KR102238041B1 - 하이브리드 차량의 파워트레인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3개의 회전요소 중 2개는 서로 다른 종류의 동력원에 각각 연결되고, 나머지 하나는 출력축에 상시 연결된 유성기어장치와; 상기 동력원에 연결된 회전요소들과 각각 기어열로 연결되고 상기 출력축에 회전 가능한 상태로 설치되는 제1출력축기어 및 제2출력축기어와; 상기 제1출력축기어 또는 제2출력축기어를 선택적으로 상기 출력축에 회전 구속시키는 상태를 전환하도록 구비된 동기장치를 포함하여 구성된다.

Description

하이브리드 차량의 파워트레인{POWRTRAIN FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인에 관한 것이다.
급속히 진화하고 있는 환경차 시장에서 자동차 업체의 최대 화두는 고연비/저비용 차량의 개발이다.
HEV(Hybrid Electric Vehicle)나 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 차량에서 연비를 저하시키는 요인은 동력원 효율, 구조적 동력전달 손실, 에너지 변환손실 등으로, 동력원을 고효율 운전점에서 운전하기 위한, 동력전달 손실을 최소화하기 위한 구조 등에 대한 연구가 끊임 없이 진행되고 있다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 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.
KR10-2015-0070488 A
본 발명은 간단한 구성으로 제작 단가를 저감시키면서도 동력전달 손실을 저감하여 시스템 효율을 향상시킴으로써, 연비를 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인은,
3개의 회전요소 중 2개는 서로 다른 종류의 동력원에 각각 연결되고, 나머지 하나는 출력축에 상시 연결된 유성기어장치와;
상기 동력원에 연결된 회전요소들과 각각 기어열로 연결되고 상기 출력축에 회전 가능한 상태로 설치되는 제1출력축기어 및 제2출력축기어와;
상기 제1출력축기어 또는 제2출력축기어를 선택적으로 상기 출력축에 회전 구속시키는 상태를 전환하도록 구비된 동기장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 서로 다른 종류의 동력원은 내연기관인 엔진과, 전기모터인 제1모터제너레이터로 구성되며;
상기 출력축에 상시 연결된 유성기어장치의 회전요소는 상기 출력축에 회전이 구속되고 차동장치로 연결되는 출력기어에 치합될 수 있다.
상기 엔진에 연결된 유성기어장치의 회전요소는 상기 제1출력축기어에 외접기어 방식으로 직접 치합되고;
상기 제1모터제너레이터에 연결된 유성기어장치의 회전요소에는 구동기어가 일체로 연결되며;
상기 구동기어와 상기 제2출력축기어 사이는 아이들러기어를 통해 외접기어열을 이루어 연결될 수 있다.
상기 유성기어장치는 선기어가 상기 제1모터제너레이터에 연결되고, 캐리어는 상기 엔진에 연결되며, 링기어는 상기 출력기어에 치합될 수 있으며,
상기 구동기어로부터 제2출력축기어에 이르는 변속비와 상기 캐리어 고정시 상기 선기어로부터 상기 링기어를 통해 출력기어에 이르는 변속비 및 선기어 고정시 상기 캐리어로부터 상기 링기어를 통해 출력기어에 이르는 변속비는 모두 동일한 값을 가지도록 구성될 수 있다.
상기 출력축에는 제2모터제너레이터가 연결될 수 있다.
상기 제2모터제너레이터와 출력축은 외접하는 제1기어와 제2기어로 이루어진 감속기를 통해 연결될 수 있다.
상기 제1모터제너레이터는 클러치를 통해 상기 구동기어에 연결될 수 있다.
상기 제1모터제너레이터는 클러치를 통해 상기 구동기어에 연결되고;
상기 제2모터제너레이터와 출력축은 외접하는 제1기어와 제2기어로 이루어진 감속기를 통해 연결될 수 있다.
