KR102002999B1 - 하이브리드 차량의 동력 전달 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 구동력을 변속기로 전달하는 장치에 관한 것으로서, 엔진 출력축의 동력이 전달되는 제1 축을 포함하는 캐리어와, 모터의 출력을 전달받는 로터와, 로터의 내측 치부와 치합하는 복수 개의 피니언 기어와, 피니언 기어와 치합하는 선 기어를 포함하는 유성 기어 조립체와; 엔진 출력축의 회전 방향과 반대 방향으로만 선 기어를 회전시키는 일방향 클러치와; 로터와 연결되어 로터의 회전력을 변속기로 전달하는 동력 전달부를 포함한다.

Description

하이브리드 차량의 동력 전달 장치{Apparatus for Transmitting Power of Hybrid Vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 동력 전달 장치에 대한 것으로서, 좀더 자세하게는 엔진과 모터의 동력을 선택적으로 변속기에 전달하기 위해 필요한 부품 개수를 획기적으로 저감시키고 현저하게 간단한 구조를 통해서 동력을 전달할 수 있는 장치에 대한 것이다.
배기 가스로 인한 공기 오염의 문제로 인해서, 엔진 뿐만 아니라 모터로도 구동되는 하이브리드 차량이 점차 증가하고 있다.
하이브리드 차량에서는 엔진이 구동할 때에는 엔진의 동력을 변속기로 전달하고, 모터가 구동할 때에는 모터의 동력을 변속기로 전달해야 하는데 종래에는 그러한 선택적 동력 전달 장치로서 자동 변속기 방식에 사용되던 구동 모터 클러치 방식이 사용되고 있었는데 그러한 방식에 따르면 부품수가 많아지고 구조가 복잡하며 제조 비용도 증대하는 문제가 있다. 하이브리드 차량의 동력 전달에 종래 기술과 같은 클러치 방식을 적용할 때의 제어 방법에 대한 선행기술로 한국특허출원공개 10-2016-0112852호가 있는데, 적절한 제어를 위해서 복잡한 알고리즘을 적용해야 하는 등의 어려움도 있었다.
본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하여, 간단한 구조로 제조 비용도 낮추고 부품수도 거의 절반으로 감소시키며, 제조 비용 역시 절감되는 하이브리드 차량의 동력 전달 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 구동력을 변속기로 전달하는 장치에 관한 것으로서, 엔진 출력축의 동력이 전달되는 제1 축을 포함하는 캐리어와, 모터의 출력을 전달받는 로터와, 로터의 내측 치부와 치합하는 복수 개의 피니언 기어와, 피니언 기어와 치합하는 선 기어를 포함하는 유성 기어 조립체와; 엔진 출력축의 회전 방향과 반대 방향으로만 선 기어를 회전시키는 일방향 클러치와; 로터와 연결되어 로터의 회전력을 변속기로 전달하는 동력 전달부를 포함한다.
캐리어는, 피니언 기어와 연결되는 몸체부를 포함할 수 있고, 제1 축은 몸체부로부터 엔진측을 향해 연장할 수 있다.
일방향 클러치는 선 기어 내측에 제공될 수 있다.
동력 전달부는 외주면에 치부가 제공될 수 있으며, 상기 치부는 로터의 내측에서 치합할 수 있다.
동력 전달부는, 유성 기어 조립체의 엔진측 반대쪽에서 로터의 내측에 치합할 수 있다.
몸체부는, 상부판과, 하부판과, 상부판 및 하부판을 연결하는 브릿지와, 하부판으로부터 변속기쪽을 향해 연장하는 선 기어 안착부를 포함할 수 있으며, 제1 축은 하부판으로부터 엔진쪽으로 연장할 수 있다.
본 발명에 의하면, 엔진 출력을 전달받는 캐리어와, 모터의 출력을 전달받는 로터로 구성된 유성 기어 조립체와 로터의 구동력을 전달받는 동력 전달부만으로 엔진 및 모터로부터의 구동력을 선택적으로 변속기에 전달할 수 있게 되므로, 종래 방식에 의한 구조에 비해서 월등히 적은 부품과 간단한 구조, 그리고 현저하게 낮은 제조 비용으로 하이브리드 차량에서 엔진과 모터의 선택적 동력 전달이 가능해지는 작용효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 동력 전달 장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 동력 전달 장치의 단면도.
