KR102348126B1 - Hybrid power train - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 파워트레인에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 역방향회전에 의해 차량의 후진 주행을 실행하는 하이브리드 파워트레인에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid powertrain, and more particularly, to a hybrid powertrain that executes reverse driving of a vehicle by reverse rotation of a motor.
하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하고, 대부분의 경우는 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 모터에 의해 구동하는 차량을 의미한다.Hybrid vehicle means to drive the vehicle by efficiently combining two or more different types of power sources. means the vehicle being driven.
이러한 하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터를 보조동력원으로 채택하여 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량으로, 연비를 개선하고 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 더욱 활발한 연구가 진행되고 있다.These hybrid vehicles are futuristic vehicles that can reduce exhaust gas and improve fuel efficiency by adopting a motor as an auxiliary power source as well as an engine. is in progress
하이브리드 차량은 통상적으로 엔진 및 모터를 사용하는데, 저속에서는 상대적으로 저속토크 특성이 좋은 모터를 주 동력원으로 사용하고, 고속에서는 상대적으로 고속토크특성이 좋은 엔진을 주 동력원으로 사용한다. 이에 따라, 하이브리드 차량은 저속구간에서 화석 연료를 사용하는 엔진의 작동이 정지되고 모터를 사용하기 때문에 연비 개선과 배기가스의 저감에 우수한 효과가 있다.A hybrid vehicle typically uses an engine and a motor. At a low speed, a motor having a relatively good low-speed torque characteristic is used as a main power source, and at a high speed, an engine having a relatively good high-speed torque characteristic is used as a main power source. Accordingly, the hybrid vehicle has excellent effects in improving fuel efficiency and reducing exhaust gas because the engine using the fossil fuel is stopped in the low speed section and the motor is used.
그리고, 하이브리드 차량용 구동장치는 구동을 위해 모터의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드와, 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 모터의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드, 엔진의 회전력만을 이용한 엔진 모드 등과 같은 복수의 운전모드로 주행하며, 엔진의 시동을 통해 EV 모드에서 HEV 모드 또는 엔진 모드로 모드 변환이 이루어진다.In addition, the driving device for a hybrid vehicle is an EV (Electric Vehicle) mode, which is a pure electric vehicle mode that uses only the rotational power of the motor for driving, and HEV (Hybrid Electric Vehicle) that uses the rotational power of the motor as an auxiliary power while using the rotational power of the engine as the main power. Mode, an engine mode using only the engine torque, and the like are driven in a plurality of driving modes, and the mode is converted from the EV mode to the HEV mode or the engine mode by starting the engine.
하이브리드 차량은 직렬형, 병렬형, 복합형 등과 같이 다양한 구조로 구분될 수 있다. 이 중에서 병렬형 하이브리드 차량 중에서 TMED(Transmission Mounted Electric Drive)방식은 모터가 자동변속기에 연결되고, 엔진과 모터 사이에는 EV모드 및 HEV모드의 전환기능을 수행할 수 있는 엔진클러치가 설치되어 있다. 모터는 엔진과 동일하게 항상 정방향으로만 회전하고, 자동변속기가 후진단을 체결함에 따라 추진축이 역방향으로 회전함으로써 차량의 후진주행이 실행된다. The hybrid vehicle may be classified into various structures such as a series type, a parallel type, and a hybrid type. Among them, in a TMED (Transmission Mounted Electric Drive) type of parallel hybrid vehicle, a motor is connected to an automatic transmission, and an engine clutch capable of switching between the EV mode and the HEV mode is installed between the engine and the motor. As with the engine, the motor always rotates only in the forward direction, and as the automatic transmission engages the reverse gear, the propulsion shaft rotates in the reverse direction, thereby executing reverse driving of the vehicle.
