부(100)에 선택적으로 연결한다. 이러한 엘알브레이크부(90)는 제1유성기어세트부(60)와 제2유성기어세트부(70)의 구성요소를 선택적으로 구속할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1유성기어세트부(60)는 제1선기어부(S1)와, 제1링기어부(R1)와, 제1캐리어부(C1)를 포함한다.
제1선기어부(S1)는 제2모터동력부(20)와 연결된다. 일 예로, 제2모터동력부(20)에서 제공되는 동력에 의해 제1선기어부(S1)가 구동되며, 브레이크부(50)에 의해 제2모터동력부(20)에서 제공되는 동력이 차단될 수 있다. 제1링기어부(R1)는 제2유성기어세트부(70)와 연결된다.
제1캐리어부(C1)는 제1선기어부(S1)와 제1링기어부(R1) 사이에 배치되고, 엘알브레이크부(90)와 연결된다. 이러한 제1캐리어부(C1)는 제1선기어부(S1)와 제1링기어부(R1) 사이에서 회전되고, 엘알브레이크부(90)에 의해 회전이 제한될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2유성기어세트부(70)는 제2선기어부(S2)와, 제2링기어부(R2)와, 제2캐리어부(C2)를 포함한다.
제2선기어부(S2)는 제1모터동력부(10)와 엔진동력부(30)에 연결된다. 제2선기어부(S2)는 제1모터동력부(10)에 의해 구동되거나, 엔진동력부(30)에 의해 구동될 수 있다.
제2링기어부(R2)는 엘알브레이크부(90)에 연결된다. 이러한 제2링기어부(R2)는 엘알브레이크부(90)에 의해 회전이 제한될 수 있다.
제2캐리어부(C2)는 제2선기어부(S2)와 제2링기어부(R2) 사이에 배치되고, 제1링기어부(R1)와 연결된다. 이러한 제2캐리어부(C2)는 출력부(80)와 연결되어 변속된 동력을 출력부(80)에 전달한다.
제1모터동력부(10)는 정회전시 차량의 전진 구동력을 생성한다. 그리고, 제1모터동력부(10)는 역회전시 차량의 후진 구동력을 생성한다. 한편, 오버드라이브 모드시에는 제2모터동력부(20)의 회전력과 토크로 가속기어비가 구현된다.
상기와 같은 구조를 갖는 차량용 하이브리드 변속기의 작동을 설명하면 다음과 같다.
엔진의 구동력을 사용하여 차량을 이동시키는 경우, 엔진동력부(30)에서 제공되는 동력이 제2선기어(S2)에 전달되고, 제1유성기어세트부(60)와 제2유성기어세트부(70)의 조합에 의해 변속된 다음, 제2캐리어부(C2)에 의해 출력부(80)에 변속된 동력이 출력된다. 이때, 엔진동력부(30)의 동력에 의해 제1모터동력부(10)가 구동되어 배터리 충전이 이루어진다.
모터 동력을 이용하여 차량을 이동시키는 경우, 먼저 차량 저속시에는 제1모터동력부(10)에서 제공되는 동력이 제2선기어(S2)에 전달되고, 제1유성기어세트부(60)와 제2유성기어세트부(70)의 조합에 의해 변속된 다음, 제2캐리어부(C2)에 의해 출력부(80)에 변속된 동력이 출력된다. 그리고, 차량 고속시에는 제1모터동력부(10) 외에 제2모터동력부(20)에서 제공되는 동력이 제1선기어(S1)에 전달되어 가속을 위한 기어비가 구현된다. 이로 인해 연속 가변 변속기를 구현할 수 있다.
한편, 모터 동력을 이용하여 차량을 후진시키는 경우, 제1모터동력부(10)의 역회전이 이루어진다. 이때, 엘알브레이크부(90)는 제1클러치부(C1)와 제2링기어부(R2)를 구속할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 변속기(1)는 2개의 모터 동력과 1개의 엔진 동력을 이용하여 구동 변속이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 변속기(1)는 엔진클러치부(40)를 통해 엔진동력부(30)의 동력 전달 제어가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 변속기(1)는 제1모터동력부(10)의 역회전으로 차량 후진 동력이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 변속기(1)는 저속시 제1모터동력부(10)가 구동되고, 고속시 제2모터동력부(20)가 구동되어 가속 기어비가 생성되므로, 연속식 가변 변속기를 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 제1모터동력부 20 : 제2모터동력부
30 : 엔진동력부 40 : 엔진클러치부
50 : 브레이크부 60 : 제1유성기어세트부
70 : 제2유성기어세트부 80 : 출력부
90 : 엘알브레이크부 100 : 변속기하우징부

Claims (5)

  1. 변속기하우징부에 장착되고 모터 동력을 제공하는 제1모터동력부;
    상기 변속기하우징부에 장착되고 모터 동력을 제공하는 제2모터동력부;
    상기 제1모터동력부와 연결되고 엔진 동력을 제공하는 엔진동력부;
    상기 엔진동력부의 동력을 선택적으로 전달하는 엔진클러치부;
    상기 제2모터동력부의 동력을 선택적으로 전달하는 브레이크부;
    상기 제2모터동력부와 연결되는 제1유성기어세트부;
    상기 제1유성기어세트부와, 상기 제1모터동력부와, 상기 엔진동력부와 연결되는 제2유성기어세트부;
    상기 제2유성기어세트부와 연결되어 변속된 동력을 출력하는 출력부; 및
    상기 제1유성기어세트부와 상기 제2유성기어세트부를 상기 변속기하우징부에 선택적으로 연결하는 엘알브레이크부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 변속기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1유성기어세트부는
    상기 제2모터동력부와 연결되는 제1선기어부;
    상기 제2유성기어세트부와 연결되는 제1링기어부; 및
    상기 제1선기어부와 상기 제1링기어부 사이에 배치되고, 상기 엘알브레이크부와 연결되는 제1캐리어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 변속기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제2유성기어세트부는
    상기 제1모터동력부와 상기 엔진동력부에 연결되는 제2선기어부;
    상기 엘알브레이크부와 연결되는 제2링기어부; 및
    상기 제2선기어부와 상기 제2링기어부 사이에 배치되고, 상기 제1링기어부와 연결되며, 상기 출력부와 연결되는 제2캐리어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 변속기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1모터동력부의 역회전으로 후진 구동력을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 변속기.
  5. 제 1항에 있어서,
    오버드라이브 모드시에는 상기 제2모터동력부의 회전력과 토크로 가속기어비가 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 변속기.
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