도 3은 엔진이 작동할 때에 본 발명에 의한 동력 전달 장치의 작동을 설명하기 위한 도면.
도 4는 엔진이 정지하고 모터가 작동할 때에 본 발명에 의한 동력 전달 장치의 작동을 설명하는 도면.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 자세하게 설명한다.
본 명세서에서는 본 발명의 설명에 필요한 필수적인 구성요소만을 설명하며, 본 발명의 본질과 관계가 없는 구성요소는 언급하지 아니한다. 그리고 언급되는 구성요소만을 포함하는 배타적인 의미로 해석되어서는 아니되며 필수적이지 않은 특정 구성요소를 배제하거나 다른 구성요소도 포함할 수 있는 비배타적인 의미로 해석되어야 한다.
도 1에는 본 발명에 의한 동력 전달 장치의 분해 사시도가, 도 2에는 단면도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 동력 전달 장치는, 유성 기어 조립체(1)와, 일방향 클러치(50)와, 동력 전달부(60)를 포함한다.
유성 기어 조립체(1)는, 엔진 출력축(100)의 동력이 전달되는 제1 축(11)을 포함하는 캐리어(10)와, 모터의 출력을 전달받는 로터(20)와, 로터(20)의 내측 치부(22)와 치합하는 복수 개의 피니언 기어(30)와, 피니언 기어(30)와 치합하는 선 기어(40)를 포함한다. 본 발명에 사용되는 유성 기어 조립체(1)는 통상의 유성 기어의 구조를 따를 수도 있고, 본 발명에 적용되기에 적합하도록 다소간의 구조 변경을 할 수도 있다.
캐리어(10)는, 피니언 기어와 연결되는 몸체부와, 제1 축(11)을 포함한다. 몸체부는 상부판(12)과, 하부판(14)과, 상부판(12) 및 하부판(14)을 연결하는 브릿지(16)와, 하부판(14)으로부터 변속기쪽을 향해 연장하는 선기어 안착부(18)를 포함한다. 제1 축(11)은 하부판(14)으로부터 엔진쪽을 향해 연장한다. 상부판(12)과 하부판(14)은 피니언 기어(30)와 결합되어, 캐리어(10)가 엔진 구동에 의해서 회전하면 피니언 기어(30)가 선 기어(40) 둘레에서 공전하도록 한다.
선 기어(40)의 안쪽에는 일방향 클러치(50)가 제공될 수 있는데, 일방향 클러치(50)는 엔진 출력축의 회전 방향과 반대 방향으로만 선 기어(40)가 회전할 수 있도록 한다. 도시의 편의를 위해 일방향 클러치(50)가 선 기어(40)의 내측 둘레에 제공되는 것으로 도시되어 있지만, 선 기어(40)가 엔진 출력축의 회전 방향과 반대 방향으로 회전할 수 있도록 한다면 일방향 클러치(50)의 위치나 그 형태는 어느 것이든 무방하다.
동력 전달부(60)는 외주면에 치부(齒部)가 제공되며, 이 치부는 로터(20)의 내측 치부(22)에 치합한다. 또한, 동력 전달부(60)는 변속기(도시되지 않음)의 입력축에 동력을 전달한다. 로터(20)의 회전에 의해서 동력 전달부(60)가 회전하고, 그 회전에 의해 로터(20)의 구동력이 변속기로 전달되는 구성이다.
동력 전달부(60)는, 도 2에 도시된 바와 같이 유성 기어 조립체(1)의 엔진측 반대쪽에서 로터(20)의 내측에 치합할 수 있다.
도 3을 참조하여 엔진 구동시의 동력 전달 과정을 설명한다.