자동변속기는 복수의 유성기어세트 및 복수의 마찰요소를 포함하고, 복수의 마찰요소의 선택적인 체결조합을 통해 복수의 전진단 및 후진단 중에서 어느 한 변속단을 선택적으로 체결하도록 구성될 수 있다. 종래의 자동변속기는 후진단 기어비가 전진1단 기어비 보다 낮게 형성될 수 있고, 이에 차량의 후진 등판성능을 만족하기 위하여 자동변속기의 후진단 체결 시에 결합되는 마찰요소의 작동 라인압을 상향시키거나 마찰요소의 마찰디스크의 갯수를 증가시킬 수 있다. 또한, 자동변속기의 탑재 전장에 제약이 있을 경우에는 후진단 기어비를 상향시키도록 유성기어세트들의 전체 기어비 또는 최종 기어비를 상향할 수 있고, 이로 인해 자동변속기의 전진단 체결 시에 등판성능이 설계목표를 초과할 수 있고 연비가 저하되는 단점이 있었다. The automatic transmission may include a plurality of planetary gear sets and a plurality of friction elements, and may be configured to selectively engage any one gear stage among a plurality of forward and reverse gears through a selective fastening combination of the plurality of friction elements. In the conventional automatic transmission, the reverse gear ratio may be lower than that of the first forward gear ratio, and thus the operating line pressure of the friction element coupled when the reverse gear of the automatic transmission is engaged is increased or It is possible to increase the number of friction disks in the friction element. In addition, if there is a restriction on the total length of the automatic transmission, the overall gear ratio or the final gear ratio of the planetary gear sets may be increased to increase the reverse gear ratio, so that the climbing performance is a design goal when the forward stage of the automatic transmission is engaged. It could exceed , and fuel efficiency was lowered.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 모터의 역방향회전에 의해 차량의 후진 주행을 실행함으로써 복수의 마찰요소 중에서 적어도 하나의 마찰요소의 마찰플레이트 갯수, 토크용량, 최종기어비, 라인압 등을 줄일 수 있는 하이브리드 파워트레인를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in consideration of the above points, and the number of friction plates, torque capacity, final gear ratio, and line pressure of at least one friction element among a plurality of friction elements by executing backward running of the vehicle by reverse rotation of the motor. The purpose is to provide a hybrid powertrain that can reduce the back.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 엔진과, 모터와, 복수의 유성기어세트 및 복수의 마찰요소를 가진 자동변속기와, 하이브리드 제어기를 포함한 하이브리드 파워트레인으로, 상기 하이브리드 제어기는 후진신호를 수신하면 상기 자동변속기가 전진단을 체결한 상태에서 상기 모터를 역방향으로 회전시키도록 구성되고, 각 마찰요소는 복수의 마찰플레이트를 포함할 수 있다. 복수의 마찰요소 중에서 적어도 하나의 마찰요소는, 마찰플레이트들의 갯수가 차량의 후진 주행 시에 입력되는 후진 토크를 기초로 결정된 마찰플레이트들의 갯수 보다 작고, 마찰플레이트들의 갯수가 차량의 전진 주행 시에 입력되는 전진 토크를 기초로 결정된 마찰플레이트들의 갯수 보다 크게 구성될 수 있다. The present invention for achieving the above object is a hybrid powertrain including an engine, a motor, an automatic transmission having a plurality of planetary gear sets and a plurality of friction elements, and a hybrid controller, wherein the hybrid controller receives a reverse signal When the automatic transmission is configured to rotate the motor in the reverse direction in a state in which the forward gear is engaged, each friction element may include a plurality of friction plates. At least one friction element among the plurality of friction elements, wherein the number of friction plates is smaller than the number of friction plates determined on the basis of the reverse torque input when the vehicle is traveling in reverse, and the number of friction plates is input during the forward driving of the vehicle It may be configured to be larger than the number of friction plates determined based on the forward torque.
일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 마찰요소는 기준 토크용량 보다 낮은 토크용량을 가지도록 구성되며, 상기 기준 토크용량은 상기 자동변속기가 후진단을 체결할 경우에 결정된 토크용량일 수 있다. 상기 적어도 하나의 마찰요소의 토크용량은 기준 토크용량에서 잉여토크용량을 뺀 값이고, 상기 잉여토크용량는 전진단/후진단의 기어비 비율 및 마찰요소에 대한 후진단/전진단의 담당토크 비율 중에서 최대값의 역수을 기초로 결정된 토크용량일 수 있다. According to an embodiment, the at least one friction element is configured to have a torque capacity lower than a reference torque capacity, and the reference torque capacity may be a torque capacity determined when the automatic transmission engages the reverse gear. The torque capacity of the at least one friction element is a value obtained by subtracting the surplus torque capacity from the reference torque capacity, and the surplus torque capacity is the maximum among the gear ratio ratio of the forward/reverse gear and the torque ratio of the reverse/forward gear to the friction element. It may be a torque capacity determined based on the reciprocal of the value.
다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 마찰요소는 기준 최종기어비 보다 낮은 최종기어비를 가지도록 구성되며, 상기 기준 최종기어비는 상기 자동변속기가 후진단을 체결할 경우에 결정된 최종기어비일 수 있다. 상기 적어도 하나의 마찰요소의 최종기어비는 기준 최종기어비에서 잉여 최종기어비를 뺀 값이고, 상기 잉여 최종기어비는 전진단/후진단의 기어비 비율 및 마찰요소에 대한 후진단/전진단의 담당토크 비율 중에서 최대값의 역수을 기초로 결정된 최종기어비일 수 있다. According to another embodiment, the at least one friction element is configured to have a final gear ratio lower than a reference final gear ratio, and the reference final gear ratio may be a final gear ratio determined when the automatic transmission engages the reverse gear. The final gear ratio of the at least one friction element is a value obtained by subtracting the final surplus gear ratio from the reference final gear ratio, and the surplus final gear ratio is among the gear ratio ratio of the forward/reverse gear and the torque ratio of the reverse/forward gear to the friction element. It may be the final gear ratio determined based on the reciprocal of the maximum value.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 마찰요소는 기준 라인압 보다 낮은 라인압을 가지도록 구성되며, 상기 기준 라인압은 상기 자동변속기가 후진단을 체결할 경우에 결정된 라인압일 수 있다. 상기 적어도 하나의 마찰요소의 라인압은 기준 라인압에서 잉여 라인압을 뺀 값이고, 상기 잉여 라인압은 전진단/후진단의 기어비 비율 및 마찰요소에 대한 후진단/전진단의 담당토크 비율 중에서 최대값의 역수을 기초로 결정된 라인압일 수 있다. According to another embodiment, the at least one friction element is configured to have a line pressure lower than a reference line pressure, and the reference line pressure may be a line pressure determined when the automatic transmission engages the reverse gear. The line pressure of the at least one friction element is a value obtained by subtracting the surplus line pressure from the reference line pressure, and the surplus line pressure is a ratio of the gear ratio of the forward/reverse gear and the torque ratio of the reverse/forward gear to the friction element. The line pressure may be determined based on the reciprocal of the maximum value.