본 발명은 간단한 구성으로 제작 단가를 저감시키면서도 동력전달 손실을 저감하여 시스템 효율을 향상시킴으로써, 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 제1실시예를 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 파워트레인이 제1모터제너레이터에 의한 전기차모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 3은 도 1의 파워트레인이 엔진의 동력에 의한 파워스플릿모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 4는 도 1의 파워트레인이 엔진모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 제2실시예를 도시한 구성도,
도 6은 도 5의 파워트레인이 제1모터제너레이터에 의한 제1전기차모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 7은 도 5의 파워트레인이 제1모터제너레이터 및 제2모터제너레이터에 의해 제2전기차모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 8은 도 5의 파워트레인이 엔진의 동력에 의한 파워스플릿모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 9는 도 5의 파워트레인이 하이브리드모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 10은 도 5의 파워트레인이 제1회생제동모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 11은 도 5의 파워트레인이 제2회생제동모드를 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 12는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 제3실시예를 도시한 구성도,
도 13은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 제4실시예를 도시한 구성도,
도 14는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 제5실시예를 도시한 구성도이다.
도 1, 5, 12 내지 14의 본 발명 실시예들은 공통적으로, 3개의 회전요소 중 2개는 서로 다른 종류의 동력원에 각각 연결되고, 나머지 하나는 출력축(OUT)에 상시 연결된 유성기어장치(PG)와; 상기 동력원에 연결된 회전요소들과 각각 기어열로 연결되고 상기 출력축(OUT)에 회전 가능한 상태로 설치되는 제1출력축기어(OG1) 및 제2출력축기어(OG2)와; 상기 제1출력축기어(OG1) 또는 제2출력축기어(OG2)를 선택적으로 상기 출력축에 회전 구속시키는 상태를 전환하도록 구비된 동기장치(SN)를 포함하여 구성된다.
상기 서로 다른 종류의 동력원은 내연기관인 엔진(ENG)과, 전기모터인 제1모터제너레이터(MG1)로 구성되며, 상기 출력축(OUT)에 상시 연결된 유성기어장치(PG)의 회전요소는 상기 출력축(OUT)에 회전이 구속되고 차동장치(DF)로 연결되는 출력기어(OT)에 치합된 구성이다.
즉, 상기 유성기어장치(PG)의 두 회전요소에는 각각 상기 엔진(ENG)과 제1모터제너레이터(MG1)를 연결하고, 나머지 한 회전요소는 출력축(OUT)의 출력기어(OT)에 상시 치합된 구성을 취한 것이다.
상기 엔진(ENG)에 연결된 유성기어장치(PG)의 회전요소는 상기 제1출력축기어(OG1)에 외접기어 방식으로 직접 치합되고, 상기 제1모터제너레이터(MG1)에 연결된 유성기어장치(PG)의 회전요소에는 구동기어(DG)가 일체로 연결되며, 상기 구동기어(DG)와 상기 제2출력축기어(OG2) 사이는 아이들러기어(IDL)를 통해 외접기어열을 이루어 연결된 구성이다.
상기 아이들러기어(IDL)는 상기 구동기어(DG)의 회전방향을 바꾸어서 상기 제2출력축기어(OG2)로 전달하기 위한 것이다.
본 실시예들에서, 상기 유성기어장치(PG)는 선기어(S)가 상기 제1모터제너레이터(MG1)에 연결되고, 캐리어(C)는 상기 엔진에 연결되며, 링기어(R)는 상기 출력기어(OT)에 치합된 구조이며, 상기 구동기어(DG)로부터 제2출력축기어(OG2)에 이르는 변속비와 상기 캐리어(C) 고정시 상기 선기어(S)로부터 상기 링기어(R)를 통해 출력기어(OT)에 이르는 변속비 및 선기어(S) 고정시 상기 캐리어(C)로부터 상기 링기어(R)를 통해 출력기어(OT)에 이르는 변속비는 모두 동일한 값을 가지도록 구성된다.
이상의 구성은 본 발명의 모든 실시예에 공통된 구성이다.
이하에서, 도 1의 제1실시예의 작동을 도 2 내지 도 4를 참조하여 살펴본다.
도 2는 제1모터제너레이터(MG1)의 동력으로 차량이 구동되는 전기차모드를 도시한 것으로서, 상기 동기장치(SN)는 상기 제2출력축기어(OG2)를 출력축(OUT)에 연결한 상태이다. 상기 제1모터제너레이터(MG1)에서 제공되는 동력은 구동기어(DG)와 아이들러기어(IDL) 및 제2출력축기어(OG2)를 통해 출력축(OUT)을 구동하여, 출력기어(OT)가 차동장치(DF)를 통해 구동륜(W)으로 동력을 인출하도록 하고 있다.