엔진이 구동하여 엔진 출력축(100)이 회전하면 엔진 출력축(100)에 연결된 제1 축(11)이 회전하고 그에 따라서 캐리어(10)가 엔진 출력축의 회전 방향 A로 회전한다. 그런데 일방향 클러치(50)에 의해서 선 기어(40)는 엔진 출력축(100)의 회전 방향과 반대 방향으로만 회전이 가능하므로 선 기어(40)는 회전하지 않는다. 따라서 피니언 기어들(30)이 방향 A를 따라서 선 기어(40) 주변을 공전하게 되고, 그에 따라 로터(20)도 방향 B 즉 피니언 기어(30)의 공전 방향을 따라서 회전하게 된다. 그렇게 되면 로터(20)의 내측 치부(22)에 치합되어 있는 동력 전달부(60)가 회전하고, 그에 따라서 변속기로 동력을 전달한다.
도 4를 참조하여 엔진이 정지한 상태에서 모터가 구동할 때 동력이 전달되는 과정을 설명한다.
로터(20)는 모터(도시되지 않음)의 출력을 전달받기 때문에 모터가 작동하면 로터(20)는 방향 E를 따라서 회전한다. 그런데 엔진이 정지하고 있어서 엔진 출력축(100)으로부터 동력이 전달되는 캐리어(10)는 회전하지 않는다. 따라서 캐리어(10)에 결합되어 있는 피니언 기어들(30)은 공전하지 못하고 방향 C를 따라서 제자리에서 자전 운동을 하며, 그 자전 운동에 의해서 선 기어(40)는 로터(20)의 회전 방향 E의 반대인 D 방향으로 회전해야 하는데, 일방향 클러치(50)가 그러한 회전을 허용하기 때문에, 엔진 정지 상태에서 모터가 구동할 때에 모터의 구동에 의해 회전하는 로터(20)가 동력 전달부(60)로 동력을 원활하게 전달할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 엔진 출력을 전달받는 캐리어와, 모터의 출력을 전달받는 로터로 구성된 유성 기어 조립체와 로터의 구동력을 전달받는 동력 전달부만으로 엔진 및 모터로부터의 구동력을 선택적으로 변속기에 전달할 수 있게 되므로, 종래 방식에 의한 구조에 비해서 월등히 적은 부품과 간단한 구조, 그리고 현저하게 낮은 제조 비용으로 하이브리드 차량에서 엔진과 모터의 선택적 동력 전달이 가능해지는 작용효과가 있다.
이상 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및 수정도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.
1: 유성기어 조립체 10: 캐리어
11: 제1 축 12: 상부판
14: 하부판 16: 브릿지
18: 선 기어 안착부 20: 로터
22: 내측 치부 30: 피니언 기어
40: 선 기어 50: 일방향 클러치
60: 동력 전달부 100: 엔진 출력축

Claims (6)

  1. 하이브리드 차량의 엔진 및 모터의 구동력을 변속기로 전달하는 장치에 있어서,
    엔진 출력축의 동력이 전달되는 제1 축을 포함하는 캐리어와, 모터의 출력을 전달받는 로터와, 로터의 내측 치부와 치합하는 복수 개의 피니언 기어와, 피니언 기어와 치합하는 선 기어를 포함하는 유성 기어 조립체와,
    엔진 출력축 및 모터의 회전 방향의 반대 방향으로만 선 기어를 회전시키는 일방향 클러치와,
    로터와 연결되어 로터의 회전력을 변속기로 전달하는 동력 전달부를 포함하는,
    하이브리드 차량의 동력 전달 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    캐리어는, 피니언 기어와 연결되는 몸체부를 포함하며,
    제1 축은 몸체부로부터 엔진측을 향해 연장하는,
    하이브리드 차량의 동력 전달 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    일방향 클러치는 선 기어 내측에 제공되는,
    하이브리드 차량의 동력 전달 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    동력 전달부는 외주면에 치부가 제공되며,
    상기 치부는 로터의 내측에서 치합하는,
    하이브리드 차량의 동력 전달 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    동력 전달부는, 유성 기어 조립체의 엔진측 반대쪽에서 로터의 내측에 치합하는,
    하이브리드 차량의 동력 전달 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    몸체부는, 상부판과, 하부판과, 상부판 및 하부판을 연결하는 브릿지와, 하부판으로부터 변속기쪽을 향해 연장하는 선 기어 안착부를 포함하며,
    제1 축은 하부판으로부터 엔진쪽으로 연장하는,
    하이브리드 차량의 동력 전달 장치.
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