본 발명에 의하면, 자동변속기가 전진단을 체결한 상태에서 모터가 역방향으로 회전함으로써 차량의 후진주행이 실행될 수 있다. 또한, 자동변속기가 후진단을 체결하지 않은 상태에서 차량의 후진주행을 실행함으로써 차량의 후진 등판성능을 충분히 확보할 수 있고, 마찰요소의 마찰플레이트 또는 마찰면의 갯수를 상대적으로 줄일 수 있으므로 원가 및 중량을 절감할 수 있으며, 이를 통해 자동변속기의 전체 부피를 축소할 수 있다. According to the present invention, the reverse driving of the vehicle can be performed by rotating the motor in the reverse direction while the automatic transmission engages the forward gear. In addition, by performing reverse driving of the vehicle in a state in which the automatic transmission is not engaged with the reverse gear, it is possible to sufficiently secure the reverse climbing performance of the vehicle, and it is possible to relatively reduce the number of friction plates or friction surfaces of the friction elements. Weight can be reduced, which in turn can reduce the overall volume of the automatic transmission.
또한, 본 발명에 의하면, 마찰요소의 토크용량 및 최종기어비 등을 종래에 비해 감소함으로써 차량의 연비를 개선할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to improve the fuel efficiency of the vehicle by reducing the torque capacity and the final gear ratio of the friction element compared to the prior art.
그리고, 본 발명에 의하면, 마찰요소의 라인압을 종래에 비해 감소함으로써 펌프 동력손실 부하 및 변속기 부하 등을 개선할 수 있고, 이를 통해 차량 연비를 개선할 수 있다. 또한, 자동변속기의 후진단 및 전진단을 구분하기 위한 FSV 등과 같은 유압부품을 삭제함으로써 원가를 절감할 수 있다. And, according to the present invention, by reducing the line pressure of the friction element compared to the prior art, it is possible to improve the pump power loss load and the transmission load, and thereby, the vehicle fuel efficiency can be improved. In addition, it is possible to reduce the cost by eliminating hydraulic components such as FSV for separating the reverse gear and the forward gear of the automatic transmission.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 하이브리드 파워트레인의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 자동변속기의 구성을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 마찰요소의 구성을 도시한 도면이다. 1 is a configuration diagram illustrating the configuration of a hybrid powertrain according to an example of the present invention.
2 is a configuration diagram illustrating the configuration of an automatic transmission according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the configuration of a friction element according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For reference, sizes of components, thicknesses of lines, etc. shown in the drawings referenced to describe the present invention may be expressed somewhat exaggeratedly for convenience of understanding. In addition, the terms used in the description of the present invention are defined in consideration of the functions in the present invention, and thus may vary according to user, operator intention, custom, and the like. Therefore, the definition of this term should be made based on the content throughout the present specification.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. In addition, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 파워트레인(1)은 엔진(2)과, 모터(3)와, 자동변속기(4)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a hybrid powertrain 1 according to an embodiment of the present invention may include an