이때, 상기 엔진은 정지상태이어서 캐리어(C)는 고정되어 있으며, 상기 제1모터제너레이터(MG1)의 동력은 상기 제2출력축기어(OG2)와 동기장치(SN)를 통하지 않고 상기 선기어(S)를 통해 링기어(R)로 출력된 후 상기 출력기어(OT)에 이르는 경로를 통해서도 전달되는데, 상기한 바와 같이, 상기 구동기어(DG)로부터 제2출력축기어(OG2)에 이르는 변속비와 상기 캐리어(C) 고정시 상기 선기어(S)로부터 상기 링기어(R)를 통해 출력기어(OT)에 이르는 변속비가 동일한 값을 가지므로, 상기 두 경로를 통한 동력전달이 동시에 이루어질 수 있는 것이다.
이 상태에서 상기 엔진(ENG)에 연결된 구성부품들의 회전이 이루어지지 않으므로, 파워트레인의 동력전달 시 무부하 손실을 발생시키지 않게 되어, 동력전달 효율 향상으로 연비 향상에 기여할 수 있다.
도 3은 엔진(ENG)의 동력으로 차량의 구동이 이루어짐과 동시에 제1모터제너레이터(MG1)로 발전을 수행하는 파워스플릿모드로서, 도 2의 상태로부터는 상기 동기장치(SN)를 해제하고 엔진(ENG)의 시동을 걸어서 진입할 수 있다.
상기 엔진(ENG)의 동력은 캐리어(C)에서 링기어(R) 및 출력기어(OT)를 통해 구동륜(W)으로 동력을 전달함과 아울러 상기 선기어(S)를 통해 상기 제1모터제너레이터(MG1)를 구동하여 발전을 수행하는 것이다.
도 4는 엔진(ENG)모드를 예시한 것으로서, 상기 동기장치(SN)는 상기 제1출력축기어(OG1)를 출력축(OUT)에 연결한 상태이어서, 상기 엔진(ENG)의 동력은 상기 캐리어(C)와 상기 제1출력축기어(OG1)를 통해 출력축(OUT)으로 전달됨과 아울러, 상기 선기어(S)가 고정된 상태를 유지하도록 함으로써, 상기 캐리어(C)로부터 링기어(R) 및 상기 출력기어(OT)를 통해 출력축(OUT)으로 전달된다. 물론, 이 두 경로의 변속비는 상기한 바와 같이 동일하므로 두 경로를 통한 동력전달이 동시에 이루어질 수 있다.
이 상태에서는 상기 제1모터제너레이터(MG1)의 속도가 0로서, 동력 전달 시 무부하 손실이 발생하지 않게 되어, 파워트레인의 동력 전달 효율을 향상시키게 된다.
한편, 도 5와 도 12 내지 14의 제2실시예 내지 제5실시예는, 상기 출력축(OUT)에 제2모터제너레이터가 더 연결된 구성이다.
도 6 내지 도 11을 참조하여 도 5의 제2실시예의 작용을 살펴본다.
도 6은 제1모터제너레이터(MG1)의 동력으로 차량이 구동되는 제1전기차모드를 도시한 것으로서, 상기 동기장치(SN)는 상기 제2출력축기어(OG2)를 출력축(OUT)에 연결한 상태이다. 상기 제1모터제너레이터(MG1)에서 제공되는 동력은 구동기어(DG)와 아이들러기어(IDL) 및 제2출력축기어(OG2)를 통해 출력축(OUT)을 구동하여, 출력기어(OT)가 차동장치(DF)를 통해 구동륜(W)으로 동력을 인출하도록 하고 있다.
이때, 상기 엔진(ENG)은 정지상태이어서 캐리어(C)는 고정되어 있으며, 상기 제1모터제너레이터(MG1)의 동력은 상기 제2출력축기어(OG2)와 동기장치(SN)를 통하지 않고 상기 선기어(S)를 통해 링기어(R)로 출력된 후 상기 출력기어(OT)에 이르는 경로를 통해서도 전달되는데, 상기한 바와 같이, 상기 구동기어(DG)로부터 제2출력축기어(OG2)에 이르는 변속비와 상기 캐리어(C) 고정시 상기 선기어(S)로부터 상기 링기어(R)를 통해 출력기어(OT)에 이르는 변속비가 동일한 값을 가지므로, 상기 두 경로를 통한 동력전달이 동시에 이루어질 수 있는 것이다.