엔진(2)은 엔진제어기(5, ECU)에 의해 제어될 수 있다. 엔진제어기(5)가 제어명령을 스로틀밸브, 연료 인젝터, 가변밸브타이밍장치 등으로 전송함으로써 엔진(2)의 작동은 제어될 수 있다. HSG(Hybrid Starter Generator) 등과 같은 시동모터(2a)가 풀리기구를 통해 엔진(2)에 연결될 수 있다. The
모터(3)는 회전자에 영구자석을 매설하고 고정자에 고정자 코일이 권치된 동기형 모터제너레이터일 수 있고, 모터(3)는 모터제어기(6)에 의해 제어될 수 있다. 모터제어기(6)가 제어명령을 모터(3)에 전송함으로써 모터(3)의 작동은 제어될 수 있다. The
클러치(9)는 엔진(2) 및 모터(3) 사이에 장착될 수 있고, 엔진(2)은 클러치(9)의 결합(engagement) 및 해제(disengagement)에 의해 모터(3)에 분리 및 연결될 수 있다. The
자동변속기(4)는 운전자의 의도(차속, 가속페달의 개방도 등)에 따라 변속단을 전환하도록 구성될 수 있다. 자동변속기(4)는 변속기제어기(7, TCU)에 의해 제어될 수 있다. 자동변속기(4)는 추진축(4a)을 통해 차동기어(4b)에 연결될 수 있고, 자동변속기(4)로부터 출력되는 동력이 추진축(4a)을 통해 차동기어(4b)에 전달될 수 있다. The
엔진제어기(5), 모터제어기(6), 변속기제어기(7)는 하이브리드제어기(8)에 접속될 수 있고, 하이브리드제어기(8)는 차량 전체의 소비 에너지를 관리하고, 최고 효율로 차량을 주행시키도록 구성될 수 있다. The
하이브리드제어기(8)는 엔진제어기(5)의 제어명령에 의한 엔진(2)의 작동 제어, 모터제어기(6)의 제어명령에 의한 모터(3)의 작동 제어, 클러치(9)의 결합 및 해제 제어, 변속기제어기(7)의 제어명령을 통해 자동변속기(4)의 변속 등을 실행하도록 구성된다. The
엔진(2)은 정방향(P)으로만 회전할 수 있고, 모터(3)는 정방향(P) 및 역방향(R)으로 선택적으로 회전할 수 있으며, 추진축(4a)은 정방향(P) 및 역방향(R)으로 선택적으로 회전할 수 있고, 자동변속기(4)는 복수의 전진단을 선택적으로 체결하도록 구성될 수 있다. The
종래의 하이브리드 파워트레인은 엔진 및 모터가 정방향으로만 회전하고, 자동변속기(4)가 후진단을 체결함에 따라 추진축(4a)이 역방향으로 회전하도록 구성된다. The conventional hybrid powertrain is configured such that the engine and the motor rotate only in the forward direction, and the
이에 반해 본 발명에 의하면, 운전자가 변속레버를 후진조작함으로써 후진신호가 하이브리드제어기(8)에 전달되고, 하이브리드제어기(8)는 자동변속기(4)가 전진단을 체결한 상태에서 모터(3)가 역방향(R)으로 회전하도록 제어할 수 있고, 이에 의해 추진축(4a)이 역방향(R)으로 회전함으로써 차량의 후진주행이 실행될 수 있다. 특히, 본 발명은 모터(3)가 역방향(R)으로 회전할 때 자동변속기(4)는 전진1단을 체결함으로써 후진단 등판 성능을 충분히 확보할 수 있다. On the other hand, according to the present invention, the reverse signal is transmitted to the
한편, 도 1은 엔진(2) 및 모터(3)가 클러치(9)를 통해 연결된 TMED 방식의 하이브리드 파워트레인을 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 FMED 방식의 하이브리드 파워트레인, 동력분기식 하이브리드 파워트레인 등과 같은 다양한 방식의 하이브리드 파워트레인에 적용될 수 있다.Meanwhile, although FIG. 1 illustrates a TMED type hybrid powertrain in which the
도 2는 자동변속기(4)의 일 예를 도시한 도면이다. 도 2에 예시된 자동변속기(4)는 전진 6속 및 후진 1속 자동변속기이다. 2 is a view showing an example of the
도 2를 참조하면, 자동변속기(4)는 입력축(11)과, 출력기어(12)와, 입력축(11)과 출력기어(12) 사이에 배치된 하나 이상의 유성기어세트(PG1, PG2, PG3)와, 복수의 마찰요소(21, 22, 31, 32, 33)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
복수의 마찰요소(21, 22, 23, 31, 32, 33)는 제1클러치(21), 제2클러치(22), 제3클러치(23), 제1브레이크(31), 제2브레이크(32), 제3브레이크(33)로 이루어질 수도 있다. The plurality of
본 발명의 실시예에 따르면, 제1클러치(21)는 오버드라이브 클러치(OD/C)일 수 있고, 제2클러치(22)는 자동변속기(4)가 전진3단, 전진5단, 후진단을 체결할 때 결합작동하는 클러치(35R/C)일 수 있으며, 제3클러치(23)는 회전방향을 구속하는 원웨이클러치(OW/C)일 수 있고, 제1브레이크(B1)는 변속레버가 주차위치, 중립위치에 위치하거나 자동변속기(4)가 전진1단 및 후진단을 체결할 때 결합작동하는 로우리버스(low reverse) 브레이크(LR/B)일 수 있으며, 제2브레이크(B2)는 언더드라이브 브레이크(UD/B)일 수 있고, 제3브레이크(B3)는 2단 및 6단에서 결합되는 브레이크(26/B)일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first clutch 21 may be an overdrive clutch (OD/C), and the second clutch 22 is the
복수의 유성기어세트(PG1, PG2, PG3)는 출력기어(12)에 연결된 제1유성기어세트(PG1)와, 제1유성기어세트(PG1)에 연결된 제2유성기어세트(PG2)와, 제2유성기어세트(PG2)에 연결된 제3유성기어세트(PG3)를 포함할 수 있다. The plurality of planetary gear sets PG1, PG2, PG3 includes a first planetary gear set PG1 connected to the
제1유성기어세트(PG1)는 제1선기어(S1), 제1캐리어(C1), 및 제1링기어(R1)를 가진다. 제1선기어(S1)는 제2브레이크(32)를 통해 변속기 케이스(13)에 선택적으로 연결될 수 있고, 제1캐리어(C1)는 출력기어(12)에 연결되며, 제1링기어(R1)는 제3유성기어세트(PG3)의 제3링기어(R3)에 연결될 수 있다. The first planetary gear set PG1 includes a first sun gear S1 , a first carrier C1 , and a first ring gear R1 . The first sun gear S1 may be selectively connected to the
제2유성기어세트(PG2)는 제2선기어(S2), 제2캐리어(C2), 및 제2링기어(R2)를 가진다. 제2선기어(S2)는 제3브레이크(33) 및 제2클러치(22)에 연결될 수 있으며, 제2캐리어(C2)는 제3유성기어세트(PG3)의 제3캐리어(C3)에 연결될 수 있고, 제2링기어(R2)는 제1유성기어세트(PG1)의 제1캐리어(C1)에 연결될 수 있다. 제3브레이크(33)는 제2선기어(S2) 및 변속기 케이스(13)를 선택적으로 연결할 수 있고, 제2클러치(22)는 제2선기어(S2) 및 입력축(11)을 선택적으로 연결할 수 있다. The second planetary gear set PG2 includes a second sun gear S2 , a second carrier C2 , and a second ring gear R2 . The second sun gear S2 may be connected to the
제3유성기어세트(PG3)는 제3선기어(S3), 제3캐리어(C3) 및 제3링기어(R3)를 가진다. 제3선기어(S3)는 입력축(11)에 연결될 수 있고, 제3캐리어(C3)는 제2유성기어세트(PG2)의 제2캐리어(C2), 제1클러치(21), 제1브레이크(31), 및 제3클러치(23)에 연결될 수 있고, 제3링기어(R3)는 제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)에 연결될 수 있다. 제1클러치(21)는 제3캐리어(C3) 및 입력축(11)을 선택적으로 연결할 수 있고, 제1브레이크(31) 및 제3클러치(23)는 제3캐리어(C3) 및 변속기 케이스(13)를 선택적으로 연결할 수 있다. The third planetary gear set PG3 has a third sun gear S3, a third carrier C3, and a third ring gear R3. The third sun gear S3 may be connected to the
도 3을 참조하면, 각 마찰요소(21, 22, 23, 31, 32, 33)는 복수의 마찰플레이트(41) 및 복수의 압력플레이트(42)를 포함할 수 있고, 각 마찰플레이트(41)는 피스톤(45)의 이동에 의해 인접한 압력플레이트(42)와 접촉할 수 있으며, 피스톤(45)은 리턴스프링(46)에 의해 원위치로 복귀하도록 구성될 수 있다. 각 마찰플레이트(41)가 압력플레이트(42)와 접촉함에 따라 마찰플레이트(41) 및 압력플레이트(42) 사이에는 마찰면(43)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3 , each
종래기술의 전진 6속 및 후진 1속 자동변속기는 자동변속기의 후진단 체결 및 전진단 체결 시에 공용으로 결합되는 공용마찰요소를 가진다. 예컨대, 도 2에 도시된 전진 6속 및 후진 1속 자동변속기에서, 35/R 클러치인 제2클러치(22) 및 로우리버스(LR)브레이크인 제1브레이크(31)가 공용마찰요소(22, 31)에 해당된다. The prior art 6-speed forward and 1-speed reverse automatic transmissions have a common friction element that is commonly coupled when fastening the reverse end and the forward end of the automatic transmission. For example, in the 6-speed forward and 1-speed reverse automatic transmissions shown in FIG. 2 , the second clutch 22 which is a 35/R clutch and the
종래기술의 전진 6속 및 후진 1속 자동변속기에서 각 단의 기어비는 아래의 표 1과 같이 설정된다. In the prior art 6-speed forward and 1-speed reverse automatic transmissions, the gear ratio of each stage is set as shown in Table 1 below.
종래기술의 전진 6속 및 후진 1속 자동변속기에 따르면, 전진단 기어비/후진단 기어비의 비율이 X로 지칭되고, X는 1보다 크다. 예컨대, 표 1에 나타난 바와 같이 전진1단 기어비/후진단 기어비의 비율(X)은 4.639/3.385 = 1.370이다. 각 전진단 기어비는 자동변속기가 각 전진단을 체결할 때 설정된 기어비이고, 후진단 기어비는 자동변속기가 후진단을 체결할 때 설정된 기어비이다. According to the prior art 6-speed forward and 1-speed reverse automatic transmission, the ratio of the forward gear ratio/reverse gear ratio is referred to as X, and X is greater than 1. For example, as shown in Table 1, the ratio (X) of the first forward gear ratio/reverse gear ratio is 4.639/3.385 = 1.370. Each forward gear ratio is a gear ratio set when the automatic transmission engages each forward gear, and the reverse gear ratio is a gear ratio set when the automatic transmission engages the reverse gear.
종래기술의 전진 6속 및 후진 1속 자동변속기에서 각 단에서 마찰요소의 담당토크는 아래의 표 2와 같이 설정된다. In the prior art 6-speed forward and 1-speed reverse automatic transmissions, the torques responsible for friction elements in each stage are set as shown in Table 2 below.