이 상태에서 상기 엔진(ENG)에 연결된 구성부품들의 회전이 이루어지지 않으므로, 파워트레인의 동력전달 시 무부하 손실을 발생시키지 않게 되어, 동력전달 효율 향상으로 연비 향상에 기여할 수 있다.
도 7은 도 6의 상태에서, 제2모터제너레이터(MG2)를 추가로 구동함으로써, 제2전기차모드를 구현하는 상태이다.
도 8은 엔진(ENG)의 동력으로 차량의 구동이 이루어짐과 동시에 제1모터제너레이터(MG1)로 발전을 수행하는 파워스플릿모드로서, 상기 엔진(ENG)의 동력은 캐리어(C)에서 링기어(R) 및 출력기어(OT)를 통해 구동륜(W)으로 동력을 전달함과 아울러 상기 선기어(S)를 통해 상기 제1모터제너레이터(MG1)를 구동하여 발전을 수행한다.
이때, 상기 제2모터제너레이터(MG2)는 엔진(ENG)의 동력을 보조하여 구동륜(W)에 동력을 제공할 수 있는 바, 도 8은 이와 같은 상태를 예시한 것이다.
도 9는 하이브리드모드를 예시한 것으로서, 상기 동기장치(SN)는 상기 제1출력축기어(OG1)를 출력축(OUT)에 연결한 상태이어서, 상기 엔진(ENG)의 동력은 상기 캐리어(C)와 상기 제1출력축기어(OG1)를 통해 출력축(OUT)으로 전달됨과 아울러, 상기 선기어(S)가 고정된 상태를 유지하도록 함으로써, 상기 캐리어(C)로부터 링기어(R) 및 상기 출력기어(OT)를 통해 출력축(OUT)으로 전달된다. 물론, 이 두 경로의 변속비는 상기한 바와 같이 동일하므로 두 경로를 통한 동력전달이 동시에 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2모터제너레이터(MG2)가 구동륜(W)으로 동력을 제공하여 하이브리드모드를 구현한다.
이 상태에서는 상기 제1모터제너레이터(MG1)의 속도가 0로서, 동력 전달 시 무부하 손실이 발생하지 않게 되어, 파워트레인의 동력 전달 효율을 향상시키게 된다.
도 10은 제1회생제동상태를 도시한 것으로서, 구동륜(W)으로부터의 동력이 상기 제2모터제너레이터(MG2)로 공급되어 발전을 수행하는 상태이다.
도 11은 제2회생제동상태를 도시한 것으로서, 상기 동기장치(SN)로 제2출력축기어(OG2)를 출력축(OUT)에 연결시킴으로써, 상기 구동륜(W)으로부터의 동력은 상기 제1모터제너레이터(MG1)로도 함께 전달되어, 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)에서 동시에 발전이 이루어지는 상태이다.
추가로, 도 12의 제3실시예에서, 상기 제2모터제너레이터(MG2)와 출력축(OUT)은 외접하는 제1기어(G1)와 제2기어(G2)로 이루어진 감속기(RD)를 통해 연결된 구성으로서, 상기 감속기(RD)를 사용함에 따라 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 용량을 저감할 수 있다.
또한, 도 13의 제4실시예에서는 상기 제1모터제너레이터(MG1)가 클러치(CL)를 통해 상기 구동기어(DG)에 연결되는 구조이다. 이를 통해 상기 제1모터제너레이터(MG1)가 동력을 수수하지 않는 상태에서는 상기 클러치(CL)로 제1모터제너레이터(MG1)를 분리하여 제1모터제너레이터(MG1)에 의한 드래그 손실의 저감이 가능하도록 한다.
또한, 도 14의 제5실시예는 상기 제1모터제너레이터(MG1)는 클러치(CL)를 통해 상기 구동기어(DG)에 연결되고, 상기 제2모터제너레이터(MG2)와 출력축(OUT)은 외접하는 제1기어(G1)와 제2기어(G2)로 이루어진 감속기(RD)를 통해 연결되는 구조를 취함으로써, 상기 제3실시예와 제4실시예의 장점을 모두 수용할 수 있도록 한 것이다.