종래기술의 전진 6속 및 후진 1속 자동변속기에 따르면, 공용마찰요소(22, 31)에 대한 후진단 담당토크/전진단 담당토크의 비율은 Y로 지칭될 수 있다. 후진단 담당토크는 자동변속기가 후진단을 체결할 때 공용마찰요소가 담당하는 토크이고, 전진단 담당토크는 자동변속기가 전진단을 체결할 때 공용마찰요소가 담당하는 토크이다. 예컨대, 표 2에 나타난 바와 같이 제2클러치(22)에 대한 전진1단 담당토크/후진단 담당토크의 비율(Y)이 4.385/2.348 = 1.868이고, 제1브레이크(31)에 대한 전진3단 담당토크/후진단 담당토크의 비율(Y)은 1.000/0.295 = 3.390이다. According to the prior art 6-speed forward and 1-speed reverse automatic transmissions, the ratio of the reverse gear torque/forward gear torque with respect to the
상술한 바와 같이, 종래기술의 전진 6속 및 후진 1속 자동변속기는 후진단을 체결할 때 후진등판성능을 충분히 확보할 수 있도록 각 공용마찰요소(22, 31)의 토크용량, 자동변속기의 최종기어비, 및 각 공용마찰요소(22, 31)에 작용하는 라인압이 상대적으로 크게 결정될 수 있다. As described above, in the conventional 6-speed forward and 1-speed automatic transmissions of the prior art, the torque capacity of each
본 발명은 모터(3)의 역방향 회전에 의해 차량의 후진 주행이 실행될 수 있으므로 자동변속기(4)는 후진단을 체결하지 않는다. 즉, 자동변속기(4)가 전진1단, 전진3단 등과 같이 전진단을 체결한 상태에서 모터(3)가 역방향(R)으로 회전함으로써 추진축(4a)이 역방향(R)으로 회전할 수 있고, 이에 차량의 후진 주행이 실행될 수 있다. In the present invention, the
자동변속기(4)의 모터 입력토크가 Ti로 지칭되고, 자동변속기(4)가 후진단을 체결될 때 공용마찰요소(22, 31)의 토크는 Tr로 지칭되며, Tr = Ti × Y로 표현될 수 있다. The motor input torque of the
각 토크용량(Tc)은 아래의 [수학식 1]과 정의된다. Each torque capacity Tc is defined by [Equation 1] below.
여기서, n은 마찰면(43)의 갯수이다. Here, n is the number of friction surfaces 43 .
실시예에 따르면, 마찰계수(μ)는 0.09~0.13일 수 있다. According to an embodiment, the friction coefficient μ may be 0.09 to 0.13.
본 발명의 실시예에 따르면, 각 마찰요소(21, 22, 23, 31, 32, 33)는 그의 토크용량(Tc)이 각 마찰요소에 입력되는 토크(Tr) 보다 커야(Tc > Tr) 토크를 정상적으로 전달할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, each
차량의 후진 주행 시에 공용마찰요소(22, 31)에 입력되는 토크는 후진 토크(Tr_REV)로 지칭되고, 차량의 전진 주행 시에 공용마찰요소(22, 31)에 입력되는 토크는 전진 토크(Tr_FWD)로 지칭될 수 있다. The torque input to the
종래기술의 자동변속기에 따르면, 각 공용마찰요소(22, 31)의 토크용량(Tc1)은 후진 토크(Tr_REV) 및 전진 토크(Tr_FWD) 보다 크고, 후진 토크(Tr_FWD)가 전진 토크(Tr_FWD) 보다 크게 설정될 수 있다(Tc1 > Tr_REV> Tr_FWD). According to the automatic transmission of the prior art, the torque capacity T c1 of each
이에 대해, 본 발명에 의하면, 각 공용마찰요소(22, 31)의 토크용량(TC)은 후진 토크(Tr_REV) 보다 작고, 전진 토크(Tr_FWD) 보다 크게 설정될 수 있다(Tr_REV > Tc > Tr_FWD). 본 발명의 실시예에 따르면, 각 공용마찰요소(22, 31)의 마찰플레이트(41) 또는 마찰면(43)은 후진 토크(Tr_REV)를 기초로 결정된 마찰플레이트 또는 마찰면의 갯수 보다 작고, 전진 토크(Tr_FWD)를 기초로 결정된 마찰플레이트 또는 마찰면의 갯수 보다 크게 구성될 수 있다.In contrast, according to the present invention, the torque capacity (T C ) of each common friction element (22, 31) is smaller than the reverse torque (T r_REV ), it can be set larger than the forward torque (T r_FWD ) (T r_REV > T c > T r_FWD ). According to an embodiment of the present invention, the
일 실시예에 따르면, 본 발명의 자동변속기(4)가 후진단을 체결하지 않으므로 공용마찰요소(22, 31)는 후진등판성능을 고려할 필요가 없고, 이에 공용마찰요소(22, 31)의 토크용량(Tc)은 기준 토크용량(T1) 보다 낮게 구성될 수 있다. 여기서, "기준 토크용량(T1)"은 자동변속기가 후진단을 체결하는 것을 가정하는 경우에 결정된 공용마찰요소(22, 31)의 토크용량일 수 있다. 구체적으로, 각 공용마찰요소(22, 31)의 토크용량(Tc)은 기준 토크용량(T1)에서 잉여 토크용량(T2)을 뺀 값일 수 있다(즉, Tc = T1 - T2). 잉여 토크용량(T2)은 전진단 기어비/후진단의 기어비 비율(X) 및 마찰요소(22, 31)에 대한 후진단 담당토크/전진단 담당토크의 비율(Y) 중에서 최대값의 역수(1/(MAX[X, Y])를 기초로 결정될 수 있다.According to one embodiment, since the
다른 실시예에 따르면, 본 발명의 자동변속기(4)가 후진단을 체결하지 않으므로 공용마찰요소(22, 31)는 후진등판성능을 고려할 필요가 없고, 이에 차량의 후진 주행 시에 자동변속기(4)의 최종기어비(Z)는 기준 최종기어비(Z1) 보다 낮게 구성될 수 있다. 여기서, "기준 최종기어비(Z)"는 자동변속기가 후진단을 체결하는 것을 가정하는 경우에 결정된 공용마찰요소(22, 31)의 최종기어비일 수 있다. 구체적으로, 자동변속기(4)의 최종기어비(Z)는 기준 최종기어비(Z1)에서 잉여 최종기어비(Z2)를 뺀 값일 수 있다(즉, Z = Z1 - Z2). 잉여 최종기어비(Z2)는 전진단 기어비/후진단의 기어비 비율(X) 및 마찰요소(22, 31)에 대한 후진단 담당토크/전진단 담당토크의 비율(Y) 중에서 최대값의 역수(1/(MAX[X, Y])를 기초로 결정될 수 있다.According to another embodiment, since the
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 자동변속기(4)가 후진단을 체결하지 않으므로 공용마찰요소(22, 31)는 후진등판성능을 고려할 필요가 없고, 이에 공용마찰요소(22, 31)의 라인압(W)은 기준 라인압(W1) 보다 낮게 구성될 수 있다. 여기서, "기준 라인압(W1)"은 자동변속기가 후진단을 체결하는 것을 가정하는 경우에 결정된 공용마찰요소(22, 31)의 라인압일 수 있다. 구체적으로, 각 공용마찰요소(22, 31)의 라인압(W)은 기준 라인압(W1)에서 잉여 라인압(W2)을 뺀 값일 수 있다(즉, W = W1 - W2). 잉여 라인압(W2)은 전진단 기어비/후진단의 기어비 비율(X) 및 마찰요소(22, 31)에 대한 후진단 담당토크/전진단 담당토크의 비율(Y) 중에서 최대값의 역수(1/(MAX[X, Y])를 기초로 결정된 라인압일 수 있다. 예컨대, 기준 라인압(W1)은 20bar이고, 잉여 라인압(W2)은 5bar이며, 각 공용마찰요소(22, 31)의 라인압(W)은 15bar이다. According to another embodiment, since the
본 발명에 의하면, 자동변속기가 전진단을 체결한 상태에서 모터가 역방향으로 회전함으로써 차량의 후진주행이 실행될 수 있다. 또한, 자동변속기가 후진단을 체결하지 않은 상태에서 차량의 후진주행을 실행함으로써 차량의 후진 등판성능을 충분히 확보할 수 있고, 마찰요소의 마찰플레이트 또는 마찰면의 갯수를 상대적으로 줄일 수 있으므로 원가 및 중량을 절감할 수 있으며, 이를 통해 자동변속기의 전체 부피를 축소할 수 있다. According to the present invention, the reverse driving of the vehicle can be performed by rotating the motor in the reverse direction while the automatic transmission engages the forward gear. In addition, by performing reverse driving of the vehicle in a state in which the automatic transmission is not engaged with the reverse gear, it is possible to sufficiently secure the reverse climbing performance of the vehicle, and it is possible to relatively reduce the number of friction plates or friction surfaces of the friction elements. Weight can be reduced, which in turn can reduce the overall volume of the automatic transmission.
또한, 본 발명에 의하면, 마찰요소의 토크용량 및 최종기어비 등을 종래에 비해 감소함으로써 차량의 연비를 개선할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to improve the fuel efficiency of the vehicle by reducing the torque capacity and the final gear ratio of the friction element compared to the prior art.