참고로, 본 발명의 도면들에서 inv는 모터제너레이터를 제어하는 인버터를 의미하며, 도면 하측에는 상기 유성기어장치 회전요소들의 속도를 나타내는 레버선도가 함께 도시되어 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
OUT; 출력축
PG; 유성기어장치
OG1; 제1출력축기어
OG2; 제2출력축기어
SN; 동기장치
ENG; 엔진
MG1; 제1모터제너레이터
DF; 차동장치
OT; 출력기어
DG; 구동기어
IDL; 아이들러기어
S; 선기어
C; 캐리어
R; 링기어
W; 구동륜
MG2; 제2모터제너레이터
G1; 제1기어
G2; 제2기어
RD; 감속기
CL; 클러치

Claims (8)

  1. 3개의 회전요소 중 2개는 서로 다른 종류의 동력원에 각각 연결되고, 나머지 하나는 출력축에 상시 연결된 유성기어장치와;
    상기 동력원에 연결된 회전요소들과 각각 기어열로 연결되고 상기 출력축에 회전 가능한 상태로 설치되는 제1출력축기어 및 제2출력축기어와;
    상기 제1출력축기어 또는 제2출력축기어를 선택적으로 상기 출력축에 회전 구속시키는 상태를 전환하도록 구비된 동기장치;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서로 다른 종류의 동력원은 내연기관인 엔진과, 전기모터인 제1모터제너레이터로 구성되며;
    상기 출력축에 상시 연결된 유성기어장치의 회전요소는 상기 출력축에 회전이 구속되고 차동장치로 연결되는 출력기어에 치합된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 엔진에 연결된 유성기어장치의 회전요소는 상기 제1출력축기어에 외접기어 방식으로 직접 치합되고;
    상기 제1모터제너레이터에 연결된 유성기어장치의 회전요소에는 구동기어가 일체로 연결되며;
    상기 구동기어와 상기 제2출력축기어 사이는 아이들러기어를 통해 외접기어열을 이루어 연결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유성기어장치는 선기어가 상기 제1모터제너레이터에 연결되고, 캐리어는 상기 엔진에 연결되며, 링기어는 상기 출력기어에 치합되고;
    상기 구동기어로부터 제2출력축기어에 이르는 변속비와 상기 캐리어 고정시 상기 선기어로부터 상기 링기어를 통해 출력기어에 이르는 변속비 및 선기어 고정시 상기 캐리어로부터 상기 링기어를 통해 출력기어에 이르는 변속비는 모두 동일한 값을 가지는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 출력축에는 제2모터제너레이터가 연결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2모터제너레이터와 출력축은 외접하는 제1기어와 제2기어로 이루어진 감속기를 통해 연결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1모터제너레이터는 클러치를 통해 상기 구동기어에 연결되는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1모터제너레이터는 클러치를 통해 상기 구동기어에 연결되고;
    상기 제2모터제너레이터와 출력축은 외접하는 제1기어와 제2기어로 이루어진 감속기를 통해 연결되는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111251870B (zh) * 2018-11-30 2021-06-18 比亚迪股份有限公司 混合动力驱动系统及车辆

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3884423B2 (ja) 2003-11-06 2007-02-21 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の動力伝達装置
WO2008074614A1 (de) 2006-12-16 2008-06-26 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantriebsstrang eines kraftfahrzeugs
WO2013128639A1 (ja) 2012-03-02 2013-09-06 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の駆動装置
JP2015024687A (ja) 2013-07-24 2015-02-05 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の動力伝達装置
KR101637725B1 (ko) 2014-11-12 2016-07-07 현대자동차주식회사 하이브리드 차량용 변속기
KR101661276B1 (ko) 2013-05-13 2016-09-29 도요타 지도샤（주） 하이브리드 차량용 구동 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101558691B1 (ko) 2013-12-16 2015-10-08 현대자동차주식회사 하이브리드 파워트레인 및 그 hev-hv 구동력모드 전환 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3884423B2 (ja) 2003-11-06 2007-02-21 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の動力伝達装置
WO2008074614A1 (de) 2006-12-16 2008-06-26 Zf Friedrichshafen Ag Hybridantriebsstrang eines kraftfahrzeugs
WO2013128639A1 (ja) 2012-03-02 2013-09-06 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の駆動装置
KR101661276B1 (ko) 2013-05-13 2016-09-29 도요타 지도샤（주） 하이브리드 차량용 구동 장치
JP2015024687A (ja) 2013-07-24 2015-02-05 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両の動力伝達装置
KR101637725B1 (ko) 2014-11-12 2016-07-07 현대자동차주식회사 하이브리드 차량용 변속기

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