그리고, 본 발명에 의하면, 마찰요소의 라인압을 종래에 비해 감소함으로써 펌프 동력손실 부하 및 변속기 부하 등을 개선할 수 있고, 이를 통해 차량 연비를 개선할 수 있다. 또한, 자동변속기의 후진단 및 전진단을 구분하기 위한 FSV 등과 같은 유압부품을 삭제함으로써 원가를 절감할 수 있다. And, according to the present invention, by reducing the line pressure of the friction element compared to the prior art, it is possible to improve the pump power loss load and the transmission load, and thereby, the vehicle fuel efficiency can be improved. In addition, it is possible to reduce the cost by eliminating hydraulic components such as FSV for separating the reverse gear and the forward gear of the automatic transmission.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
1: 하이브리드 파워트레인
2: 엔진
3: 모터
4: 자동변속기
5: 엔진제어기
6: 모터제어기
7: 변속기제어기
8: 하이브리드 제어기
9: 클러치
11: 입력축
12: 출력기어
21, 22, 23, 31, 32, 33: 마찰요소
PG1, PG2, PG3: 유성기어세트1: Hybrid Powertrain
2: engine
3: Motor
4: automatic transmission
5: engine controller
6: Motor controller
7: Transmission controller
8: Hybrid controller
9: Clutch
11: input shaft
12: output gear
21, 22, 23, 31, 32, 33: friction element
PG1, PG2, PG3: Planetary Gear Set
Claims (7)
상기 하이브리드 제어기는 후진신호를 수신하면 상기 자동변속기가 전진단을 체결한 상태에서 상기 모터를 역방향으로 회전시키도록 구성되고,
각 마찰요소는 복수의 마찰플레이트를 포함하고,
복수의 마찰요소 중에서 적어도 하나의 마찰요소는, 마찰플레이트들의 갯수가 차량의 후진 주행 시에 입력되는 후진 토크를 기초로 결정된 마찰플레이트들의 갯수 보다 작고, 차량의 전진 주행 시에 입력되는 전진 토크를 기초로 결정된 마찰플레이트들의 갯수 보다 크게 구성되는 하이브리드 파워트레인. A hybrid powertrain comprising an engine, a motor, an automatic transmission having a plurality of planetary gear sets and a plurality of friction elements, and a hybrid controller,
The hybrid controller is configured to rotate the motor in the reverse direction in a state in which the automatic transmission engages the forward gear when receiving the reverse signal;
each friction element comprising a plurality of friction plates;
At least one friction element among the plurality of friction elements is selected based on a number of friction plates in which the number of friction plates is smaller than the number of friction plates determined based on a reverse torque input during reverse driving of the vehicle, and a forward torque input during forward driving of the vehicle. A hybrid powertrain configured to be larger than the number of friction plates determined by
상기 적어도 하나의 마찰요소는 기준 토크용량 보다 낮은 토크용량을 가지도록 구성되며,
상기 기준 토크용량은 상기 자동변속기가 후진단을 체결할 경우에 결정된 토크용량인 하이브리드 파워트레인. The method according to claim 1,
the at least one friction element is configured to have a torque capacity lower than a reference torque capacity;
The reference torque capacity is a torque capacity determined when the automatic transmission engages the reverse gear.
상기 적어도 하나의 마찰요소의 토크용량은 기준 토크용량에서 잉여토크용량을 뺀 값이고, 상기 잉여토크용량는 전진단/후진단의 기어비 비율 및 마찰요소에 대한 후진단/전진단의 담당토크 비율 중에서 최대값의 역수을 기초로 결정된 토크용량인 하이브리드 파워트레인. 3. The method according to claim 2,
The torque capacity of the at least one friction element is a value obtained by subtracting the surplus torque capacity from the reference torque capacity. A hybrid powertrain whose torque capacity is determined based on the reciprocal of the value.
상기 적어도 하나의 마찰요소는 기준 최종기어비 보다 낮은 최종기어비를 가지도록 구성되며,
상기 기준 최종기어비는 상기 자동변속기가 후진단을 체결할 경우에 결정된 최종기어비인 하이브리드 파워트레인. The method according to claim 1,
the at least one friction element is configured to have a final gear ratio lower than a reference final gear ratio;
The reference final gear ratio is a final gear ratio determined when the automatic transmission engages the reverse gear.
상기 적어도 하나의 마찰요소의 최종기어비는 기준 최종기어비에서 잉여 최종기어비를 뺀 값이고, 상기 잉여 최종기어비는 전진단/후진단의 기어비 비율 및 마찰요소에 대한 후진단/전진단의 담당토크 비율 중에서 최대값의 역수을 기초로 결정된 최종기어비인 하이브리드 파워트레인. 5. The method according to claim 4,
The final gear ratio of the at least one friction element is a value obtained by subtracting the final surplus gear ratio from the reference final gear ratio, and the surplus final gear ratio is among the gear ratio ratio of the forward/reverse gear and the torque ratio of the reverse/forward gear for the friction element. Hybrid powertrain, the final gear ratio determined based on the reciprocal of the maximum value.
상기 적어도 하나의 마찰요소는 기준 라인압 보다 낮은 라인압을 가지도록 구성되며,
상기 기준 라인압은 상기 자동변속기가 후진단을 체결할 경우에 결정된 라인압인 하이브리드 파워트레인. The method according to claim 1,
the at least one friction element is configured to have a line pressure lower than a reference line pressure;
The reference line pressure is a line pressure determined when the automatic transmission engages the reverse gear.
상기 적어도 하나의 마찰요소의 라인압은 기준 라인압에서 잉여 라인압을 뺀 값이고, 상기 잉여 라인압은 전진단/후진단의 기어비 비율 및 마찰요소에 대한 후진단/전진단의 담당토크 비율 중에서 최대값의 역수을 기초로 결정된 라인압인 하이브리드 파워트레인. 7. The method of claim 6,
The line pressure of the at least one friction element is a value obtained by subtracting the surplus line pressure from the reference line pressure, and the surplus line pressure is a ratio of the gear ratio of the forward/reverse gear and the torque ratio of the reverse/forward gear to the friction element. Hybrid powertrain with line pressure determined based on the reciprocal of the maximum value.
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